Abstract

Carbon nanofibers and nanotubes are currently being utilized as active elements in acoustic sensors for emerging microelectromechanical systems and nanoelectromechanical systems technologies. A methodology for measuring the displacement of carbon nanofibers in combination with heterodyne interferometry is reported here. Experimental results show that ultrasonic field detection is possible using this technique, and results are presented for measurements in the ultrasonic frequency range. This approach could potentially lead to new calibration methods for ultrasonic sensors. A different approach to that of interferometry is also reported for future investigation.

© 2008 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. Dai, Surf. Sci. 500, 218 (2002).
    [CrossRef]
  2. H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
    [CrossRef]
  3. S. Iijima, Nature 354, 56 (1991).
    [CrossRef]
  4. S. Iijima and T. Ichihashi, Nature 363, 603 (1993).
    [CrossRef]
  5. J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
    [CrossRef]
  6. H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
    [CrossRef]
  7. F. Noca, M. Hoenk, and B. Hunt, J. Acoust. Soc. Am. 108, 2494 (2000).
  8. P. G. Collins, M. S. Furher, and A. Zetti, Appl. Phys. Lett. 76, 894 (2000).
    [CrossRef]
  9. K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
    [CrossRef]
  10. W. Lee and C.-S. Chiu, Opt. Lett. 26, 521 (2001).
    [CrossRef]
  11. X. Sun, F. Yao, Y. Pei, J. Zhang, and C. Hou, Appl. Phys. B 88, 101 (2007).
    [CrossRef]

2007

X. Sun, F. Yao, Y. Pei, J. Zhang, and C. Hou, Appl. Phys. B 88, 101 (2007).
[CrossRef]

2003

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

2002

H. Dai, Surf. Sci. 500, 218 (2002).
[CrossRef]

2001

2000

F. Noca, M. Hoenk, and B. Hunt, J. Acoust. Soc. Am. 108, 2494 (2000).

P. G. Collins, M. S. Furher, and A. Zetti, Appl. Phys. Lett. 76, 894 (2000).
[CrossRef]

1999

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

1993

S. Iijima and T. Ichihashi, Nature 363, 603 (1993).
[CrossRef]

1991

S. Iijima, Nature 354, 56 (1991).
[CrossRef]

1985

H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
[CrossRef]

Ahmed, H.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Amaratunga, G. A. J.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Benoit, W.

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

Binh, V. T.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Bonard, J.-M.

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

Boyce, M. C.

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

Castignolles, M.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Chhowalla, M.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Chiu, C.-S.

Collins, P. G.

P. G. Collins, M. S. Furher, and A. Zetti, Appl. Phys. Lett. 76, 894 (2000).
[CrossRef]

Curl, R. F.

H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
[CrossRef]

Dai, H.

H. Dai, Surf. Sci. 500, 218 (2002).
[CrossRef]

Forro, L.

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

Furher, M. S.

P. G. Collins, M. S. Furher, and A. Zetti, Appl. Phys. Lett. 76, 894 (2000).
[CrossRef]

Gleason, K. K.

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

Groening, O.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Hasko, D. G.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Heath, J. R.

H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
[CrossRef]

Hoenk, M.

F. Noca, M. Hoenk, and B. Hunt, J. Acoust. Soc. Am. 108, 2494 (2000).

Hou, C.

X. Sun, F. Yao, Y. Pei, J. Zhang, and C. Hou, Appl. Phys. B 88, 101 (2007).
[CrossRef]

Hunt, B.

F. Noca, M. Hoenk, and B. Hunt, J. Acoust. Soc. Am. 108, 2494 (2000).

Ichihashi, T.

S. Iijima and T. Ichihashi, Nature 363, 603 (1993).
[CrossRef]

Iijima, S.

S. Iijima and T. Ichihashi, Nature 363, 603 (1993).
[CrossRef]

S. Iijima, Nature 354, 56 (1991).
[CrossRef]

Kroto, H. W.

H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
[CrossRef]

Kulik, A. J.

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

Lau, K. K. S.

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

Lee, S.-B.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Lee, W.

Legagneux, P.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Loiseau, A.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Milne, W. I.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

Noca, F.

F. Noca, M. Hoenk, and B. Hunt, J. Acoust. Soc. Am. 108, 2494 (2000).

O'Brien, S. C.

H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
[CrossRef]

Pei, Y.

X. Sun, F. Yao, Y. Pei, J. Zhang, and C. Hou, Appl. Phys. B 88, 101 (2007).
[CrossRef]

Pirio, G.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Pribat, D.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Qi, H. J.

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

Robertson, J.

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

Salvetat, J.-P.

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

Semet, V.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Smalley, R. E.

H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
[CrossRef]

Sun, X.

X. Sun, F. Yao, Y. Pei, J. Zhang, and C. Hou, Appl. Phys. B 88, 101 (2007).
[CrossRef]

Teo, K. B.

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

Teo, K. B. K.

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Thomson, N. H.

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

Yao, F.

X. Sun, F. Yao, Y. Pei, J. Zhang, and C. Hou, Appl. Phys. B 88, 101 (2007).
[CrossRef]

Zetti, A.

P. G. Collins, M. S. Furher, and A. Zetti, Appl. Phys. Lett. 76, 894 (2000).
[CrossRef]

Zhang, J.

X. Sun, F. Yao, Y. Pei, J. Zhang, and C. Hou, Appl. Phys. B 88, 101 (2007).
[CrossRef]

Zuppiroli, L.

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. A

J.-P. Salvetat, J.-M. Bonard, N. H. Thomson, A. J. Kulik, L. Forro, W. Benoit, and L. Zuppiroli, Appl. Phys. A 69, 255 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. B

X. Sun, F. Yao, Y. Pei, J. Zhang, and C. Hou, Appl. Phys. B 88, 101 (2007).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

P. G. Collins, M. S. Furher, and A. Zetti, Appl. Phys. Lett. 76, 894 (2000).
[CrossRef]

J. Acoust. Soc. Am.

F. Noca, M. Hoenk, and B. Hunt, J. Acoust. Soc. Am. 108, 2494 (2000).

J. Mech. Phys. Solids

H. J. Qi, K. B. Teo, K. K. S. Lau, M. C. Boyce, W. I. Milne, J. Robertson, and K. K. Gleason, J. Mech. Phys. Solids 51, 2213 (2003).
[CrossRef]

Nanotechnology

K. B. K. Teo, S.-B. Lee, M. Chhowalla, V. Semet, V. T. Binh, O. Groening, M. Castignolles, A. Loiseau, G. Pirio, P. Legagneux, D. Pribat, D. G. Hasko, H. Ahmed, G. A. J. Amaratunga, and W. I. Milne, Nanotechnology 14, 204 (2003).
[CrossRef]

Nature

H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
[CrossRef]

S. Iijima, Nature 354, 56 (1991).
[CrossRef]

S. Iijima and T. Ichihashi, Nature 363, 603 (1993).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Surf. Sci.

H. Dai, Surf. Sci. 500, 218 (2002).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Experimental configuration for measuring the CNTs and CNFs deflections in the presence of an acoustic field: DU, driver unit; OT, optical table; UT, ultrasonic transducer; CNS, carbon nanosample; SB, solid block; IB, incident beam; SOV, scattered optical volume; LSV, laser scanning vibrometer.

Fig. 2
Fig. 2

CNFs in a forest topology: length 20 mm , separation 180 nm .

Fig. 3
Fig. 3

MHz acoustic frequency, active (CNFs) area of nanosample probed.

Fig. 4
Fig. 4

MHz acoustic frequency, surface-scan measurement of the transducer.

Fig. 5
Fig. 5

Diffraction pattern of CNTs in an aligned array, 5 μ m in length and separated by 5 μ m ; the illuminated dot at the bottom of the picture is the array itself.

Metrics