This study reports an environment-friendly synthetic strategy to process nickel oxide nanocrystals. A mesoporous nickel oxide nanostructure was synthesized using an environmentally benign biomimetic method. We used a natural rambutan peel waste resource as a raw material to ligate nickel ions to form nickel-ellagate complexes. The direct decomposition of the obtained complexes at $700^{\circ}C$, $900^{\circ}C$ and $1100^{\circ}C$ in a static air atmosphere resulted in mesoporous nickel oxide nanostructures. The formation of columnar mesoporous NiO with a concentric stacked doughnuts architecture was purely dependent on the suitable direct decomposition temperature at $1100^{\circ}C$ when the synthesis was carried out. The prepared NiO nanocrystals were coated on cotton fabric and their antibacterial activity was also analyzed. The NiO nanoparticle-treated cotton fabric exhibited good antibacterial and wash durability performance.
This study reports the hydrogen sulfide gas sensing properties of ZnO nanorods bundle and the investigation of gas sensing mechanism. Also the improvement of sensing properties was also studied through the application of ZnO heterstructured nanorods. The 1-Dimensional ZnO nano-structure was synthesized by hydrothermal method and ZnO nano-heterostructures were prepared by sonochemical reaction. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) spectra confirmed a well-crystalline ZnO of hexagonal structure. The gas response of ZnO nanorods bundle sensor increased with increasing temperature, which is thought to be due to chemical reaction of nanorods with gas molecules. Through analysis of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the sensing mechanism of ZnO nanorods bundle sensor was explained by well-known surface reaction between ZnO surface atoms and hydrogen sulfide. However at high sensing temperature, chemical conversion of ZnO nanorods becomes a dominant sensing mechanism in current system. In order to improve the gas sensing properties, simple type of gas sensor was fabricated with ZnO nano-heterostructures, which were prepared by deposition of CuO, Au on the ZnO nanorods bundle. These heteronanostructures show higher gas response and higher current level than ZnO nanorods bundle. The gas sensing mechanism of the heteronanostructure can be explained by the chemical conversion of sensing material through the reaction with target gas.
The nano-array of the vertically aligned rod-like particles grown on ZnO coated glass-substrates was obtained via hydrothermal process. ZnO thin film coatings were prepared on the glass substrates using a MOD (metallorganic deposition) dip-coating method with zinc chloride dihydrate as starting material and 2-ethylhexanol as solvent. ZnO nanorods were synthesized on the seeded substrates by hydrothermal method at $80^{\circ}C$ using zinc-nitrate hexahydrate as a Zn source and sodium hydroxide as a mineralizer. Under the hydrothermal condition, the rod-like nanocrystals were easily attaching on the already ZnO seeded (coated) glass surface. It has been shown that the hydrothermal synthesis parameters are key factors in the nucleation and growth of ZnO crystallites. By controlling of hydrothermal parameters, the ZnO particulate morphology could be easily tailored. Rod-shaped ZnO arrays on the glass substrates consisted of elongated crystals having 6-fold symmetry were predominantly developed at high Zn precursor concentration in the pH range 7~11.
Almitani, Khalid H.;Abdelrahman, Alaa A.;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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제35권4호
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pp.555-566
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2020
This paper aims to present an analytical methodology to investigate influences of nanoscale and surface energy on buckling stability behavior of perforated nanobeam structural element, for the first time. The surface energy effect is exploited to consider the free energy on the surface of nanobeam by using Gurtin-Murdoch surface elasticity theory. Thin and thick beams are considered by using both classical beam of Euler and first order shear deformation of Timoshenko theories, respectively. Equivalent geometrical constant of regularly squared perforated beam are presented in simplified form. Problem formulation of nanostructure beam including surface energies is derived in detail. Explicit analytical solution for nanoscale beams are developed for both beam theories to evaluate the surface stress effects and size-dependent nanoscale on the critical buckling loads. The closed form solution is confirmed and proven by comparing the obtained results with previous works. Parametric studies are achieved to demonstrate impacts of beam filling ratio, the number of hole rows, surface material characteristics, beam slenderness ratio, boundary conditions as well as loading conditions on the non-classical buckling of perforated nanobeams in incidence of surface effects. It is found that, the surface residual stress has more significant effect on the critical buckling loads with the corresponding effect of the surface elasticity. The proposed model can be used as benchmarks in designing, analysis and manufacturing of perforated nanobeams.
Core-shell structured nanoparticles are garnering attention because these nanoparticles are expected to have a wide range of applications. The objective of the present study is to improve the coating efficiency of gold shell formed on the surface of silica nanoparticles for $SiO_2@Au$ core-shell structure. For the efficient coating of gold shell, we attempt an in-situ synthesis method such that the nuclei of the gold nanoparticles are generated and grown on the surface of silica nanoparticles. This method can effectively form a gold shell as compared to the conventional method of attaching gold nanoparticles to silica particles. It is considered possible to form a dense gold shell because the problems caused by electrostatic repulsion between the gold nanoparticles in the conventional method are eliminated.
The charged clusters or particles, which contain hundreds to thousands of atoms or even more, are suggested to from in the gas phase in the thin film processes such as CVD, thermal evaporation, laser ablation, and flame deposition. All of these processes are also phase synthesis of the nanoparticels. Ion-induced or photo-induced nucleation is the main mechanism for the formation of these nanoclusters or nanoparticles in the gas phase. Charge clusters can make a dense film because of its self-organizing characteristics while neutral ones make a porous skeletal structure because of its Brownian coagulation. The charged cluster model can successfully explain the unusual phenomenon of simultaneous deposition and etching taking place in diamond and silicon CVD processes. It also provides a new interpretation on the selective deposition on a conducting material in the CVD process. The epitaxial sticking of the charged clusters on the growing surface is getting difficult as the cluster size increases, resulting in the nanostructure such as cauliflower or granular structures.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제3권3호
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pp.8-13
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2002
Controlled precipitation of quasi-binary semiconductor system is newly proposed as an effective and reliable technique for the formation of well-defined and crystallographically aligned semiconductor nanostructures. Using HgTe-PbTe quasi-binary semiconductor system, self-aligned HgTe nanocrystallites distributed three dimensionally within PbTe matrix were successfully formed by the simple three step heat treatment process routinely found in age hardening process of metallic alloys. Examination of the resulting nano precipitates using conventional transmission electron microscopy (CTEM) and high resolution TEM (HRTEM) reveals that the coherent HgTe precipitates form as thin discs along the (100) habit planes making a crystallographic relation of {100}$\_$HgTe///{100}$\_$PbTe/ and [100]$\_$HgTe///[100]$\_$PbTe/. It is also found that the precipitate undergoes a gradual thickening and a faceting under isothermal aging up to 500 hours without any noticeable coarsening. These results, combined with the extreme dimension of the precipitates (4-5 nm in length and sub-nanometer in thickness) and the simplicity of the formation process, leads to the conclusion that controlled precipitation is an effective method for preparing desirable quantum-dot nanostructures.
The vibrational behavior of nanoelements is critical in determining how a nanostructure behaves. However, combining vibrational analysis with stability analysis allows for a more comprehensive knowledge of a structure's behavior. As a result, the goal of this research is to characterize the behavior of nonlocal nanocyndrical beams with uniform and nonuniform cross sections. The nonuniformity of the beams is determined by three distinct section functions, namely linear, convex, and exponential functions, with the length and mass of the beams being identical. For completely clamped, fully pinned, and cantilever boundary conditions, Eringen's nonlocal theory is combined with the Timoshenko beam model. The extended differential quadrature technique was used to solve the governing equations in this research. In contrast to the other boundary conditions, the findings of this research reveal that the nonlocal impact has the opposite effect on the frequency of the uniform cantilever nanobeam. Furthermore, since the mass of the materials employed in these nanobeams is designed to remain the same, the findings may be utilized to help improve the frequency and buckling stress of a resonator without requiring additional material, which is a cost-effective benefit.
In this paper, vibration and energy absorption characteristics of a nanostructure which is composed of two embedded porous annular/circular nanoplates coupled by a viscoelastic substrate are investigated. The modified couple stress theory (MCST) and the Gurtin-Murdoch theory are applied to take into account the size and the surface effects, respectively. Furthermore, the structural damping effect is probed by the Kelvin-Voigt model and the mathematical model of the problem is developed by a new hyperbolic higher order shear deformation theory. The differential quadrature method (DQM) is employed to obtain the out-of-phase and in-phase frequencies of the structure in order to predict the dynamic response of it. The acquired results reveal that the vibration and energy absorption of the system depends on some factors such as porosity, surface stress effects, material length scale parameter, damping and spring constants of the viscoelastic foundation as well as geometrical parameters of annular/circular nanoplates. A bird's-eye view of the findings in the research paper offers a comprehensive understanding of the vibrational behavior and energy absorption capabilities of annular/circular porous nanoplates. The multidisciplinary approach and the inclusion of porosity make this study valuable for the development of innovative materials and applications in the field of nanoscience and engineering.
Today, engineers are facing new set of challenges that are quite different from the conventional ones. Information technologies are rapidly commoditizing while the paths beyond the current roadmaps became uncertain as various technologies have been pushed to their limits. Along with these changes in IT ecosystems, grand challenges such as global security, health, sustainability, and energy increasingly require trans-disciplinary solutions that go beyond the traditional arenas in STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics). Addressing these needs is shifting engineering education and research to a new paradigm where the emphasis is placed on the consilience for holistic and system level understanding and the convergence of technology with AHSD (arts, humanities, social science, and design). At the center of this evolutionary convergence, nanotechnologies are enabling novel functionalities such as bio-compatibility, flexibility, low power, and sustainability while on a mission to meet scalability and low cost for smart electronics, u-health, sensing networks, and self-sustainable energy systems. This talk introduces the efforts of convergence based on the emerging nano technology tool sets in the newly launched School of Integrated Technology and the Yonsei Institute of Convergence Technology at Yonsei International Campus. While the conventional devices have largely depended upon the inherent material properties, the newer devices are enabled by nanoscale dimensions and structures in increasingly standardized and scalable fabrication platform. Localized surface plasmon resonance in 0 dimensional nano particles and structures leads to subwavelength confinement and enhanced near-field interactions enabling novel field of metal photonics for sensing and integrated photonic applications [1,2]. Unique properties offered by 1 dimensional nanowires and 2 dimensional materials and structures can enable novel electronic, photonic, nano-bio, and biomimetic applications [3-5]. These novel functionalities offered by the emerging nanotechnologies are continuously finding pathways to be part of smart systems to improve the overall quality of life.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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