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一维原子碳链的故事之二:利用拉曼光谱确定碳链长度? 精选

已有 8111 次阅读 2016-11-16 18:00 |个人分类:我是物理博士|系统分类:科研笔记

       今年四月份,我们制备世界纪录级别的一维原子碳链的文章【1】发出后,我写过一篇介绍博文:我的Nature Materials论文:一种碳的一维同素异形体 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=327614&do=blog&id=967896


       之后我们的后续研究发现:碳链的存在,可以提高双壁碳纳米管中内管的荧光光谱近一个数量级【2】,见博文 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=327614&do=blog&quickforward=1&id=987355  


       本周,我们又发表了一篇PRB论文,详细阐述了,可以利用拉曼光谱来大致判断限域一维原子碳链的长度,并且理论计算给出了原因【3】。接下来,我们还将有一篇论文详细讲述碳链的能隙,敬请期待【4】。


       下面稍微详细讲述一下我们的这篇PRB论文。


       利用拉曼光谱峰位来大致判断限域一维原子碳链的长度这个思想并不新,对于短碳链完全适用,但是对于长碳链还有待考证。稍微总结一下理论上预言的一维原子碳链的拉曼光谱(见图中黑色曲线):1.碳链越长,拉曼峰位越低;2.在长碳链情况下,拉曼峰位趋于饱和。


       我们这篇论文的创新之处:1.当长碳链在碳管中时,拉曼峰位不出现饱和的情况;2.因此可以利用线性关系来确定限域碳链的长度,就像碳纳米管中的kataura plots一样;3.给出了具体的原因:范德瓦尔斯相互作用和电荷转移的共同作用导致的。对于community的贡献:方便了大家立刻判断制备的碳链的长度,再也不用通过HRTEM来统计这种很慢很贵还很不准确的方法了。


       更具体地说一下第三点,这其实才是这篇论文的核心:1.范德瓦尔斯相互作用会使碳链的拉曼峰向低波数移动,移动的大小取决于相互作用的大小,如在溶液中移动大约60个波数,而在碳管中则移动得更多,因为碳管和碳链之间的相互作用更大。2.电荷作用导致短碳链的拉曼峰位几乎不变,而长碳链却向下移动,导致没有出现理论上预言的拉曼峰位饱和现象,从而能够使用线性关系大致判断碳链的长度;并且发现,这个电荷转移导致碳管的荧光增强,即上一篇博文的内容。




【1】Shi et al. Nature Materials, (2016) 15, 634-639

【2】Rohringer, Shi et al. Advanced Functional Materials,(2016) 26 , 4874–4881

【3】Wanko, Cahangirov, Shi, et al. Phys. Rev. B (2016) 94, 195422    https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.94.195422

【4】Shi et al. Submitted.


       题外话:这篇论文的经历还比较坎坷。本来大部分内容放在了NM论文里,但是被审稿人建议去除,另写论文投稿。在PRL审稿两轮还是被拒了,但是编辑建议转投到PRB,转投当天,PRB编辑决定直接接收,省去了再送外审的环节。塞翁失马,焉知非福。

   最后,做个广告,欢迎大家加入我20163月份新创建的“碳纳米管与拉曼光谱”qq群(群号:378577988,加群链接:http://jq.qq.com/?_wv=1027&k=27MdYPT  ),一起分享各类资源和讯息,目前有1600余群友,很多好的共享资源(如科学家的PPT,各类书籍,经典文献,群友分享,实用工具软件,等等)。

PS: 太专业且小众的帖子,也许没人看,但是会继续写的,为了以后自己的学生能快速掌握一些基础知识。。。




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