一種測(cè)量碳納米管手性的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)量碳納米管手性的方法，尤其涉及一種利用光譜分析法測(cè)量碳 納米管手性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的制備方法生產(chǎn)出的碳納米管，通常是由不同手性、不同管徑、不同長(zhǎng)度的碳 納米管混合在一起，判斷與測(cè)量碳納米管的手性可W量化區(qū)分不同管徑、不同導(dǎo)電性的碳 納米管，對(duì)碳納米管的應(yīng)用具有十分重要的意義。
[0003] 碳納米管的所具備的一維電子結(jié)構(gòu)使得其具有高度的光學(xué)敏感性，各種光學(xué)現(xiàn) 象，如共振瑞利散射（ResonantRa}dei曲scattering,RRS)，可W被用來(lái)測(cè)量碳納米管的 手性。瑞利散射是指半徑比光或其他電磁福射的波長(zhǎng)小很多的微小顆粒對(duì)入射光束的散 射。當(dāng)瑞利散射的入射光波長(zhǎng)位于或接近待測(cè)物質(zhì)的吸收帶，電子吸收電磁波頻率與散射 頻率相同，電子因共振而強(qiáng)烈吸收光的能量并產(chǎn)生再次散射，則該物質(zhì)的散射會(huì)大大增強(qiáng)， 并且會(huì)出現(xiàn)新的散射特征，送就是共振瑞利散射。然而單根納米材料的共振瑞利散射十分 微弱，難W進(jìn)行觀測(cè)與采集?，F(xiàn)有技術(shù)還無(wú)法便捷且有效的對(duì)碳納米管的手性進(jìn)行測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種便捷且有效的測(cè)量碳納米管手性的方法。
[0005] -種測(cè)量碳納米管手性的方法，包括W下步驟： S1提供待測(cè)碳納米管； S2提供一棱鏡，所述棱鏡具有一棱鏡第一表面與一棱鏡第二表面，兩個(gè)表面之間夾角 小于90°，所述碳納米管設(shè)置于棱鏡第二表面； S3 -束具有連續(xù)光譜的白色入射光由棱鏡第一表面入射后射向所述碳納米管，所述 碳納米管在該入射光的照射下發(fā)生共振瑞利散射； S4利用光學(xué)顯微鏡觀測(cè)該碳納米管，所述光學(xué)顯微鏡所配備的物鏡為油鏡或水鏡之中 的一種，觀測(cè)時(shí)該碳納米管與所述物鏡通過(guò)一禪合液禪合； S5獲取所述待測(cè)碳納米管的共振瑞利散射光譜，根據(jù)該共振瑞利散射光譜信息獲得待 測(cè)碳納米管的手性指數(shù)。
[0006] -種測(cè)量碳納米管手性的裝置，包括；一棱鏡，所述棱鏡包含一棱鏡第一表面W及 一棱鏡第二表面，兩個(gè)表面之間夾角目的取值范圍為45°《目<90° ;-超連續(xù)譜白光激 光器，用于產(chǎn)生入射光，并使該入射光自棱鏡第一表面射向待測(cè)碳納米管；一光學(xué)顯微鏡， 所述光學(xué)顯微鏡所配備的物鏡為油鏡或水鏡之中的一種；禪合液，所述禪合液與所述光學(xué) 顯微鏡的物鏡種類(lèi)相對(duì)應(yīng)；W及一光譜儀，所述光譜儀與光學(xué)顯微鏡相連，用于采集所述碳 納米管的光譜信息。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的測(cè)量碳納米管手性的方法利用光學(xué)顯微鏡在生 長(zhǎng)基原位進(jìn)行測(cè)量，獲得碳納米管手性指數(shù)W及位置、形態(tài)等信息，測(cè)量時(shí)不會(huì)破壞該碳納 米管的結(jié)構(gòu)及形態(tài)，且所需時(shí)間短，設(shè)備簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[000引圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的碳納米管手性測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009] 圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例浸沒(méi)于超純水中的單壁碳納米管的共振瑞利散射照片。
[0010] 圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例空氣中的單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0011] 圖4為圖2與圖3中單壁碳納米管掃描電鏡照片。
[0012] 圖5為存在分子結(jié)的單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0013] 圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例石墨帰窄帶共振瑞利散射照片。
[0014] 圖7為圖2中單壁碳納米管的共振瑞利散射光譜。
[0015] 圖8為圖2中第3、4、5根單壁碳納米管的拉曼散射光譜。
[0016] 圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的碳納米管手性測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0018]圖11為本發(fā)明第Η實(shí)施例單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0019] 圖12為本發(fā)明第四實(shí)施例設(shè)置有凹槽的基體與碳納米管。
[0020] 圖13為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的碳納米管手性測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提供的測(cè)量碳納米管手性的方法作進(jìn)一 步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 請(qǐng)參見(jiàn)圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種測(cè)量碳納米管手性的方法，包括W下步 驟： S1提供一待測(cè)碳納米管100 ; S2將所述待測(cè)碳納米管100浸沒(méi)于禪合液205中； S3提供一束具有連續(xù)光譜的白色入射光300,所述待測(cè)碳納米管100在該入射光300 的照射下發(fā)生共振瑞利散射； S4利用物鏡400為水鏡的光學(xué)顯微鏡觀測(cè)該待測(cè)碳納米管100,獲取該待測(cè)碳納米管 100的位置信息，觀測(cè)時(shí)該水鏡浸沒(méi)于所述禪合液205中； S5獲取所述待測(cè)碳納米管100的光譜信息，根據(jù)該光譜信息獲得待測(cè)碳納米管的手性 指數(shù)。
[0024] 步驟S1中，所述待測(cè)碳納米管100的電子態(tài)密度不是能量的連續(xù)函數(shù)，在 碳納米管態(tài)密度中會(huì)出現(xiàn)一些尖銳峰點(diǎn)，該尖銳峰點(diǎn)被稱(chēng)為范霍夫奇點(diǎn)（van化ve singularities,V化）。碳納米管的范霍夫奇點(diǎn)具有手性依賴的特性，因此可W通過(guò)碳納米 管光譜(可W為吸收光譜、英光光譜、拉曼光譜、瑞利光譜等）中與范霍夫奇點(diǎn)相關(guān)的特征峰 來(lái)指認(rèn)其手性。
[0025] 本實(shí)施例中，所述碳納米管100為水平排列的單壁碳納米管，該水平排列的單壁 碳納米管的生長(zhǎng)方法包括很多種，本實(shí)施例中采用"石英晶格導(dǎo)向法"在一石英基底表面形 成多個(gè)平行間隔排列的單壁碳納米管，具體包括W下步驟： S11，提供ST-cut石英基底； 512, 在該石英基底表面蒸錐催化劑層，該催化劑層為鐵(厚度為0. 2納米）； 513, 將上述沉積有催化劑層的石英基底放入石英管中，在800~850攝氏度范圍內(nèi)，通 入碳源氣體甲焼和還原氣體氨氣生長(zhǎng)10~20分鐘。
[0026] 此外，還可W用氣流導(dǎo)向法或電場(chǎng)導(dǎo)向的方法獲得在基底表面水平排列的碳納米 管。
[0027] 步驟S2中，所述碳納米管100完全浸沒(méi)于禪合液205中，本實(shí)施例中所選用的禪 合液205為超純水。所述禪合液205還可W為水溶液，本發(fā)明可W用于觀察所述水溶液與碳 納米管100相互作用時(shí)碳納米管100結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化情況。所述禪合液205應(yīng)保證純凈， 禪合液205中的雜質(zhì)與氣泡都會(huì)影響觀測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0028]為了使所述碳納米管100在禪合液205中保持位置固定，可W將該碳納米管100 與禪合液205中一固定物結(jié)合，例如可W將碳納米管100先固定于一基體203表面，然后將 該基體203與設(shè)置于其上的碳納米管100 -同置于禪合液205中。所述基體203的材料可 W是娃、二氧化娃、石英等。該基體203的厚度不限，大小不限。若基體203上形成有多根 碳納米管100,則相鄰的兩根碳納米管100之間的最小間距應(yīng)大于測(cè)量系統(tǒng)的分辨率。優(yōu)選 地，每根碳納米管100相互平行的設(shè)置于基體203的表面。所述碳納米管100可W采用直 接生長(zhǎng)的方法水平生長(zhǎng)于基體203表面，也可W采用轉(zhuǎn)移的方法從其他生長(zhǎng)基體轉(zhuǎn)移至該 基體203表面。所述碳納米管100與基體203的固定可W是將碳納米管100完全固定于基 體203表面，也可W是僅將碳納米管100部分固定于基體203表面。
[0029] 本實(shí)施例中，所述基體203為一Si/Si〇2基體，碳納米管100通過(guò)轉(zhuǎn)移的方法完全 固定于該Si/Si化基體表面。所述