wulishi8的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/wulishi8

博文

一维原子碳链的故事之一:增强碳管的荧光光谱 精选

已有 7177 次阅读 2016-6-28 21:37 |个人分类:我是物理博士|系统分类:科研笔记

       今年四月份,制备一维原子碳链的文章【1】发出后,我写过一篇介绍博文(见下面链接),现在再来简单写一下最近后续的一些研究成果,此为第一篇。

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


       一维原子碳链,在理论上说,它的机械强度强于其他的碳材料,如金刚石、碳纳米管、石墨烯,甚至预测为世上最强的材料【2】。另外,它也有非常独特的电学性能,如:它的能隙随着一维原子碳链的长度增加,对于长的碳链,其能隙在1.8-2.3 eV左右,未来在半导体中有很大的应用潜力【3】。今天主要讲一下我们最近的一篇论文,提出了碳链的存在,可以提高双壁碳纳米管中内管的荧光光谱近一个数量级【4】。


一. 关于碳纳米管的荧光光谱。

1. 单壁碳纳米管的荧光光谱。

       单壁碳纳米管的荧光光谱取决于碳纳米管的手性。众所周知,单壁碳纳米管包含金属型和半导体型单壁碳纳米管(下文简称单壁管)。其中,金属型的单壁管没有荧光光谱。半导体型的单壁管的荧光光谱和量子效率,取决于其能隙大小。如图1所示,当激光激发的能量和E22相当,那么就有光子以E11的能量发射出来,即所谓的碳纳米管的荧光光谱。利用这样的性质,可以测试PL mapping,来确定样品中各种半导体碳管的手性分布。

2.双壁碳纳米管的荧光光谱。

       双壁碳纳米管的荧光光谱一直存在着很大的争议,发表的论文也很多,就不列举。

       主要的问题是:(1)双壁管的外管由于其一般直径较大,倾向于金属型或者是能隙很小的半导体型,因此荧光光谱往往没有,或者在红外区间,很弱。(2)双壁碳纳米管的内管的荧光光谱存在着争议,一是由于样品中可能存在着单壁管,导致双壁管样品不纯,难以说明荧光来自内层管而不是残存的单壁管;二是,荧光光谱本身很弱,这是由于双壁管的外层管和内层管之间存在着电荷转移,导致内层管的荧光光谱被quench掉了。


二、我们的解决办法

       我们在双壁碳纳米管中生长了一维原子碳链,生长的过程是高温低压热处理。这就导致:(1)能发出荧光的小直径的单壁管在高温低压下不可能存在,排除了双壁管样品往往不纯的特点,也就排除了上面讲的第二点问题,因此我们测试得到的荧光光谱完全来自于双壁管的内层管。(2)一维原子碳链的存在,导致碳链和碳管之间存在电荷转移【5】,也就是电荷从双壁管的外层管转移到了内层管,又从内层管转移到了碳链。因此,内层管的荧光光谱显著增强。并且,不同的碳管增强程度并不相同,如图2所示。这是可以理解的,因为电荷转移的大小,和碳管的手性息息相关。



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

【2】Liu et al. ACS Nano, 2013, 7 (11), pp 10075–10082

【3】Shi et al. Submitted 2016.

【4】Rohringer, Shi et al. Advanced Functional Materials DOI: 10.1002/adfm.201505502

【5】Wanko, Cahangirov, Shi, et al. Submitted 2016. Preprint arXiv:1604.00483

   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(扫下面的二维码或群号: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1060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)。






http://blog.sciencenet.cn/blog-327614-987355.html

上一篇:纪念Sir Harold Walter Kroto先生
下一篇:新鲜出炉-2016年关于石墨烯、碳纳米管和二维材料的基金统计分析

7 郭向云 白龙亮 韩枫 强涛 crossludo xchen aliala

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (2 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-11-29 06:13

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部