I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s   ( I J R E S)   Vo l.   9 ,   No .   1 ,   Ma r ch   20 2 0 ,   p p .   6 1 ~8 2   I SS N : 2 0 8 9 - 4864 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r es. v 9 . i1 . p p 6 1 - 82          61       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   Applica tion o f  carbo n nan o tubes( CNT) on  the  co m puter  s cience   a nd elect rica l eng ineering :   a   r ev iew       H o s s ein K a rda n   M o g ha dd a m 1 ,   M o ha m a d   Rez a   M a r a k i 2 ,   A m ir  Ra j a ei 3   1 De p a rtme n o f   Co m p u ter   En g in e e rin g ,   Birj a n d   Un iv e rsity   o f   T e c h n o l o g y ,   Ira n   2 Birj a n d   U n iv e rsity   o f   T e c h n o lo g y ,   Ira n   3 F a c u lt y   o f   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   V e lay a Un iv e rsit y ,   Ira n   E m ail:   h . k ar d an m o g h ad d a m @ b ir j an d u t.a c. ir       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   4 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Oct   2 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   No v   11 ,   2 0 1 9       In   re c e n y e a rs,  d im e n sio n a n d   siz e o f   c o m p o n e n ts   a n d   p a rts  i n     th e   c o m p u ter  a n d   e lec tro n ic  in d u stries   h a v e   b e e n   ste a d il y   re d u c in g ,   a th e y   a re   n o w   c o n sid e re d   v e r y   ti n y   to o ls  a n d   t h e re   is  a lw a y a   n e e d   to   sto re   a n d   p ro c e ss   in f o rm a ti o n   stro n g e r.   Na n o tu b e h a v e   p o o m a g n e ti c   p ro p e rti e s.     If   n a n o tu b e a re   c o v e re d   b y   fe rro m a g n e ti c   n a n o p a rti c les ,   th e ir   m a g n e ti c   p ro p e rti e c a n   b e   im p ro v e d   a n d   th e y   c a n   b e   u se d   in   t h e   m a n u f a c tu re   o n a n o e lec tro n ic  d e v ice in   th e   c o m p u ter  a n d   e lec tro n ic  in d u str ies .   In   a d d it i o n   to   re v iew in g   th e   stru c tu re   a n d   p ro p e rti e o f   m a teria ls  m a d e   u sin g   d if f e re n t   n a n o m a teria ls  f o u se   in   th e   c o m p u ter  a n d   e lec tro n ic  in d u stries ,   t h e   p re se n p a p e a ime d   to   stu d y   d iffere n a p p li c a ti o n o f   n a n o m a teria ls,  e sp e c iall y   c a rb o n   n a n o tu b e s,  in   th e   m a n u fa c tu re   o f   e lec tro n ic  d e v ice s.  T h e   p re se n stu d y   sh o w e d   th a th e   c o rp o ra ti o n   o f   n a n o m a teria ls  in to   e lec tro n ic   d e v ice is   a   p ro m isin g   a p p ro a c h   f o f u tu re   a p p li c a ti o n w h ich   c a n   re v o lu ti o n ize     th e   c o m p u ter i n d u stry .   K ey w o r d s :   C ar b o n n a n o tu b e   E lectr o n ic  d ev ices   Nan o p ar ticles   P iezo elec tr ic   R ad ar - ab s o r b in g     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ho s s ei n   Kar d an   Mo g h ad d a m ,     Dep ar t m en t o f   C o m p u ter   E n g i n ee r in g ,   B ir j an d   Un iv er s it y   o f   T ec h n o l o g y ,   San at  v Ma d an   R o ad ,   So u t h   Kh o r asan   P r o v in ce ,   B ir j an d ,   I r an .   E m ail:  h . k ar d an m o g h ad d a m @ b ir j an d u t.a c. ir       1.   I NT RO D UCT I O N   Af ter   t h d is co v er y   o f   ca r b o n   n an o t u b es  ( C NT s )   in   1 9 9 1   [ 1 ] ,   m an y   s tu d ie s   h a v b ee n   ca r r ied   o u o n   th eir   ap p licatio n s   i n   t h m a n u f ac t u r o f   n a n o elec tr o n ic  d ev i ce s .   B ased   o n   th eir   g eo m etr ic al  s h ap e,   C NT s   ca n   b eith er   m etal  o r   s e m ico n d u c to r   [ 2 ] ,   d iv er s if y i n g   t h eir   u s i n   t h m an u f ac t u r o f   n a n o elec tr o n ic  d ev ices   s u c h   as  d io d es  an d   tr an s is to r s   [ 3 - 5 ] .   I n   s o m o f   t h e s ap p licatio n s ,   n an o t u b to p o lo g ical  d ef ec ts   ar u s ed   [ 6 ] .   T h ese  to p o lo g ical  d ef ec ts   ca u s ch a n g in   t h c h ir alit y   o f   t h h e x a g o n al  n et w o r k   o f   c ar b o n   an d   th er eb y   ch an g t h elec tr o n ic  p r o p er ties   o f   n a n o t u b es.  So m e x a m p les  o f   th e s d ef ec t s   in c lu d m etal - m etal,   m etal - s e m ico n d u cto r ,   an d   s e m ico n d u cto r - s e m ico n d u cto r   co n n ec ti o n s   i n   clo u d   n et w o r k s   [ 7 - 1 0 ] .   Giv e n   th r ed u ce d   s ca le  o f   s e m ico n d u cto r   co m p o n en ts   a n d   i n teg r ated   cir c u its   to   t h n a n o m e ter   r an g e,   th s e m ico n d u cto r   in d u s tr y   w ill  f ac m a n y   c h allen g es.  T o d ay 's  elec tr o n ics   in d u s tr y   i s   b ased   o n   s ilico n .   T h h is to r y   o f     th is   i n d u s tr y   is   ab o u 5 0   y e ar s   an d   n o w   it  h as   r ea ch ed   p ea k   in   ter m s   o f   in d u s tr i al  an d   co m m er cial  tech n o lo g y   [ 1 1 ] .   T h er ef o r e,   alter n ati v tec h n o lo g ies  f o r   s il ico n   tr an s is to r s   ar b ein g   e x p lo r ed   an d   s tu d ied .   C ar b o n   n an o t u b f ield - e f f ec tr an s i s to r   is   g o o d   o p tio n   f o r   tr an s is to r   b ec au s o f   th p o s s ib ilit y   o f   f u r th e r   d i m en s io n s   r ed u ct io n   a n d   d e v elo p m e n t   o f   n e w   s tr u ct u r es  [ 1 2 ] .   A cc o r d in g   to   Go r d o n   Mo o r e,   th n u m b er   o f   tr an s i s to r s   u s ed   in   m icr o p r o c ess o r s   is   d o u b led   ev er y   1 8   m o n th s .   T h h alv ed   d i m en s io n s   o f   tr an s is to r   g a te   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 2 0   :   6 1     82   62   w it h   co n s ta n s ize  o f   s ilic o n   ch ip   ca n   b th r esu l o f   th is   r u le,   k n o w n   as  Mo o r e's  la w .   T h is   h alv ed   d i m en s io n   s ig n aled   ec o n o m ic  m es s ag e s ,   th at  i s   to   s a y ,   t h s m aller   t h g ate  w o u ld   b e,   th f aster   t h tr an s is to r   co u ld   s w itc h   an d   u s les s   en er g y .   As  r esu lt,  m o r tr an s i s to r s   ca n   b e m b ed d ed   in   ch ip .   I n cr ea s ed   n u m b er   o f   tr an s i s to r s   an d   th eir   e f f icie n c y   ca n   r ed u ce   th co s ts .   T h er ef o r e,   ea ch   tr an s is to r   w as  m o r c o s t - ef f ec ti v to   b as  s m all  as   p o s s ib le.   T h is   r ed u ctio n   w as   f i n all y   s to p p ed .   Hen ce ,   alter n ati v tech n o lo g i es  s h o u ld   b co m e   u p   w it h   f o r   t h g r o w t h   o f   th e   elec tr o n ics  a n d   co m p u ter   i n d u s tr ie s   in   o r d er   to   b o th   s o lv p r ev io u s   p r o b le m s   an d   ac h iev a n   ec o n o m ic  j u s t if icatio n .   I w as  t h n a n o tech n o lo g y   t h at  ca m w ith   to   h elp   th elec tr o n ics  an d   co m p u ter   in d u s tr ie s ,   estab lis h i n g   n e w   ar ea   o f   s cie n ce   ca lle d   n an o elec tr o n ics [ 1 3 ] .     T h elec tr o n ics  in d u s tr y   i s   o n o f   t h e   f ield s   i n   w h ich   ca r b o n   n a n o t u b es  ca n   b w id el y   u s ed .   W it h     th r ap id   p r o g r ess   o f   i n te g r ate d   cir cu its   a n d   ap p r o ac h in g   th e   en d   o f   Mo o r e’ s   p r ed ictio n ,   s c ien ti s ts   ar lo o k i n g   f o r   n e w   w a y s   to   d esi g n   cir c u its .   Af ter   t h d i s co v er y   o f   t h u n iq u s tr u ct u r o f   ca r b o n   n a n o t u b an d   it s   ch ar ac ter is tic s   s u ch   a s   v er y   s m all  d i m en s io n s ,   h i g h   m o b ilit y ,   an d   p r o j ec tile tr an s m i s s io n ,   th ca r b o n   n a n o tu b e   h as  b ee n   r aised   as  s u i tab le  alter n ati v to   s ilico n   [ 1 4 ] .   C NT s   h av u s ed   f o r   th m a n u f ac t u r o f   ca r b o n   n an o t u b f ield - e f f ec tr a n s i s to r   ( C NFET ) .   T h is   tr an s i s to r   is   o n o f   t h e   n e w   tec h n o lo g ies   th at   s cie n ti s ts   ar e   s tu d y in g   it s   g r ea b en e f its   a n d   m o r an d   m o r s t u d ies  ar e   b ein g   co n d u cted   o n   t h is   f ie l d .   B en ef its   s u c h   a s   b allis tic  tr an s m is s io n ,   h i g h   m o b ilit y ,   an d   lo w   p o w er   co n s u m p tio n   h av led   to   th f o cu s   o f   m a n y   s tu d ie s   o n   th ei r   ap p licatio n   in   elec tr o n ic   cir cu its   [ 1 5 ] .   C ar b o n   n an o tu b tr an s is to r s   ar o n o f   t h m o s i m p o r tan an d   attr ac tiv o p tio n s   f o r   t h m a n u f ac t u r o f   elec tr o n ic  cir cu i ts   o f   n e w   g en er atio n   co m p u t er s .   C o m p ar ed   to   cu r r en cir cu it s ,   th ese  tr an s is to r s   b o th   h av h i g h er   p er f o r m a n ce   an d   lo w er   p o w er   co n s u m p t io n .   T h ese  cir c u it s   h av m an y   ap p licatio n s ,   as  th e y   ca n   b u s ed   f o r   th m an u f ac t u r o f   d if f er en d ev ic es  f r o m   p er s o n a l   co m p u ter s   an d   m o b ile  p h o n e   to   s u p er co m p u ter s .   T h er ar t w o   m aj o r   ch allen g e s   in   t h m a n u f ac t u r o f   ca r b o n   n an o t u b cir cu i ts th e   p r esen ce   o f   m e tal  n an o t u b es   an d   ali g n m e n o f   n an o t u b es.   E lectr o n ic  cir cu its   b ased   o n   ca r b o n   n an o t u b es  ca n   b ac tiv at  v o ltag e s   lo w er   th an   th o s at  w h ic h   s ilico n   cir cu it s   o p er ate.   C ir cu it s   t h at  o p er ate  at  lo w   v o ltag es  p r o d u ce   less   h ea t.  T h is s u o f   h ea g en er atio n   is   li m it in g   f ac to r   to     th p r o d u ctio n   o f   h i g h - d e n s it y   cir c u its .   B ec au s e   o f   th eir   h ig h   s p ee d ,   C NT - b ased   elec t r o n ic  cir cu it s   h a v e   g ain ed   g r ea atte n tio n .   T h e y   m ak e   it  p o s s ib le  to   i n s tall   m o r tr an s i s to r s   o n   a   ch ip   w it h o u g en er ati n g   m u c h   h ea t.  T h er ef o r e,   Mo o r e’ s   la w   w il co n ti n u to   b estab lis h e d .   I n   ad d itio n ,   C NT s   h ig h l y   i n cr ea s th s y s te m   ef f icien c y .   T o   s o lv th s tr u c t u r al  d ef ec ts   o f   n a n o tu b es,  r ese ar ch er s   h a v lin k ed   th e m   to   el ec tr icit y   i n   o r d er   t o   b u r n   m e tal   n a n o tu b es  a n d   k ee p   s e m ico n d u ctin g   n an o t u b es  s o u n d .   Se m ico n d u ct in g   n a n o t u b es  ar s u itab le  f o r   m ak in g   ch ip s .   Usi n g   th i s   m e th o d ,   r esear ch er s   h av m an a g ed   to   p r o d u ce   C NT - b ased   ch ip s .       2.   CARB O NANO T UB E S ( CNT)   Nan o tu b es   ar b ased   o n   t h g r ap h ite  s tr u c tu r e,   w h ic h   co n s is t s   o f   s ep ar ate  la y er s   o f   ca r b o n   ato m s   w it h   h e x ag o n al  ar r an g e m en t.  T h d ia m eter   o f   n a n o tu b es   r an g e s   b et w ee n   1   an d   2   n a n o m eter s   an d   t h eir   len g th   s o m eti m e s   r ea ch es  s e v er al  m icr o m eter s .   T h en d s   o f   n an o t u b es  ca n   b b lo ck ed   w it h   h al f   o f     Fu ller e n e,   s o   t h at  t h e y   ca n   a ls o   h a v p en ta g o n   co m p o n en t s   at  t h eir   en d s   [ 1 6 ] .   Ho w e v er ,   th m o s i m p o r tan t   f ea t u r th a p la y s   a   r o le  in   d eter m in in g   t h p r o p er ties   o f   n a n o tu b es  i s   r ef er r ed   to   as   ch ir ali t y   [ 1 6 - 1 9 ] .   De s p ite   h av i n g   v er y   lit tle  d ia m eter ,   n an o tu b es  h av h ig h   ten s ile  s tr en g t h   o f   ab o u 1 0 0   g ig aP ascal  [ 1 7 ,   1 9 ] .     T h ex is te n ce   o f   Va n   d er   W aa ls   b o n d   b et w ee n   th a to m s   i s   an o t h er   f ea tu r o f   n a n o t u b es   w h ic h   ca u s e s   t h eir   v er y   lo w   ab ilit y   to   s tick   to g eth er   ( u n iq u e   elec tr ical  p r o p er ties )   in   m e tal  a n d   s e m ico n d u ctin g   n a n o tu b e s     [ 1 6 1 7 ,   19 2 0 ] ,   co n d u ctiv i t y   o n l y   in   t h lo n g it u d i n al  d i r ec tio n   [ 1 6 ,   1 7 ] ,   th er m al  co n d u ctiv i t y ,   a n d   f ield   tr an s m is s io n   p r o p er ties   [ 1 7 21 2 2 ] .   Field   tr an s m is s io n   i s   o b s er v ed   in   s tr u ct u r e s   w it h   h ig h   len g t h - to - d ia m eter   r atio   ( g r ea ter   th an   1 0 0 0 ) ,   s h ar p   ato m ic  h ea d ,   h ig h   th er m al  a n d   ch e m ical  s tab ilit y ,   a n d   h i g h   elec tr ical  an d   th er m al  co n d u c t iv it y   [ 2 2 2 3 ] .     Gr ap h en i s   o n o f   th e   m o s i m p o r ta n ca r b o n   m ater ial s   u s e d   in   n an o tec h n o lo g y .   A   g r ap h en s h ee t   f o r m s   w h e n   ca r b o n   ato m s   ar p u to g et h er .   I f   g r ap h e n e   s h ee is   r o lled   ar o u n d   ce n tr al  ax is ,   i f o r m s     ca r b o n   n an o tu b e.   T h er ar t w o   t y p e s   o f   ca r b o n   n a n o tu b es  as f o llo w s   [ 2 4 ] .     2 . 1 .     Sin g le - w a lled  na no t ub es  ( SWNT )   Sin g le - w alled   n an o t u b es a r f o r m ed   w h en   g r ap h e n s h ee is   r o lled   ar o u n d   ce n tr al  ax is .   As s h o w n   in   Fi g u r 1 ,   SW NT   is   h o llo w   c y li n d er   w it h   d ia m e ter   o f   1 - 2   n m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864     A p p lica tio n   o f c a r b o n   n a n o tu b es   C N T )   o n   th co mp u ter s cien ce   a n d   . . .   ( Ho s s ein   K a r d a n   Mo g h a d d a m )   63       Fig u r 1 .   ( a)   S in g le - w alled   ca r b o n   n an o t u b ( b )   M u lti - w al le d   ca r b o n   n an o tu b [ 2 5 ]       2 . 2 .     M ulti - w a lled  na no t ub ( M WNT )   Mu lti - w alled   n a n o tu b es  ( M W NT )   a r f o r m ed   w h e n   s e v er al  g r ap h e n s h ee t s   ar r o lled   ar o u n d     ce n tr al   ax i s .   As  s h o w n   i n   Fi g u r e   2 ,   MW NT   co n s is t s   o f   s e v er al  co n ce n tr ic  h o les   w it h   a   d ia m eter   o f   2 - 2 5   n m   s ep ar ated   b y   d is ta n ce   o f   0 . 3 6   n m   [ 2 5 ] .           Fig u r 2 .   I m a g es ta k e n   f r o m   MW NT s   b y   an   elec tr o n   m icr o s co p [ 2 6 ]       R esear ch er s   h a v r ep o r ted   th at  ca r b o n   n an o tu b es  h a v g r ea t   elastic  p r o p er ties   o f   ab o u 1   t er ap ascal  ( 1 0 0 0   MP a )   an d   s tr en g th   s ev er al  ti m e s   h i g h er   th a n   h ar d   s teels  in   s i m ilar   w eig h f r ac tio n .   T h f ib er   s tr u ct u r o f   ca r b o n   n a n o tu b es  h as  m ad t h e m   b u s ed   as  r e in f o r ce r   in   co m p o s ite   m a ter ial s .   P r ev io u s   s t u d ies   h av s h o w n   t h at  an y   c h a n g e   in   th len g t h   o f   ca r b o n   n an o tu b es  r elativ to   ca r b o n   f ib er s   p r o v id es  lo ca l   en h a n ce m en in   th p o l y m er   co n tex en c lo s i n g   ca r b o n   f ib er   [ 2 7 ] .   L o ca s tiff n ess   ca u s ed   b y   t h p r esen ce   o f   ca r b o n   n a n o tu b es   i m p r o v e   t h tr an s f er   o f   lo ad   in   t h j o in p ar o f   f ib er /g r o u n d .   T h h ig h   asp ec t   r atio   o f   n an o t u b es c au s es  m o r ef f ec ti v lo ad   b ea r in g   ca p ab ilit ies [ 2 8 ] .         3.   ADDI T I O O F   CH E M I CA L   AG E N T T O   T H E   S URF ACE O F   T H E   N ANO T UB E S   T h ad d itio n   o f   c h e m ical  a g e n ts   to   t h s u r f ac o f   th e   n a n o t u b is   ca lled   F u n ctio n al izatio n ,   w h ic h   i n   tu r n   f ac ilit a tes  t h u s o f   n a n o tu b es  in   v ar io u s   i n d u s tr ies.  Fu n ctio n al izatio n   o f   t h s u r f a ce ,   b y   o v er co m i n g     th Van   d er   W aa ls   g r av it y   f o r ce s   in   m u lti - w alled   ca r b o n   n an o tu b es,  ca n   p r ev e n th e m   f r o m   b ei n g   b u n d led   to g eth er .   I f   t h m ec h a n ical,   t h er m al,   a n d   co n d u cti v p r o p er ties   o f   ca r b o n   n a n o tu b es   ar en h an ce d   t h r o u g h   ch e m ical  i m p r o v e m e n o f   t h s u r f ac e,   ap p licatio n s   o f   c ar b o n   n an o tu b e s   ca n   b ex p an d ed   to   w id er     r an g [ 2 9 3 0 ] .   Me tal  n a n o p ar ticles  h a v p o ten tial  ap p l icatio n s   in   v ar io u s   f ield s ,   e s p ec iall y   m a g n etic  m ater ials   [ 3 1 ] .   Du j ar d in   et  a l.  s h o w ed   th a h i g h - e n er g y   m a ter ials   s u c h   a s   m etal s   ca n n o s p o n tan eo u s l y   w e t   th s u r f ac o f   ca r b o n   n a n o tu b es  [ 3 2 ] .   I f   m eta n a n o p ar ticles   o r   m etal  o x id ca n   b ad d ed   to   ca r b o n   n an o t u b es   th r o u g h   c h e m ical  i m p r o v e m e n o f   th eir   s u r f ac e,   s u b s ta n ti al  ch a n g e s   m a y   o cc u r   in   p h y s ical,   m ec h an ical,   elec tr ical,   an d   m a g n et ic  p r o p er ties   o f   ca r b o n   n a n o tu b e s .   As  r es u lt,  th e y   ca n   b u s ed   i n   t h p r o d u ctio n   o f   ca tal y s ts ,   o p to elec tr o n ic  d ev i ce s ,   s h ield in g   f il m s ,   elec tr o m ag n etic   to o ls ,   a n d   h y d r o g e n   s to r ag [ 3 3 3 4 ] .   Scien ti f ic  f i n d in g s   s u g g e s t h at  th b o n d in g   en er g y   b et w ee n   m eta ls   an d   C NT s   is   v er y   lo w   [ 3 5 ]   an d ,   co n s eq u e n tl y ,   g o o d   ad h esio n   b et w ee n   t h e m   ca n n o b ac h iev ed ,   w h ich   ca u s e s   in cr ea s e d   co n tact  r esis tan c e   an d   d ec lin ed   s tr en g th   o f   ca r b o n   n an o t u b es  [ 3 6 ] .   A   g en er al   m e th o d   f o r   in cr ea s i n g   th r ea ctiv it y   o f   ca r b o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 2 0   :   6 1     82   64   n an o t u b es  i s   t h cr ea tio n   o f   f u n ct io n al  g r o u p s   a n d   d ef ec ts   o n   th s u r f ac o f   ca r b o n   n an o t u b es.  I n   f ac t,   f u n ctio n al  g r o u p s   o n   t h s u r f a ce   o f   C NT s   m ed iate  t h b o n d   b et w ee n   t h m etal  a n d   ca r b o n   n a n o tu b e .   St u d ie s   h av s h o w n   t h at  th b o n d i n g   en er g y   b et w ee n   m etals  a n d   C NT s   ca n   b e   g r ea tl y   in cr ea s ed   b y   cr ea tin g   f u n ctio n al  g r o u p s   o n   t h s u r f ac o f   ca r b o n   n an o t u b es  [ 3 6 ] .   Sin ce   cr u d C NT   is   co m p let el y   n eu tr al  an d   h as     lo w   r ea ctiv it y   lev el,   it  is   n ec ess ar y   to   c r ea te  ac tiv an d   r ea ctiv s ites   in   t h eir   s tr u c tu r u s in g   f u n ctio n al   g r o u p s   i n   o r d er   to   lo ca te  an y   c o m p o u n d   o n   t h eir   s u r f ac e   [ 3 6 ] .   C NT   o x id atio n   b y   s tr o n g   ac i d s   s u c h   a s   s u l f u r ic   ac id   o r   n itric   ac id   i s   d esira b le  s tr ate g y   f o r   t h f o r m atio n   o f   f u n ctio n a g r o u p s   s u c h   as   ca r b o x y l,  h y d r o x y l,  an d   ca r b o n y [ 3 7 3 8 ] .   T h f o r m atio n   o f   t h ab o v e - m e n t io n ed   f u n ct io n al  g r o u p s   ca n   ch an g t h C NT ' s   r ea ctiv it y   a n d   i m p r o v th eir   wettab ilit y .   So   f ar ,   lar g n u m b er   o f   m etal  n an o p ar ticles  o r   m etal  o x id es  s u c h   as  g o ld ,   p latin u m ,   s il v er ,   p allad i u m ,   co b alt,   an d   n ic k el   h a v e   b ee n   ad d ed   to   t h s u r f ac o f   C NT s   [ 3 9 4 0 ] .   T h ad d itio n   o f   n ic k el  n an o p ar ticl es  to   th s u r f ac o f   C NT s   ai m s   to   i m p r o v m ag n etic  p r o p er ties ,   r ed u ce   co n tact  r esis ta n ce   w it h   C NT ,   i m p r o v e   ca tal y t ic  p r o p er ties ,   an d   i n cr ea s t h p o w er   o f   e n er g y   s to r ag o f   C NT s .   Ot h er   m et h o d s   s u c h   as e lectr o ch e m i s tr y   a n d   w et  c h e m is tr y   ar als o   u s ed   f o r   th s u b s tit u tio n   [ 4 1 4 2 ] .         4.   SYNT H E S I S O F   CARB O NANO T UB E S   C NT s   ar s y n th e s ized   t h r o u g h   t h r ee   g en er al   m eth o d s   o f   el ec tr ic  ar d is c h ar g e,   la s er   ab l atio n ,   a n d   ch e m ical  v ap o r   d ep o s itio n .   On o f   th tec h n iq u e s   o f   c h e m ical  v ap o r   d ep o s itio n ,   r ef er r e d   to   as  co m b u s tio n   ch e m ical  v ap o r   d ep o s itio n   ( C C VD) ,   is   t h u s o f   s i m p le  c ar b o n   s o u r ce   in   t h g as  p h a s an d   d ec o m p o s i n g   it   o n   ca tal y s a h ig h   e n o u g h   t e m p er atu r e.   Am o n g   d i f f er e n m et h o d s   o f   ca r b o n   n an o t u b es  s y n t h esi s ,   C C VD  i s   th b es t a n d   m o s s u itab le  m et h o d ,   esp ec iall y   f o r   lar g e - s ca le   in d u s tr ial  ap p licatio n s .   T h is   is   d u to   th e   r elati v e   ea s o f   t h is   m e th o d   i n   th e   s ta g es  o f   p r ep ar atio n   an d   p u r i f ic atio n   an d   al s o   th e   s ca lab ilit y ,   th p o s s ib il it y   o f   co n tr o llin g   t h d ia m eter ,   q u a lit y ,   a n d   q u a n ti t y   o f   n a n o tu b es,  an d   h i g h   s p ee d   o f   p r o d u ctio n .   S y n th e s is   o f   n an o t u b es  u s i n g   C C VD  i s   t w o - s tep   p r o ce s s   i n clu d i n g   th e   p r ep ar atio n   o f   ca tal y s a n d   n an o tu b es.  Var io u s   p ar am eter s   af f ec th i s   m et h o d   s u c h   as  th t y p o f   ca tal y s ( t y p o f   m etal  an d   b ase) ,   ca r b o n   s o u r ce ,   ca r r ier   g as,  g as  f lo w   v elo cit y ,   r ea ctio n   te m p er at u r a n d   ti m e,   a n d   d ia m eter   o f   ca tal y s p ar ticles   [ 4 3 ] .   T h ca tal y s t   u s ed   i n   th p r ep ar atio n   o f   ca r b o n   n an o tu b es  co n s is t s   o f   t w o   co m p o n en t s   ( m etal   an d   b ase) .   C o m m o n   ca tal y s t s   i n cl u d e   m i x tu r e s   o f   o n o r   t w o   o f   m etals  s u c h   as  co b alt,   ir o n ,   n ick el,   m o l y b d e n u m ,   an d   ir o n   o x id e.   I n   ad d itio n ,   u n co m m o n   m etal s   u s ed   a s   th e   ca tal y s in   th e   p r ep ar atio n   o f   ca r b o n   n an o t u b es  in cl u d alu m i n u m ,     in d iu m ,   p lati n u m ,   tita n i u m ,   m an g a n ese,   p allad i u m ,   p o tas s iu m ,   ce s iu m ,   tu n g s te n ,   ir id iu m ,   an d   ca r b id   n ick e l ( Ni3 C )   [ 4 4 ] .       5.   AP P L I CA T I O O F   CARB O NANO T UB E S F O T H E   AB SO RP T I O O F   RAD AR  WAV E S   T h m o s co m m o n   m et h o d   f o r   ca m o u f lag a n d   h id d en   m o t io n   ag ai n s r ad ar s   is   to   r ed u ce   th r ad ar   cr o s s - s ec tio n   ( R C S)  o f   tar g et s   u n d er   th eir   s u r v eil lan ce .   T h m o s i m p o r tan an d   s i m p l est  w a y   to   r ed u ce     th r ad ar   cr o s s - s ec tio n   is   th e   u s o f   r ad ar - ab s o r b in g   m at er ials .   R esear ch   o n   elec tr o m ag n et ic  w av e s   w a s   s tar ted   in   1 9 3 0   an d   i s   s ti ll  o n g o i n g   [ 1 7 ] .   I n   f ac t,  t h m ai n   r o le  o f   r ad ar - ab s o r b in g   m a ter ials   is   to   ab s o r b     th w a v es  a n d   s i g n al s   r ec eiv e d   f r o m   r ad ar   lik s m all  elec tr ical  r esis to r   an d   p r ev e n t h e ir   r ef lectio n .   Fro m   th s ta n d p o in o f   co m p o n en t   p ar ts ,   r ad ar - ab s o r b in g   m ater ials   ar g e n er all y   cla s s i f ied   i n to   t w o   g r o u p s   o f   d ielec tr ic  ab s o r b en m ater ial s   an d   m a g n etic  ab s o r b en m ater ial.   B ased   o n   d ielec tr ic  an d   m ag n et ic  p r o p er ties ,   ab s o r b en m ater ials   ca n   i n cl u d f er r o m a g n etic  m ater ial s ,   ca r b o n - b ased   m ater ial s ,   an d   co n d u cti v p o l y m er s .   T o   im p r o v ab s o r p tio n ,   r ad ar   ab s o r b en n an o s tr u ct u r es  ar e   p r ep a r ed   as  h y b r id   o f   m ag n etic  an d   d ielec tr ic   co m p o u n d s ,   b ec a u s m a g n eti ad s o r b en ts   ar o f   h ea v y weig h an d   d ielec tr ic  ad s o r b en ts   h a v n ar r o w   ab s o r p tio n   w id th .   T o   o v er co m t h ese   t w o   p r o b le m s   w it h   th e   m a n u f ac tu r o f   ad s o r b en ts ,   b o t h   t y p es  o f   ad s o r b en ts   ar u s ed   to g eth er   [ 4 5 ] .   Nan o co m p o s ite s   th at  co n s i s o f   co m b in atio n   o f   ca r b o n   n an o tu b e s   an d   m i n er als  ( co m p o u n d s   o f   m ag n et ic  ele m en t s )   h a v h ig h er   i m p ed an ce   m atc h i n g   an d   th u s   i m p r o v e     th r ef lectio n   lo s s   [ 4 6 ] .   A b s o r p tio n   p r o p er ties   o f   m etal  n a n o allo y s   ab s o r b in g   elec tr o m a g n e tic  co m p o u n d s   ar b etter   th an   p u r m etal s   o r   m etal  o x id es.  Am o n g   th v ar io u s   n a n o allo y s ,   ir o n - n ic k el  n a n o allo y ,   b ec au s o f   s tab le  s tr u ct u r an d   ex c elle n elec tr o m ag n etic  p r o p er ties   as  w ell  a s   h i g h   m a g n et ic  p er m e ab ilit y ,   h a s   w id e   r an g o f   ap p licatio n   in   elec tr o m ag n etic  w a v ab s o r b er s ,   m a g n et ic  s en s o r s ,   an ten n a s ,   ca taly s t s ,   an d   m ag n eti c   s tab ilit y   s y s te m s .   C NT s   h av lo w   w ei g h an d   v er y   g o o d   d ielec tr ic  lo s s ,   b u th eir   u s e   as  r ad ar - ab s o r b en m ater ials   i s   li m i ted   d u to   t h eir   p o o r   m a g n etic  p r o p er tie s .   Nan o tu b es  ar o f ten   co v e r ed   w it h   m ag n eti c   m ater ials ,   s u c h   as  f er r o m a g n e tic  o r   s u p er p ar am ag n etic  co m p o u n d s ,   in   o r d er   to   b ad d ed   to   C NT s   as  f iller   an d   i m p r o v th eir   m a g n etic  p r o p er ties   [ 4 7 ] .   T h er ef o r e,   n an o s tr u ct u r es  co n tai n i n g   C NT s   m o d if ied   w it h   Fe - Ni  n an o allo y   co n s i s o f   m ater ial s   ab s o r b in g   elec tr o m a g n et ic  wav es  w it h   h ig h   ab s o r p tio n   p o ten tial  an d   v er y   g o o d   ab s o r p tio n   b an d w id th ,   d u to   h i g h   d ielec tr ic  a n d   m a g n etic  lo s s .     Ma n y   s tu d ie s   h a v b ee n   co n d u cted   o n   th m an u f ac tu r an d   ev alu atio n   o f   ab s o r p tio n   p r o p er ties   o f   r ad ar - ab s o r b in g   m ater ials .   Ke q ian g   He  et   al.   [ 4 8 ]   p r ep ar e d   C NT /B aFe1 2 O1 9   co m p o s it e.   T h is   co m p o s ite,     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864     A p p lica tio n   o f c a r b o n   n a n o tu b es   C N T )   o n   th co mp u ter s cien ce   a n d   . . .   ( Ho s s ein   K a r d a n   Mo g h a d d a m )   65   in   th ic k n e s s   o f   3   m m   an d   at  f r eq u en c y   o f   1 0 . 5   GHz ,   h as  r ef lectio n   lo s s   o f   - 3 0 . 7 9   d B .   Haiy a n   [ 4 9 ]   p r ep ar e d   n an o co m p o s ite  o f   C NT s   f illed   w i th   ir o n .   I n   a   t h ick n e s s   o f   3 . 5   m m   a n d   at  f r eq u en c y   o f   1 5 . 6 0   GHz ,   th is   n a n o co m p o s ite  h a d   r ef lectio n   lo s s   o f   - 2 2 . 7 3   d B .   Gh ase m [ 5 0 ]   p r ep a r ed   th C NT /St r o n ti u m   co m p o s i te  w i th   r e f lectio n   lo s s   o f   - 2 9   d B   in   t h ic k n e s s   o f   1 . 5   m m   a n d   at   f r eq u en c y   o f   9 . 7   GHz .   Hek m atar [ 5 1 ]   p r ep a r ed   a   h y b r id   co m p o u n d   o f   MW C NT /Fe3 O4   w h ich   h ad   r ef lectio n   lo s s   o f   - 2 7   d B   at     f r eq u en c y   o f   1 0 . 6   GHz .   C ell - g e is   o n o f   t h m e th o d s   f o r   th p r ep ar atio n   o f   m icr o e m u l s io n     n an o p ar ticles.   I n   ad d itio n ,   c h e m ical  v ap o r   s e q u estra tio n   an d   c h e m ical   r ed u ctio n   ar a m o n g   t h e   m et h o d s   f o r   th e   p r ep ar atio n   o f   n an o co m p o s ite s   co n tai n in g   C NT s   an d   m a g n etic  co m p o u n d s .   T h c h e m ical   r ed u cti o n   o f   m etal  s alts   i n     s o lu tio n   u s i n g   s u i tab le  r ed u cin g   a g en s u ch   a s   H2   an d   N aB H4   is   o n o f   t h m o s w id el y   u s ed   m et h o d s   f o r   s y n t h esizi n g   m etal   n a n o p ar ticles.  T h is   m et h o d   ca n   also   b u s ed   to   s y n t h es ize  n an o p ar tic les  co n ta in i n g   t w o   m etal s ,   w h er t w o   m eta s al t s   ar u s ed   an d   r ed u ce d .   Du r in g   th r ed u ct io n   p r o ce s s ,   d if f er en t y p e s   o f   m e tals   w it h   h i g h er   p o ten tia r ed u cti o n   ar f ir s tl y   r ed u ce d   to   f o r m   co r an d   th en   t h o th er   m eta co v er s   la y er   o n   th co r e.   C o m p ar ed   to   th s y n th esi s   o f   s i n g le - m etal  n a n o p ar ticl es,  th s i m u lta n eo u s   co n tr o o f   n u clea tio n   an d   th p r o ce s s   o f   r ed u cin g   t w o   t y p e s   o f   m etal s   w i th   d if f er en r ed u ctio n   p o ten t ial  a n d   c h e m i ca ch ar ac ter is tics   is   v er y   d if f ic u lt.  W an g   a n d   L [ 5 2 5 3 ]   p r o p o s ed   th s elec tio n   o f   s u itab le  r ed u cin g   ag e n to   s o lv th is   p r o b le m .   T ab le   1   s h o w s   t h v al u es  o f   elec tr o m a g n etic  p r o p er ties   o f   th co m p o u n d   s y n th e s ized   w it h   o th er   r ad ar - ab s o r b in g   co m p o u n d s .       T ab le  1 .   T h v alu es o f   elec tr o m ag n etic  p r o p er ties   o f   th co m p o u n d   s y n t h esized     w it h   o th er   r ad ar - ab s o r b in g   co m p o u n d s   R e f e r e n c e   P e a k   w i d t h   ( R L < - 1 0 d B )   O p t i mal   r e f l e c t i o n   l o ss (d B )   F r e q u e n c y   ( G H z )   T h i c k n e ss   ( mm )   C o mp o u n d s   [ 5 4 ]   1   - 1 6 . 4 3   1 0 . 3   11   Ce - d o p e d   b a r i u m   h e x a f e r r i t e   [ 5 5 ]   2 . 5   - 2 6 . 5 2   1 0 . 0   8   C a r b o n y l   i r o n - g r a p h i t e   [ 5 6 ]   2 . 9   - 3 1 . 5 2   1 1 . 3   5   BaCe 0 . 05 Fe 11. 95 O 19   [ 4 8 ]   4   - 3 0 . 7 9   1 0 . 5   3   b a r i u m fe r r i t e / C N T   [ 5 7 ]   2   - 3 3 . 1   1 0 . 8   2 . 5   G r a p h i t e - c o a t e d   F e   [ 5 8 ]   2   - 33   9 . 1   2 . 1   S i O 2 - c o a t e d   c a r b o n y l   i r o n / p o l y i mi d e   [ 5 9 ]   4   - 4 3 . 3 6   1 1 . 9   2 . 2   C a r b o n   n a n o t u b e   c o m p o si t e / d i e l e c t r i c   ( c a r b o n   n a n o t u b e )   a n d   mag n e t i c     (Fe - N i   n a n o a l l o y )   c o mp o u n d s       A cc o r d in g   to   T ab le  1 ,   it  ca n   b s tated   th at  t h er is   m u lt ip le  in ter f ac ia p o lar izatio n   an d   d is p er s io n   at  th s u r f ac o f   t h n an o p ar ticles  in   t h n a n o co m p o s ite.   I n   ad d itio n ,   b o th   d ielec tr ic  lo s s   an d   m a g n etic  lo s s   in cr ea s i n   th n an o co m p o s it an d   th er eb y   elec tr o m a g n e ti p ar am eter s ,   esp ec iall y   r ef le ctio n   lo s s ,   i m p r o v e.   Fe - Ni  ca r b o n   n an o t u b n an o c o m p o s i te  is   s u itab le  o p tio n   a s   m icr o w av ab s o r b er .       6.   DIS SO L VI NG   C NT I SO L V E NT   A ND  NO NL I N E AR  O P T I CA L   P RO P E R T I E S O F   CNT S   Nan o f l u id   is   ter m   w h ic h   w a s   f ir s i n tr o d u ce d   b y   C h o i n   1 9 9 5   t o   r ef er   to   n e w   ca te g o r y   o f   h ea t - tr an s f er r in g   f l u id s   b ased   o n   n a n o tech n o lo g y .   Na n o p ar ticles  ar m ad o f   s u s p e n d in g   n an o p ar ticles   o f     an   a v er ag s ize  o f   le s s   th a n   1 0 0   n m   i n   co m m o n   h ea t - tr a n s f er r i n g   f l u id s   s u ch   as   w ater ,   o il,  an d   et h y le n   g l y co [ 6 0 ] .   W ith   h i g h   t h er m al  co n d u cti v it y   ca p ac it y   o r ,   in   o t h er   w o r d s ,   h i g h   late n h ea t,  n a n o f lu id s   ca n   b u s ed   a s   a n   e n er g y   s a v er   i n   t h f o r m   o f   late n h ea t.  T h u s o f   f l u id s   co n tai n i n g   s ilv er   n a n o p ar ticles,  ca r b o n   n an o t u b es,  o r   g r ap h ite  ca u s es   5 in cr ea s e   i n   t h e f f ic ien c y   o f   s o lar   en er g y   h ea tr an s f er   s y s te m s .   Ma g n etic   n an o p ar ticles   ar u s ed   to   f ilt er   ce r tain   o p tical  w a v es.   T h is   p r o p er ty   is   ac t iv ated   b y   ap p ly in g   a n   e x ter n al   m ag n etic   f o r ce .   Ma g n etic  n a n o p ar ticles  ca n   b al s o   u s ed   to   s e n s v ib r atio n s .   S tu d ies   h a v s h o w n   t h a t     v ib r atin g   f er r o f l u id   i n   s tati m ag n etic  f ield   ca n   i n d u ce   a n   elec tr ic  v o ltag i n   an   ac t u ato r   co il.   Du to   t h eir   u n iq u p r o p er ties   in cl u d in g   h i g h   th er m al  co n d u cti v it y ,   lo w   d en s it y ,   c h e m ica s tab ilit y ,   an d   h ig h   s p ec i f ic  s u r f ac ar ea ,   C NT s   ar e   u s ed   in   th m an u f ac t u r o f   n an o f l u id s   i n   o r d er   to   in cr ea s   th t h er m al  co n d u cti v it y   o f   co m m o n   f l u id s .   Stab ilit y   i s   co n s id er ed   th m o s t   i m p o r tan f ac to r   i n     th p r o d u ctio n   o f   n a n o f l u id s ,   b ec au s t h i n s tab ilit y   o f   C NT s   in   th f l u id   r ed u ce s   th e r m al  co n d u c tiv it y .     T o   s tab ilize  C NT s   in   p o lar   s o lv en t s ,   it  is   n ec e s s ar y   to   m a k th eir   s u r f ac h y d r o p h ile   u s i n g   m o d i f y i n g   f ac to r s .   Am o n g   t h m et h o d s   f o r   f u n ct io n alizi n g   th e   s u r f ac o f   C N T s ,   th m ai n   a n d   t h m o s co m m o n   m et h o d   is   to   f u n ctio n alize   t h b eg in n i n g ,   en d ,   an d   o u ter   s u r f ac o f   C NT s .   R eg ar d in g   t h ch e m is tr y   o f   C NT s ,   th is   m e th o d   co n s is ts   o f   t w o   co v ale n an d   n o n - co v ale n tec h n iq u e s .   Am o n g   th a v ailab le  m et h o d s   f o r   f u n ctio n al izin g     th s u r f ac o f   C NT s ,   t h cr ea tio n   o f   o x y g en - co n tain in g   g r o u p s   t h r o u g h   o x id atio n   o f   a n   ac id ,   o n o f     th s u b s ets  o f   co v alen tech n i q u e,   is   co n v e n ien w a y   to   i m p r o v th d is p er s io n   o f   C NT s   in   p o lar   f lu id s   s u c h   as  w ater .   Nan o t u b es  o x id atio n   is   d o n u s in g   ac id s   s u c h   a s   n itric   ac id   [ 6 1 ] ,   m i x tu r o f   n itric   ac id   an d   s u l f u r ic  ac id   [ 6 2 ] ,   an d   m i x t u r o f   s u l f u r ic  ac id   a n d   h y d r o g en   p er o x id [ 6 3 ] ,   m a k i n g   t h e   h ig h e s s u p er f icial   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 2 0   :   6 1     82   66   m o d i f icat io n s .   I t   is   v er y   i m p o r tan to   o b tain   p r o p er   an d   u n i f o r m   d is p er s io n   an d   d i s tr i b u tio n   o f   C NT s   in     s o lv e n t.  B ec au s e   o f   t h v er y   s m a ll  s ize   o f   C NT s ,   th e y   te n d   to   b ag g lo m er ated   w h e n   t h e y   ar d is s o l v ed   in     s o lv en t.  I n   o r d er   to   im p r o v th r ein f o r ce m en o f   co m p o s ites ,   it  is   cr itical  is s u to   ac h iev t h u n i f o r m   d is p er s io n   o f   C NT s   i n   t h e   b ac k g r o u n d   p h a s e.   Mo r eo v er ,   th s lip p in g   o f   n a n o tu b es  n o a ttach ed   to     th s u b s tr ate  an d   cr ea tio n   o f   n a n o tu b m as s es  e f f ec tiv e l y   r ed u ce s   t h asp ec r atio   o f   th r ei n f o r ce r .   Ag g lo m er atio n   is   o f   i m p o r tan ce   in   t h d ev elo p m en o f   n an o tu b es  b y   c h e m ical  v ap o r   d ep o s itio n   ( C VD) ,   b ec au s n an o t u b es  s i n k   i n to   e ac h   o t h er   d u r i n g   g r o w t h   a n d   c au s n a n o tu b c lu s ter s .   So lv i n g   t h p r o b le m s   a n d   o b tain in g   t h e   p r o p er   an d   u n i f o r m   d i s p er s io n   o f   ca r b o n   n a n o tu b es   ar o f   g r ea i n ter est   to   th e   r esear ch er s .   San d ler   et  al.   ac h iev ed   u n i f o r m   d is tr ib u tio n   o f   n a n o tu b e s   in   an   ep o x y   s u b s tr ate  b y   s tirr in g   m u ltip le  ti m e s   at   2 , 0 0 0   r p m   b e f o r an d   a f ter   t h ad d itio n   o f   t h c u r in g   a g e n t.  Ot h er   r esear c h er s   h av e   u s ed   m et h o d s   s u ch   as   so lu tio n   e v ap o r atio n   u s i n g   u lt r aso n ic  at   h ig h   p o w er   [ 6 4 ] ,   th u s o f   d is p er s i n g   a g en t s   d u r i n g   t h f o r m atio n   o f   th i n ter m ed iate  co llo id al  s o l u tio n   [ 6 5 ] ,   an d   f u n ctio n aliza ti o n   o f   n an o t u b es  i n   p o l y m er   s u b s tr ate  [ 6 6 ] .   Su n   et  al.   p r o d u ce d   C NT - alu m in n an o co m p o s ite  i n   t h ca ti o n ic  s o l u tio n   o f   p o l y et h y len ei m i n ( P E I )   u s in g     th co llo id al  m et h o d   [ 6 7 ] .   I n   an o th er   s t u d y ,   b y   d is p er s i n g   C NT s   in   th e   a n io n ic   s o lu tio n   o f   s o d iu m   d o d ec y l   s u l f ate  ( SDS)  a n d   g en er ati n g   n eg at iv lo ad s   o n   th s u r f ac o f   C NT s ,   th s u r f ac o f   n a n o tu b es  w as  co v er ed   w it h   al u m i n p ar ticles  a s   r e s u lt   o f   elec tr o s tat ic  g r a v it y   [ 6 8 ] .   Oth er   r esear ch er s   h av a ls o   u s ed   th e   co llo id al  p r o ce s s   to   p r ep a r C NT - alu m i n n a n o co m p o s ites   i n   t h p r esen ce   o f   SD S [ 6 9 - 7 1 ] .   T o   s tu d y   n o n l in ea r   o p tical  p r o p er ties   o f   C NT s ,   th e y   ca n   b s u s p en d ed   in   o r g an ic   s o lv en t s .     T h m aj o r   p r o b lem   ass o ciate d   w it h   th d i s s o l u tio n   o f   C N T s   is   th at  th e y   ar s o l u b le  in   s o lv e n t s .   Hen ce ,   MW C NT s   w it h   ca r b o x y ( C O OH)   ar u s ed .   Sin ce   th ca r b o x y a g e n is   ea s ier   to   b s o lv e d   in   p o lar   s o lv en ts ,   MW C NT s   w it h   ca r b o x y ca n   b ea s il y   d is p er s ed   a n d   s u s p e n d ed   in   o r g a n ic  s o l v en ts .   S u s p en d ed   MW C NT s   ex h ib it   r estricti v p r o p er ties ,   th at  i s   to   s a y ,   s er v as  a n   o p ti r estricto r .   T h o p tic  r estrictio n   is   a n   i m p o r tan t   n o n li n ea r   p h e n o m e n o n   th a ca n   b u s ed   to   p r o te ct  f i n o p tic al  d ev ices,  i n cl u d in g   t h h u m an   e y e,   f r o m   h ig h - in te n s it y   laser   r ad iatio n .   No n li n ea r   ab s o r p tio n ,   w h ic h   lead s   t o   o p tic  r estrictio n   h er e,   h as  al r ea d y   b ee n   s t u d ied   o n   d if f er en n an o p ar ticles b y   m an y   r esear c h er s   [ 7 2 ] .         7.   CNT - B ASE CO B AL T   CA T AL YST F O T H E   M ANUF ACTUR E   O F   NANO E L E CT RO NIC   DE VI CE S   C o b alt  is   h ar d - f er r o m ag n eti ele m e n co lo r ed   w h ite - s i lv e r   w h ich   is   g lo s s y   a n d   f r a g ile.   As  o n o f   th ele m e n ts   o f   th e   8 B   g r o u p   o f   t h p er io d ic  tab le  o f   ch e m ical  e le m e n t s ,   co b alt  h as  p h y s ical  p r o p er ties   s i m ilar   to   ir o n   a n d   n ick e l.  T h is   ele m en t   is   ch e m ical l y   ac tiv e   an d   f o r m s   m a n y   co m p o u n d s .   C o b alt  is   s tab le  i n   th air   an d   w ater   ca n n o af f ec it,  b u it  is   attac k ed   b y   d ilu t ed   ac id s .   Ma n y   s t u d ies  h av b ee n   co n d u cted   o n     th th er m al,   m ec h a n ical,   an d   s tr u ct u r al  p r o p e r ties   o f   co b alt  an d   allo y s   f o r m ed   w it h   th i s   m etal.   M. J ian g   et  al.   s i m u lated   t h m o lec u lar   d y n a m ics  o f   co b alt  p h ase  tr an s itio n   [ 7 3 ] .   C h en   et  al.   ex p er i m en t all y   s t u d ied   th er m al  an d   m ec h an ica p r o p er ties   o f   co b alt  n an o w ir es  a n d   its   n a n o co m p o s ites   u s i n g   th e   f i n ite  d if f er en c e     m et h o d   [ 7 4 ] .   I n   an o t h er   s tu d y ,   th e   elec tr o ch e m ical   an d   m ec h an ica p r o p er ties   o f   t h co b alt - c h r o m i u m   allo y   w er e x p er i m e n tall y   e v alu ate d   [ 7 5 ] .   I n   an   ex p er i m en tal  s t u d y ,   Sh e al.   s h o w ed   th at  th ad d itio n   o f   co b alt  to   A l2 O3 /T iC   ca n   s u b s ta n t iall y   i m p r o v m ec h an ical  p r o p er ties   an d   th er m al  s h o ck   r esi s ta n ce   [ 7 6 ] .   Sy n t h esi s   o f   h y d r o ca r b o n s   in   t h Fi s ch er - T r o p s ch   S y n t h esi s   ( FT S)  p r o ce s s   is   co m m o n l y   d o n u s i n g   ac tiv m etals  s u c h   as   co b alt,   ir o n ,   an d   r u th en i u m   [ 7 7 ] .   C o b alt  ca taly s ts   h av t h h i g h est   e f f ic ien c y   an d   t h lo n g est  li f e s p an .   C o m p ar ed   to   lin ea r   al k a n es,  th e y   ar m o r s e lecti v an d   ca n   b u s ed   f o r   t h p r o d u cti o n   o f   s e m i - d i s till ed   p r o d u cts an d   also   p r o d u cts  w it h   h i g h   m o lec u lar   w ei g h f r o m   g as s y n t h esized   o f   n atu r al  g as  [ 7 8 - 8 0 ] .     B ec au s o f   s p ec ial  p r o p er ties   o f   ca r b o n   s tr u ct u r es  s u c h   as  c ar b o n   f ib er s   o r   ca r b o n   n an o - s tr in g s   an d   n an o t u b es,  t h e y   ar u s ed   in   ca tal y tic  ap p licatio n s .   T h u s o f   C NT s   as  t h b ase  r es u lts   i n   b etter   d is tr ib u tio n   o f   co b alt  m as s es  [ 8 1 ] .   Du e   t o   th h i g h l y   ac ti v le v el  a n d   h i g h   v o lu m o f   h o les,  m o r e   co b alt  is   ad d ed   to     th b ase  a n d   th e   ag g lo m er at i o n   o f   co b alt  is   lo w er   t h a n   co m m o n   b ase s .   A s   r e s u l t,  th e   s elec ti v it y   o f   C 5 in cr ea s es  a n d   t h i n ac ti v atio n   r ate  o f   ca ta l y s r ed u ce .   T h h y d r o ca r b o n   ef f icie n c y   r es u lti n g   f r o m   co b a lt  ca tal y s ts   b ased   o n   C NT s   is   co n s id er ab l y   m o r t h an   t h at  o f   co b alt  ca tal y s m ad o n   v ar io u s   o r g an ic  a n d   m i n er al  b ase s .   I n   ad d itio n   to   h ig h   ac ti v it y ,   t h r e s u l tin g   ca tal y s t   h a s   a   h ig h   s elec ti v it y   f o r   h ea v y   h y d r o ca r b o n s   [ 8 1 ] .   I n   th F is c h er - T r o p s ch   S y n t h esi s   ( FT S)  p r o ce s s   o f   co b alt  ca tal y s ts   b ased   o n   C NT s ,   in   ad d itio n   to     th b en e f it s   m en t io n ed ,   th i n ter ac tio n   o f   co b alt  w it h   t h b ase  is   g r ea tl y   lo w er   th a n   co n v en t io n al  ca tal y s ts .   T h is   p r ev en t s   th e   f o r m atio n   o f   co m p o u n d s   w it h   a   h i g h   d e g r ee   o f   r ed u ctio n   an d   h a r d   r e d u ctio n   a n d   ca u s e s     th r ed u ctio n   p ea k s   to   s h i f to   lo w er   te m p er at u r es,  i m p r o v in g   t h r ed u ctio n   e f f icien c y .   Ho w e v er ,     as  m en t io n ed   i n   t h e   h i s to r y   o f   ca tal y s ts   [ 8 1 ] ,   to   ac h iev e   an   o p ti m al  a n d   co n tin u o u s   e f f ic ien c y   f o r   ca tal y s t s   w it h   n eu tr al  b ase,   t h e r s h o u ld   b g o o d   in ter ac tio n   b et w ee n   t h b ase  an d   th ac t i v p h ase  i n   o r d er   to   p r ev en t h g lo m er atio n   o f   th e   ac tiv p h ase  i n   th p r o ce s s   o f   ca lcin atio n ,   r ed u ctio n ,   an d   r e ac tio n .   A s   a   r es u lt,   th er w ill  b co n tin u o u s   p r o d u ctio n   o f   h y d r o ca r b o n s   o n   th es ca tal y s ts   a n d   t h ca tal y s i n ac tio n   d u r i n g     th r ea ctio n   w il b p r ev e n ted   [ 8 1 ] .   Fu n ctio n aliza tio n   o f   t h e   s u r f ac o f   C NT s   is   o n o f   t h ef f ec ti v w a y s   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864     A p p lica tio n   o f c a r b o n   n a n o tu b es   C N T )   o n   th co mp u ter s cien ce   a n d   . . .   ( Ho s s ein   K a r d a n   Mo g h a d d a m )   67   s o lv t h ese   p r o b le m s   i n   C NT - b ased   co b alt  ca tal y s t s .   F u n ct io n al  g r o u p s   o n   t h b ase  s u r f ac ar co n s id er ed     p lace   f o r   th in ter ac tio n   o f   t h ac tiv p h a s p ar ticles  w it h   th b ase.   T h er ef o r e,   it  ca u s es  b etter   d is tr ib u tio n   o f   p ar ticles  an d   s m al ler   s ize   o f   co b alt  p a r ticles.  On   th o th er   h an d ,   th e s f u n ct io n al  g r o u p s   ca u s b etter   in ter ac tio n   o f   t h ac ti v p h a s w it h   t h b ase  a n d   p r ev en t   th g lo m er atio n   o f   th ac tiv p h ase.   T h is   w i l l   in cr ea s t h li f esp a n   o f   t h ca t al y s t.  O n   t h o t h er   h a n d ,   f u n ct io n al  g r o u p s   ac ti v ate  t h h y d r o g en   m o lecu le  an d   d ec o m p o s i t i n to   h y d r o g e n   at o m s ,   r es u lti n g   i n   h y d r o g en   p en etr atio n   ( H y d r o g e n   Sp il l - o v e r   E f f ec t) .   T h e y   a ls o   in cr ea s t h r ed u ctio n   ab ilit y   o f   ca tal y s t s   a n d   ca u s t h r ed u ctio n   p ea k s   to   s h i f to   lo w er   te m p er atu r es.   A ll  o f   th ab o v f ac to r s   w i ll  in cr e ase  th ca tal y tic  e f f icien c y   an d   ca u s it s   s elec t iv i t y   to   b m o r th a n   C 5 +   co m p o u n d s   lo w er   t h a n   m e th a n [ 8 2 ]   [ 8 3 ] .   Sin ce   th t y p o f   b ase  is   a n   i m p o r tan f ac to r   in   t h ac ti v it y   o f     th ca tal y s t,  t h h ig h er   t h b a s s u r f ac e   an d   p o r v o l u m e,   t h h ig h er   t h p er ce n tag e   o f   c o b alt  w h ic h   ca n   b e   p lace d   o n   th b ase.   Am o n g   th v ar io u s   t y p es  o f   b ases   u s ed   f o r   h eter o g en ic  ca tal y s ts ,   ca r b o n   m ater ials   ar o f   s p ec ial  i m p o r tan ce   d u to   th eir   p r o p er ties .   No b le  m etals  s u c h   as  R u ,   R e,   P ar w id el y   u s ed   as  ele m en ts   en h a n ci n g   co b alt  ca tal y s t s .   T h o x id es o f   i n ter m ed iate,   al k al in e,   a n d   al k ali n ea r t h   m etals   h av e   also   e x h ib ited   r e m ar k ab le  ef f ec t s   o n   t h is   p r o ce s s   [ 8 4 - 8 6 ] .       8.   CH ARAC T E R I Z A T I O O F   B O RO NIT RIDE   NAN O T UB E F O T H E   P RO D UCTI O O F   NANO E L E C T RO N I DE V I CE S   On o f   th m o s t   i m p o r tan p r o p er ties   th at  d is ti n g u i s h   C NT s   in   th e lectr o n ics   in d u s tr y   is   th e ir   p s eu d o - m etallic  p r o p er ty .   SW C NT s   w it h   d ia m e ter   o f   1   n m   ca n   h av s i m ilar   b eh a v io r   to   b o th   m e tals   a n d   p s eu d o - m etals.  So   f ar ,   th p u r if icatio n   o r   co n tr o lled   c o m b i n atio n   o f   SW C NT s   h a v n o b ee n   f u ll y   i m p le m en ted .   T h is   h as  m ad i d if f icu l to   p r o d u ce   n an o elec tr o n ic  d ev ices  f r o m   t h ese  m at er ials   [ 8 7 ] .   T h er is   an o th er   t y p o f   n a n o tu b es   n a m ed   b o r o n   n itrid n an o t u b es  w h o s i n h er en p s eu d o - m etal l ic  b eh av io r   r eso lv e   th is   p r o b le m .   B o r o n   n itrid n an o tu b es  h av h i g h   b io co m p a tib ilit y   t h at  m a k es  it  p o s s ib le  t o   u s th p ar ts   an d   to o ls   m ad o f   t h e m   i n   t h ti s s u es  o f   li v i n g   cr ea tu r e s .   A s   w e   k n o w ,   tr an s is to r   i s   v o ltag e - co n tr o lled   cu r r en t   s o u r ce .   T o   g et  f av o r ab le  p iece   w it h   t h d esire d   e f f icie n c y ,   th e   ex i s te n ce   o f   en er g y   b an d   g ap   w i th   th e   ap p r o p r iate  s ize  in   t h m ate r ia ls   o f   th e   p iece   is   es s en tia l.  I n   t h is   r eg ar d ,   C NT s   f ac t w o   m a j o r   p r o b lem s f ir s t,  th i n ter n al  s tr u ct u r o f   C NT s   is   s u c h   t h at  a   n u m b er   o f   n a n o tu b es   b eh a v li k co n d u cto r s   ( en er g y   o v er lap )   an d   s o m o f   t h e m   b eh a v e   s i m ilar   to   s e m ico n d u cto r s   ( ap p r o p r iate  e n er g y   b an d   g ap   f o r   m a k i n g   elec tr o n i c   d ev ices) .   C u r r en tl y ,   t h er is   n o   tech n o lo g y   f o r   th p u r i f icat i o n   o r   co n tr o lled   co m b i n atio n   o f   th e s n a n o t u b es.  T h er ef o r e,   it  is   n o p o s s ib le  to   p r ec is el y   p r o d u ce   tr an s i s to r s   f r o m   t h ese  m ater ial s   w it h   t h ap p r o p r iate  en e r g y   b an d   g ap   [ 8 8 ] .   Seco n d ,   th en er g y   b an d   g ap   o f   n a n o tu b es  f o r m i n g   th e s m ater ial s   is   s tr o n g l y   i n f lu e n ce d   b y   th d ia m eter   o f   co n s tit u ti n g   t u b es.  C u r r en tl y ,   t h er is   n o   t ec h n o lo g y   to   co n tr o th d ia m eter   o f   th e s t u b es   d u r in g   th eir   s y n t h esi s   [ 8 9 ] .   T h is   lea d s   to   lo w   e f f icien c y   o f   tr an s i s to r s   m ad o f   t h ese  m ater i als.    T h in h er en s e m i - co n d u cti v it y   o f   th n an o t u b es  f o r m i n g   b o r o n   n itrid n a n o tu b es   an d   th eir   ap p r o p r iate  en er g y   b an d   g ap   ( ab o u 5 . 5   e - v o lts )   eli m i n at th ab o v e - m en t io n ed   p r o b l e m s   a n d   m ak i t   p o s s i b le  to   m a k co m p o n en t s   w it h   h i g h   p r ec is io n   a n d   o p ti m al   f u n ctio n .   Fi g u r 3   s h o w s   t h ap p r o x i m ate   v alu o f   en er g y   b an d   g ap   o f   b o r o n   n itrid n an o t u b es o b tain e d   f r o m   th d en s it y   f u n ctio n al  t h eo r y   [ 9 0 ] .             Fig u r 3 .   T h s tr u ctu r o f   elec tr o n   b an d s   o f   b o r o n   n itrid n a n o tu b es       I n   m e m o r ies   o f   MR AM   t y p es ,   th er ar f er r o m a g n e tic  m ate r ials   w h o s eq u iv a len t   r esi s ta n ce   v ar ies   d ep en d in g   o n   t h d ir ec tio n   o f   th eir   m a g n etic  la y er s .   T h ese  m e m o r ie s   w o r k   b ased   o n   th d if f er e n ce   in   elec tr ical  r esis ta n ce   ca u s ed   b y   t h d ir e ctio n   o f   f er r o m a g n etic  la y er s   [ 9 1 ] .   B ec au s o f   th i m p o s s ib ilit y   o f   b ein g   p o lar ized ,   C NT s   ca n n o b g o o d   o p tio n   f o r   th m an u f ac t u r o f   t h ese  d ev ice s .   B y   co n tr ast,  b o r o n   n itrid n a n o t u b es,  w it h   p er m an en t   p o lar izatio n   ( 0 . 2 5   to   0 . 4   co lo n s   p er   s q u ar m eter ) ,   ca n   b o n o f   t h e   p o s s ib le  o p tio n s   f o r   m a k i n g   t h ese  m e m o r ies.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 2 0   :   6 1     82   68   9.   SYNT H E S I S O F   NICK E L   O XIDE   NA NO ST RUC T UR E S F O T H E   M ANUF ACTURE   O F   NANO E L E C T RO N I DE V I CE S   Nick el  o x id is   p o s iti v s e m ico n d u cto r   ( p - t y p e)   w h o s en er g y   b an d   g ap   is   i n   th r an g o f     3 . 4 - 4   eV.   I h as  w id b an d w id t h   an d   h ig h   o p tic  clar it y   in   t h v i s ib le  ar ea .   I n   ad d itio n ,   it  ca n   ac a s   an   elec tr o n   r ec ip ien [ 9 2 - 9 6 ] .   Nick el  o x id is   a n   i m p o r tan tr a n s itio n   m etal  o x id w it h   c u b ic  n et w o r k   s tr u ct u r e.     I n   n a n o s ca le,   n ick e o x id h as  b etter   p r o p er ties   an d ,   co n s eq u e n tl y ,   m o r ap p licatio n s   co m p ar ed   to   it s     b u lk   [ 9 7 - 9 9 ] .   R ed u ctio n   o f   th p ar ticle  s ize  o f   n ic k el  o x id e   s e m ico n d u cto r s   u s u all y   lead s   to   th s u b s tan t ial   r ed u ctio n   i n   t h w id th   o f   ca p a cit y   a n d   co n d u ctio n   b an d s ,   r e s u lt in g   i n   th e   in cr ea s i n   e n er g y   b an d   g ap   [ 1 0 0 ] .   Ver y   f i n p ar ticles  o f   n ic k el  o x id ar u s ed   f o r   th m an u f ac tu r o f   elec tr o ch r o m ic  f il m s   [ 1 0 1 ] ,   m ag n etic   m ater ials   [ 1 0 2 ] ,   alk alin b atte r y   ca th o d es  [ 1 0 3 ] ,   an d   s o lid   o x id f u el  ce ll   an o d es  [ 1 0 4 ] .   Ver y   f i n p ar ticles  o f   n ick e o x id ex h ib it  s p er m ato g en ic   b eh a v io r s .   I f   t h s u r f ac e - to - v o lu m e   r atio   f o r   an ti - f er r o m a g n etic   p ar ticles   is   lar g en o u g h ,   th er w ill  b m o m e n tar y   n o n - ze r o   m ag n etic  n et w o r k   d u to   n o n - co u p led   s p in s   in     th p ar ticle  s u r f ac e.   As  r esu l t,  th m a g n et ic  p r o p er ties   o f   th is   p ar ticle  ca n   b v er y   d i f f er en f r o m   t h s i m ilar   b u lk   [ 1 0 5 ,   1 0 6 - 1 0 9 ] .   I h as  b e en   s h o w n   t h at  n ic k el  o x id n a n o p ar ticles  cr ea te  lar g co m p u ls o r y   f ield s   at   lo te m p er atu r es   d u to   th a n i s o t r o p y   o f   t h s u r f ac e   an d   r i n g   tr an s it io n s   d u to   t h n o n - co u p lin g   o f   th e   b o u n d ar y   tr an s f o r m atio n   b et w ee n   t h e   an ti f er r o m ag n etic   n u cle u s   a n d   th ir r eg u lar   m ag n etic   f ie ld s .   T h m a g n etic  b eh av io r   o f   n ic k el  o x id p ar ticles  is   v er y   co m p lex   an d   i s   s tr o n g l y   i n f l u e n ce d   b y   te m p er at u r e,   n u cleu s   p ar ticles s ize,   s u r f ac e,   an d   b o u n d ar y   [ 1 1 0 - 1 1 4 ] .     Nick el  o x id p o s s ess e s   ch e m i ca s en s iti v it y ,   esp ec iall y   as  a   n eg at iv elec tr o d e,   in   lit h i u m   b atter ies   an d ,   h e n ce ,   it  i s   i m p o r tan to   p r o d u ce   its   n a n o s tr u ctu r [ 1 1 5 1 1 6 ] .   I m p le m en tatio n   o f   t h n ic k el  o x id c y cl e   h as  h i g h er   r etu r n   ca p ab ilit y   th a n   o t h er   tr a n s it io n al  o x id es  s u ch   a s   co b alt  o x id a n d   co p p er   o x id an d ,   as     r esu lt,  t h p r o d u ci n g   b atter i es  ar les s   ex p e n s i v e.   P r o d u ctio n   o f   s e m i - p o r o u s   ca r b o n   m a ter ials   u s i n g   n ic k e l   o x id n a n o p ar ticles  ca u s e s   r e m ar k ab le  i m p r o v e m e n i n   th eir   p r o p er ties   to   b e   u s ed   in   t h m a n u f ac t u r o f   ca tal y s ts ,   s e n s o r s ,   a n d   ad v a n ce d   elec tr o d m ater ials .   T h er ar v ar io u s   m eth o d s   f o r   s y n t h esizi n g   NiO   n an o p ar ticles   s u ch   as   th er m al   d ec o m p o s itio n   [ 1 1 7 ] ,   h y d r o th er m al  [ 1 1 8 ] ,   co p r ec ip itatio n   [ 1 1 9 ] ,   ce ll - g el  [ 1 2 0 ] ,   an d   m icr o e m u ls io n   [ 1 2 1 ] .   W an g   et  al.   [ 1 2 2 ]   p r o d u ce d   co p p er   n an o s tr u ctu r f il m   u s i n g   elec tr o s tati c   d ep o s itio n   o n   co p p er   s u b s tr ate.   T h en ,   p lace d   th co ati n g   at  te m p er at u r o f   3 5 0 °C   f o r   o n h o u r ,   s o   t h at    la y er   o f   co p p er   o x id is   f o r m ed   o n   its   s u r f ac e.   T h eir   r esu lts   s h o w ed   t h at  t h is   co at  is   h ig h l y   h y d r o p h ile  a t   f ir s t   b u it  t u r n s   i n to   a   h i g h l y   h y d r o p h o b ic  s tate   w it h   a   d eg r ee   o f   1 5 6 °  af ter   b ei n g   p la ce d   at  th e   a m b ie n t   te m p er atu r f o r   3   w ee k s .   T h ey   p r o p o s ed   th at  th r ea s o n   f o r   th is   ch a n g is   t h p h y s ical  ab s o r p tio n   o f   o x y g e m o lecu le s   o n   t h s u r f ac e   o f   co p p er   o x id e.   T ian   et  al.   [ 1 2 3 ]   cr ea ted   co v er   o f   n ick el   o n   co p p er   th r o u g h   elec tr ical  d ep o s itio n   a n d   t h e n   ap p lied   Ni - P   allo y   o n   n ic k el  n an o s tr u ct u r es  u s in g   th e   elec tr o less   m et h o d .     T h r esu ltin g   n ic k el  co atin g   h ad   co n e - s h ap ed   s tr u ctu r w it h   w et tin g   a n g le  o f   1 3 5 °.  Gen g   et  al.   [ 1 2 4 ]   p r o d u ce d   a   s u p er h y d r o p h o b ic  n ick el  co ati n g   w it h   m ic r o - n a n o   h ier ar ch ical  s tr u ct u r b y   t w o   s ta g es  o f   elec tr ical  d ep o s itio n   an d   o b s er v ed   ch an g in   t h w ett in g   b eh av io r   o f   t h co atin g   f r o m   s u p er h y d r o p h ilicit y   to   s u p er h y d r o p h o b icit y   o v er   ti m e.   T h e y   attr ib u ted   th i s   ch a n g i n   th w ettab ilit y   b eh a v io r   o f   th e s co atin g s   to   th f o r m atio n   o f   n ic k el  o x id o n   th s u r f ac o f   th co ati n g .       10.   NANO SW I T CH E S   No w ad a y s ,   n a n o s w i tch e s   an d   n an o ac t u ato r s   ar o n o f   th m o s i m p o r tan co m p o n en t s   o f   n an o elec tr o m ec h a n ical  s y s te m s   b ec au s o f   t h eir   n u m er o u s   b en ef it s   s u ch   a s   lo w   co s t,  lo w   e n er g y   w aste,  lo p o w er   r eq u ir e m en ts ,   h ig h   d ef o r m ab ilit y ,   an d   r elativ e l y   ea s y   co n s tr u ct io n .   T h ef f ic ien c y   an d   f u n ctio n   o f     an   ac t u ato r   ar h i g h l y   d ep en d en o n   its   g eo m e tr y   a n d   t y p o f   m a ter ials   u s ed   i n   t h d esi g n   o f   t h ac t u ato r   o r   th d e f o r m ab le  p ar t.  B ea m - l ik n a n o ac tu ato r s   ar w id el y   u s ed   f o r   t h eir   s i m p l icit y   co m p ar ed   to   o t h er   g eo m etr ic  s h ap es.  T h b ea m   u s ed   in   t h ese  s y s te m s   is   u s u al l y   o n e - h ea d   clip p er   o r   tw o - h e ad   clip p er .   Sil ico n ,   s ilico n   n itrid e,   ca r b o n   n an o tu b e,   p lu to n iu m ,   an d   g o ld   ar c o m m o n l y   u s ed   f o r   th co n s tr u ctio n   o f   th ac t u ato r   p ar t.  C o n s id er in g   t h r ec e n a d v an ce s   in   th e   s c ie n ce   o f   m a k in g   v ar io u s   m ater ials ,   n a n o m ater ials   ar h i g h l y   r ec o m m e n d ed   to   b u s ed   in   th m a n u f ac t u r o f   n a n o ac tu a t o r s   an d   m icr o ac tu ato r s .   T h m ai n   co m p o n en ts   o f   an   elec tr o m ec h an ica l n a n o s w i tch   ar s h o w n   i n   Fi g u r 4 .   T h ese  co m p o n en ts   ar as f o llo w s :     So u r ce   elec tr o d e:  Dis p la y ed   with   S,  t h is   elec tr o d co n n ec t s   t o   th s o u r ce   v o lta g e.     Gate   elec tr o d e:  Dis p la y ed   w it h   G,   th i s   elec tr o d ac tu ates t h e   s w itch   t h r o u g h   an   elec tr ical  c o n n ec tio n .     Dr ain   elec tr o d e:  Dis p la y ed   with   D,   th i s   elec tr o d ca u s es  t h elec tr ical  c u r r en to   p ass   th r o u g h   a f ter   s w itc h   ac tu at io n .     On e - h ea d   c lip p er   b ea m b r id g t h at  i s   u s ed   to   tr an s f er   ele ctr ical  cu r r en f r o m   th e   s o u r c elec tr o d to   th d r ain   elec tr o d e.     I n s u lati n g   la y er : Sil ico n   d io x i d is   co m m o n l y   u s ed     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t   I SS N:  2089 - 4864     A p p lica tio n   o f c a r b o n   n a n o tu b es   C N T )   o n   th co mp u ter s cien ce   a n d   . . .   ( Ho s s ein   K a r d a n   Mo g h a d d a m )   69       Fig u r 4 .   T h s tr u ctu r o f   an   e lectr o m ec h a n ical  n an o s w itc h   [ 1 2 5 ]       T h th r ee   f o r ce s   th at  p la y   m aj o r   r o le  in   th f u n ct io n   o f   elec tr o m ec h a n ical  n an o s w itc h es  in cl u d elec tr o s tatic,   elas tic,   a n d   Va n   d er   W aa ls .   E lectr o s tatic   f o r ce ,   b y   ap p l y i n g   elec tr ical   v o ltag a n d   cr ea ti n g   o p p o s ite  ch ar g es o n   t w o   s h ee t s ,   cr ea tes an   elec tr ical  f o r ce   b et w ee n   t h e m   t h at  ca u s es t h p l ates to   b ab s o r b ed .   T h elastic  f o r ce   is   l ik a   s p r i n g   th a r etu r n s   to   its   o r ig i n al  s tate  af ter   len g t h en in g   a n d   Va n   Der   W aa ls   f o r ce   is   f o r ce   th at  lin k s   t h m o lec u le s   o f   s u b s t an ce   i n   l iq u id   o r   s o lid   s tate.   W h e n   t h p o ten tial   d if f er en ce   i s   ap p lied   b et w ee n   elec tr o d es  an d   S,  o p p o s ite  ch ar g es  i n   th b ea m   a n d   E lectr o d ca u s th f o r m atio n   o f     th elec tr o s tatic  f o r ce   ( Fig u r 5 ) .   W ith   in cr ea s ed   elec tr ical  v o ltag e,   elec tr o s tat ic  f o r ce   o v er co m e s   th ela s tic   f o r ce   o f   th e   b ea m   a n d   ca u s es  t h b en d i n g   a n d   co n n ec ti n g   o f   th e   en d   o f   th e   b ea m   to   th e lectr o d D.   A cc o r d in g   to   Fi g u r 6 ,   th s w itc h   i s   o n   a n d   th elec tr ica cu r r en i s   tr an s f er r ed   f r o m   th elec tr o d to     th elec tr o d D.   W h en   th v o ltag is   d is co n n ec ted   in   t h elec tr o d G,   th elastic  f o r ce   c au s e s   th b ea m   to   r etu r n   to   th i n itia l state  a n d   th s w itch   t u r n s   o f f   ( Fi g u r 5 )   [ 1 2 6 ] .           Fig u r 5 .   T h o f f   m o d [ 1 2 5 ]           Fig u r 6 .   T h o n   m o d [ 1 2 5 ]       C NT s   p lay   m aj o r   r o le  in   th s tr u ct u r o f   elec tr o m ec h an ica n a n o s w itc h es.  B ec au s o f   th eir   ex ce p tio n al   p h y s ical   p r o p er ties ,   C NT s   h a v ca u s ed   m a n y   a d v an ce s   i n   n an o elec tr o m ec h a n ical  s y s te m s ,   s u ch   as th m an u f ac t u r o f   v ar iet y   o f   m e m o r ies  s en s o r s   w it h   h ig h   s e n s iti v it y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N 2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t,  Vo l.  9 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 2 0   :   6 1     82   70   11.   T RANS I S T O RS B AS E O G RAP H E NE   A ND  CARB O NANO T UB E S   T r an s is to r s   ar th m ai n   elec t r o n ic  co m p o n e n t s   u s ed   as  a m p lif ier s   i n   an alo g   cir cu it s   o r   elec tr o n ic  s w itc h es  in   d ig ital  cir cu it s .   T h f ir s f ield   ef f ec tr an s i s to r s   b ased   o n   C NT s   w er i n v er te d   f e w   y ea r s   af ter     th d i s co v er y   o f   ca r b o n   n an o tu b es.  I n   t h s i m p le   ele m en tar y   s tr u ct u r a s   s h o w n   i n   F ig u r e   7 ,   t w o   m eta l   co n n ec tio n s   p la y   th r o le  o f   s o u r ce   an d   d r ain   elec tr o d es  a n d   th ca r b o n   n an o t u b s er v es  as  t h tr an s is to r   tu n n el,   w h ic h   is   s ep ar ated   b y   la y er   o f   o x id f r o m   h i g h - d en s it y   s ilico n   s u b s tr ate.   I n   t h is   elec tr o n ic  p ar t,     th s ilico n   b ed   p la y s   t h e   r o le  o f   t h e   b ac k   g ate.   T h e n ,   a n   u p p er   g ate   tr an s is to r   w a s   i n tr o d u ce d   w h ic h   i s   s u itab le   to   b u s ed   in   in te g r ated   cir cu it s   [ 1 2 7 - 1 3 0 ] .             Fig u r 7 .   A   cr o s s - s ec t io n   o f   4   d if f er e n t str u ct u r es o f   ca r b o n   n an o t u b e - b ased   tr an s is to r s ;   ( a)   b ac k   g ate  w it h   d o p ed   s ilico n   b ed   o f   p - t y p ( b )   co m b in a tio n   o f   u p p er   an d   b ac k   g ates ( c)   co m b in a tio n   o f   u p p er   an d   b ac k   g ates  w i th   n an o t u b es a n d   i m p u r ities   ( d )   C NT FET   w it h   u p p er   g ate  an d   co v er ed   tu n n el       L i k tr a n s i s to r s   b ased   o n   ca r b o n   n an o t u b es  ( C N T FET ) ,   th er w as   s h o r ti m b et w ee n     th d is co v er y   o f   g r ap h en i n   2 0 0 4   an d   th co n s tr u ctio n   o f   g r ap h en e - b ased   tr an s is to r s ,   as   th f ir s g r ap h en e   f ield   ef f ec tr an s is to r s   w er p r o d u ce d   o n l y   th r ee   y ea r s   af ter   th d is co v er y   o f   g r ap h e n in   2 0 0 7 .   T h ese   tr an s i s to r s   ar lik tr an s is to r s   b ased   o n   ca r b o n   n an o tu b es  w it h   d if f er e n ce   th at  t h eir   c an als  ar f illed   w it h   g r ap h en i n s tead   o f   C NT   as s h o w n   i n   Fi g u r 8 .             Fig u r 8 .   Gr ap h en f ie ld   ef f ec t tr an s i s to r   w it h   b ac k   g ate       Un r iv a led   p r o p e r ties   o f   g r ap h en s u c h   as  h i g h   elec tr o n   m o b ilit y   an d   t h er m al  co n d u c tiv it y ,   r esis tan c e   to   f r ac tio n ,   lo w   li g h ab s o r p tio n ,   an d   ap p r o p r iate  b an d g ap   m ak i p o s s ib le  to   m ak h i g h - s p ee d   elec tr o n ic   co m p o n e n t s   an d   f le x ib le  an d   tr an s p ar en elec tr o n ic  cir cu it s .   Gr ap h en tr an s i s to r s ,   lik C NT FET ,   ca n   h av e     v ar iet y   o f   b ac k   g ate s   a n d   co m b in ed   g ates  ( u p p er   an d   lo wer )   [ 1 3 1 1 3 2 ] .   Sin g le - la y er   g r ap h en f ield   e f f ec tr an s i s to r s   w it h   a n   en er g y   b an d   g ap   o f   ze r o   an d   t w o - la y e r   o n es  w it h   f i n ite  e n er g y   b an d   g ap   h av b ee n   th eo r etica ll y   s tu d ied   an d   t h eir   ch ar ac ter is tics   h a v b ee n   r ep o r ted   b y   m a n y   s t u d ie s   [ 1 3 3 - 1 4 1 ] .   W ith     h o n e y co m b   s tr u c tu r o f   a n   ato m ic  la y er   w id t h ,   g r ap h e n w a s   m ec h an icall y   s ep ar ate d   f r o m   g r ap h ite   f o r     th f ir s t   ti m in   late  2 0 0 4   [ 1 4 2 ] .   Du to   h ig h   m o b ilit y   a n d   t w o - d i m en s io n al   s tr u ct u r e,   th is   m ater ial  i s   v er y   s u itab le  f o r   u s in   elec tr o n ics.   Sin ce   g r ap h e n h a s   an   e n er g y   b an d   g ap   o f   al m o s eq u al  to   ze r o ,   it  is   n ec ess ar y   to   cr ea te  en er g y   b an d   g ap   in   its   s tr u ctu r b ef o r u s i n   th e   ch an n el  o f   f ield   e f f ec tr a n s i s to r s .   T h is   ca n   b e   ac h ie v ed   b y   co n v er tin g   g r a p h en in to   g r ap h en n an o r i b b o n   ( GNR),   w h ic h   ca n   b ea s il y   d o n u s i n g     th a v ailab le  s tan d ar d   lit h o g r ap h y   tec h n iq u e s .   GN R s   d o   n o h av e   th e   p r o b lem   w it h   c h i r alit y   co n tr o th at   is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.