This work presents a systematic study of the ratio between the integrated intensities of the disorder-induced D and G Raman bands (ID∕IG) in nanographite samples with different crystallite sizes (La) and using different excitation laser energies. The crystallite size La of the nanographite samples was obtained both by x-ray diffraction using synchrotron radiation and directly from scanning tunneling microscopy images. A general equation for the determination of La using any laser energy in the visible range is obtained. Moreover, it is shown that ID∕IG is inversely proportional to the fourth power of the laser energy used in the experiment.

Carbon fibres have been prepared by pyrolysing a mixture of benzene and hydrogen at about 1100°C. They have been studied by high resolution electron microscopy. These fibres have various external shapes and contain a hollow tube with a diameter ranging from 20 to more than 500 Å along the fibre axis. They consist of turbostratic stacks of carbon layers, parallel to the fibre axis, and arranged in concentric sheets like the "annual ring structure of a tree". These fibres have two textures resulting from different growth processes; core regions, made of long, straight and parallel carbon layers, are primarily formed by catalytic effect; the external regions correspond to a pyrolytic deposit occuring during the secondary thickening growth process. Very small cementite crystals, typically about 100 Å in a diameter, have been identified by dark-field techniques at the tip of the central tube of each fibre. A model of fibre growth related to a surface diffusion of carbon species on the catalyst particle has been established.

The origin and dispersion of the anomalous disorder-induced Raman band $(D$ band) observed in all ${\mathrm{sp}}^{2}$ hybridized disordered carbon materials near 1350 ${\mathrm{cm}}^{\ensuremath{-}1}$ is investigated as a function of incident laser energy. This effect is explained in terms of the coupling between electrons and phonons with the same wave vector near the K point of the Brillouin zone. The high dispersion is ascribed to the coupling between the optic phonons associated with the D band and the transverse acoustic branch. The large Raman cross section is due to the breathing motion of these particular phonons near the K point. Our model challenges the idea that the Raman D peak is due to laser-energy-independent features in the phonon density of states, but rather is due to a resonant Raman process.

Lithium ion secondary batteries are currently the best portable energy storage device for the consumer electronics market. The recent development of the lithium ion secondary batteries has been achieved by the use of selected carbon and graphite materials as an anode. The performance of lithium ion secondary batteries, such as the charge/discharge capacity, voltage profile and cyclic stability, depend strongly on the microstructure of the anode materials made of carbon and graphite. Due to the contribution of the carbon materials used in the anode in last five years, the capacity of the typical Li ion battery has been improved 1.7 times. However, there are still active investigations to identify the key parameters of carbons that provide the improved anode properties, as carbon and graphite materials have large varieties in the microstructure, texture, crystallinity and morphology, depending on their preparation processes and precursor materials, as well as various forms such as powder, fibers and spherule. In the present article, we describe the correlation between the microstructural parameters and electrochemical properties of conventional and novel types of carbon materials for Li ion batteries, namely, graphitizable carbons such as milled mesophase pitch-based carbon fibers, polyparaphenylene-based carbon heat-treated at low temperatures and boron-doped graphitized materials, by connecting with the market demand and the trends in Li ion secondary batteries. The basic scientific theory can contribute to further developments of the Li ion batteries such as polymer batteries for consumer electronics, multimedia technology and future hybrid and electric vehicles.

High-resolution electron microscopy and lithium-7 nuclear magnetic resonance measurements were carried out for a disordered carbon material, prepared by heat treatment of polyphenylene, in which lithium was stored electrochemically. The nuclear magnetic resonance spectrum suggests the existence of Li 2 covalent molecules in the carbon material. This extra covalent site of lithium storage promises extraordinarily high energy density for secondary batteries.

Graphene is a two-dimensional network in which sp2-hybridized carbon atoms are arranged in two different triangular sub-lattices (A and B). By incorporating nitrogen atoms into graphene, its physico-chemical properties could be significantly altered depending on the doping configuration within the sub-lattices. Here, we describe the synthesis of large-area, highly-crystalline monolayer N-doped graphene (NG) sheets via atmospheric-pressure chemical vapor deposition, yielding a unique N-doping site composed of two quasi-adjacent substitutional nitrogen atoms within the same graphene sub-lattice (N2AA). Scanning tunneling microscopy and spectroscopy (STM and STS) of NG revealed the presence of localized states in the conduction band induced by N2AA-doping, which was confirmed by ab initio calculations. Furthermore, we demonstrated for the first time that NG could be used to efficiently probe organic molecules via a highly improved graphene enhanced Raman scattering.

We report the use of chemical vapor deposition (CVD) for the bulk production (grams per day) of long, thin, and highly crystalline graphene ribbons (<20-30 microm in length) exhibiting widths of 20-300 nm and small thicknesses (2-40 layers). These layers usually exhibit perfect ABAB... stacking as in graphite crystals. The structure of the ribbons has been carefully characterized by several techniques and the electronic transport and gas adsorption properties have been measured. With this material available to researchers, it should be possible to develop new applications and physicochemical phenomena associated with layered graphene.

Double-walled carbon nanotubes are needed in a pure, highly crystalline form before features such as their electronic properties, thermal transport and mechanical behaviour can be investigated. Here we fabricate a paper-like material that consists of hexagonally packed bundles of clean, coaxial carbon nanotubes whose double walls vary little in diameter; it is prepared in high yields using chemical-vapour deposition with a conditioning catalyst and two-step purification. Our results will enable investigation of the physical properties of double-walled carbon nanotubes, which are predicted to be superior to those of both their single- and multiwalled relatives.

The isolation of few-layered transition metal dichalcogenides has mainly been performed by mechanical and chemical exfoliation with very low yields. In this account, a controlled thermal reduction–sulfurization method is used to synthesize large-area (∼1 cm2) WS2 sheets with thicknesses ranging from monolayers to a few layers. During synthesis, WOx thin films are first deposited on Si/SiO2 substrates, which are then sulfurized (under vacuum) at high temperatures (750–950 °C). An efficient route to transfer the synthesized WS2 films onto different substrates such as quartz and transmission electron microscopy (TEM) grids has been satisfactorily developed using concentrated HF. Samples with different thicknesses have been analyzed by Raman spectroscopy and TEM, and their photoluminescence properties have been evaluated. We demonstrated the presence of single-, bi-, and few-layered WS2 on as-grown samples. It is well known that the electronic structure of these materials is very sensitive to the number of layers, ranging from indirect band gap semiconductor in the bulk phase to direct band gap semiconductor in monolayers. This method has also proved successful in the synthesis of heterogeneous systems of MoS2 and WS2 layers, thus shedding light on the controlled production of heterolayered devices from transition metal chalcogenides.

Abstract A carbon nanofiber‐based electrode, exhibiting a large accessible surface area (derived from the nanometer‐sized fiber diameter), high carbon purity (without binder), relatively high electrical conductivity, structural integrity, thin web macromorphology, a large reversible capacity (ca. 450 mA h g –1 ), and a relatively linearly inclined voltage profile, is fabricated by nanofiber formation via electrospinning of a polymer solution and its subsequent thermal treatment. It is envisaged that these characteristics of this novel carbon material will make it an ideal candidate for the anode material of high‐power lithium‐ion batteries (where a high current is critically needed), owing to the highly reduced lithium‐ion diffusion path within the active material.