Atomic deuterium bonding to multi-walled carbon nano tubes
Abstract
Atomic deuterium adsorption on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) has been achieved with a high deuteration level (≃70% of deuterated carbon atoms), and studied using complementary spectroscopic techniques, namely, photoelectron spectroscopy and Raman spectroscopy. As a consequence of the deuterium (D) adsorption on the MWCNTs, the sp2 bonds of the C atoms are distorted toward an sp3 configuration, and the π plasmon excitation of the metallic MWCNTs is quenched, suggesting the transition to a semiconducting phase. Such a controlled deuteration in ultra-high vacuum conditions induces the opening of an energy gap in the metallic MWCNTs, with the valence band maximum at about ∼3.1 eV below the Fermi level. The bond distortion and the strain induced by the D uptake is evidenced by the modification of the Raman response. This work shows that the molecular cracking of D2 in ultra-high vacuum is an efficient way to obtain stable, homogeneous, and high uptake of deuterium atoms with minimal presence of defects.
Article Details
Journal Info
The Journal of Chemical Physics
American Institute of Physics
Authors (12)
Sammar Tayyab
Dipartimento di Fisica, INFN Sezione di Roma Sapienza Università di Roma 1 , P.le Aldo Moro 5, 00185 Rome,
Alice Apponi
Dipartimento di Scienze, Università Degli Studi Roma Tre and INFN Sezione di Roma Tre 2 , Via della Vasca Navale 84, 00146 Rome,
Maria Grazia Betti
Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma 3 , P.le Aldo Moro 5, 00185 Rome,
Elena Blundo
Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma 3 , P.le Aldo Moro 5, 00185 Rome,
Orlando Castellano
Dipartimento di Scienze, Università Degli Studi Roma Tre and INFN Sezione di Roma Tre 2 , Via della Vasca Navale 84, 00146 Rome,
Gianluca Cavoto
Francesco Pandolfi
INFN Sezione di Roma 4 , P.le Aldo Moro 5, 00185 Rome,
Antonio Polimeni
Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma 3 , P.le Aldo Moro 5, 00185 Rome,
Ilaria Rago
Alessandro Ruocco
Dipartimento di Scienze, Università Degli Studi Roma Tre and INFN Sezione di Roma Tre 2 , Via della Vasca Navale 84, 00146 Rome,
Ravi Prakash Yadav
Carlo Mariani
Dipartimento di Fisica, INFN Sezione di Roma Sapienza Università di Roma 1 , P.le Aldo Moro 5, 00185 Rome,