TN
Tharangattu Narayanan
Author with expertise in Graphene: Properties, Synthesis, and Applications
Achievements
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
8
(38% Open Access)
Cited by:
1,311
h-index:
44
/
i10-index:
112
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Electrically Insulating Thermal Nano-Oils Using 2D Fillers

Jaime Taha‐Tijerina et al.Jan 24, 2012
Different nanoscale fillers have been used to create composite fluids for applications such as thermal management. The ever increasing thermal loads in applications now require advanced operational fluids, for example, high thermal conductivity dielectric oils in transformers. These oils require excellent filler dispersion, high thermal conduction, but also electrical insulation. Such thermal oils that conform to this thermal/electrical requirement, and yet remain in highly suspended stable state, have not yet been synthesized. We report here the synthesis and characterization of stable high thermal conductivity Newtonian nanofluids using exfoliated layers of hexagonal boron nitride in oil without compromising its electrically insulating property. Two-dimensional nanosheets of hexagonal boron nitride are liquid exfoliated in isopropyl alcohol and redispersed in mineral oil, used as standard transformer oil, forming stable nanosuspensions with high shelf life. A high electrical resistivity, even higher than that of the base oil, is maintained for the nano-oil containing small weight fraction of the filler (0.01 wt %), whereas the thermal conductivity was enhanced. The low dissipation factor and high pour point for this nano-oil suggests several applications in thermal management.
0

Artificially Stacked Atomic Layers: Toward New van der Waals Solids

Guanhui Gao et al.Jun 25, 2012
Strong in-plane bonding and weak van der Waals interplanar interactions characterize a large number of layered materials, as epitomized by graphite. The advent of graphene (G), individual layers from graphite, and atomic layers isolated from a few other van der Waals bonded layered compounds has enabled the ability to pick, place, and stack atomic layers of arbitrary compositions and build unique layered materials, which would be otherwise impossible to synthesize via other known techniques. Here we demonstrate this concept for solids consisting of randomly stacked layers of graphene and hexagonal boron nitride (h-BN). Dispersions of exfoliated h-BN layers and graphene have been prepared by liquid phase exfoliation methods and mixed, in various concentrations, to create artificially stacked h-BN/G solids. These van der Waals stacked hybrid solid materials show interesting electrical, mechanical, and optical properties distinctly different from their starting parent layers. From extensive first principle calculations we identify (i) a novel approach to control the dipole at the h-BN/G interface by properly sandwiching or sliding layers of h-BN and graphene, and (ii) a way to inject carriers in graphene upon UV excitations of the Frenkell-like excitons of the h-BN layer(s). Our combined approach could be used to create artificial materials, made predominantly from inter planar van der Waals stacking of robust bond saturated atomic layers of different solids with vastly different properties.
0

Tuning the valley depolarization dynamics in selenium and vanadium alloyed monolayer MoS2

Dipak Maity et al.Jun 24, 2024
The low valley polarization of monolayer transition-metal dichalcogenides at room temperature poses a significant obstacle to the development of valleytronic devices, and a mechanistic insight into the valley depolarization in such systems is still lacking. In this study, we demonstrate that substitutional doping leading to alloyed monolayers offer an effective strategy for enhancing valley polarization at room temperature. The degree of valley polarization, as determined by helicity-resolved transient absorption spectroscopy, is 15% for Se-doped and 30% for Se- and V-doped monolayer layer $\mathrm{Mo}{\mathrm{S}}_{2}$ (referred to as MoSSe and VMoSSe, respectively). The valley polarization persists for longer durations in MoSSe (\ensuremath{\sim}15 ps) and VMoSSe (>500 ps) compared to pristine $\mathrm{Mo}{\mathrm{S}}_{2}$ (\ensuremath{\sim}1 ps). The prolonged valley depolarization in MoSSe is attributed to a reduction in long-range electron-hole exchange interactions due to thermal mixing of bright and dark excitons. However, the valley depolarization in VMoSSe takes place via intervalley scattering of carriers between hybridized and defect excitons. Our study elucidates that altering the exciton ground state through the inclusion of additional levels near the conduction-band or valence band edges via alloying can enhance and prolong valley polarization in $\mathrm{Mo}{\mathrm{S}}_{2}$. These findings are pivotal in realizing valleytronics devices at room temperature.
0

Quantification of alloy atomic composition sites in 2D ternary MoS2(1-x)Se2x and their role in persistent photoconductivity, enhanced photoresponse and photo-electrocatalysis

Ravi Biroju et al.Jun 1, 2024
Engineering transition metal dichalcogenides-based semiconducting two-dimensional (2D) layered materials for photo(electro)chemical (PEC) hydrogen evolution reaction (HER) by water splitting is an enduring challenge. Here, alloy-assisted photoconductivity and photoresponse from CVD-grown MoS2(1-x)Se2x (MSSE) 2D ternary atomic layered alloy-based photodetector device is presented for the realization of PEC HER. The explicit role of 'S–Se' and 'Se2' atomic alloy sites including chalcogen-induced vacancy defects on the photoconductivity/photoresponse and PEC HER performance of MSSE 2D alloy is investigated. Alloy formation, atomic site-by-site 'Se' composition and atomic structure are characterized using Raman/Photoluminescence (PL) spectroscopy, high-angle annular dark field (HAADF)- scanning transmission electron microscopy (STEM) extensively and supported with Auger Electron Spectroscopy (AES) mapping. Further, the local density and concentration of S–Se, Se2 atomic sites and defects were quantitatively estimated using HAADF-STEM image analysis in correlation with AES and it is found between the range of ∼15–20 % in MSSE alloy. A 10-fold high photoresponsivity in the case of MSSE concerning as-grown MS having fast photocurrent growth time and the prolonged decay time originates from the 'Se' and this alloy assisted states to enhance the PEC performance of MSSE alloy. The enhanced PEC HER activity of MSSE alloy was identified in terms of overpotential and current density. In addition, increased density of states as a function of 'Se' alloying, shifts in a p-band centre and lowers ΔGH* according to density functional theory calculations, which makes MSSE alloy an efficient HER activity. Further, the PEC stability and presence of the 'S–Se' and 'Se2' alloying and their role towards HER have been correlated by the spectral line shape analysis of PL and Raman spectra from post-PEC HER catalysts. These experimental and theoretical findings establish the role of chalcogen, and transition metal-based 2D alloy, leading to the design of new PECs of engineered 2D atomic layer interfaces.