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一维原子碳链的故事之四:单根碳链的研究证明carbyne的存在

已有 3602 次阅读 2018-8-22 16:08 |个人分类:我是物理博士|系统分类:论文交流

    碳的同素异形体多种多样,从三维到一维,从sp3sp1,其中新型的纳米碳包含富勒烯(准零维,诺贝尔化学奖),碳纳米管(准一维,诺奖级别),石墨烯(二维,诺贝尔物理学奖)等,然而很多人并不知道真正的一维纳米碳材料:碳链(一维,未来的发展方向)。今天发两篇帖子介绍一下我们近期对于碳链研究的一些进展。关于碳链的制备请参见我之前的博文


最近和ETH的合作者们一起做了一些关于单根碳链的研究,先后发表在carbonhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862231830650X)和Nano Lettershttps://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b01681),今天有一点时间来写一写。

 

    为什么研究单根碳链的行为?相对宏观体来说:1.可以直接测定不同长度碳链的特性;2.检验观测得到的宏观体的特性是否可以准确表征全体样品。尤其是对于超长单根碳链(长近1um,单原子厚度)的特性研究可以看到很多有意思的现象,比如,我们发现碳链的特性在某个节点随着长度不再变化而更决定于所在的宿主碳纳米管。

 

Carbon的论文里讲述了测定一根碳链的共振拉曼光谱(如下图),得到了和宏观样品一致的结论,如下图二红色方块数据是单根碳链的拉曼光谱,其他灰色三角形为宏观体结果(宏观体测试见我们发表在Physical Review Materials上面的论文)。

Nano Letters.png

 

    

    Nano Letters的论文讲述了当一根碳链的长度超过30nm之后,它的性能将不随着长度而变化,而是取决于碳链所在的宿主碳管。这个信息非常重要:一方面,首次证明了carbyne的存在(结束了对于carbyne是否存在的百年争议),且给出了一个边界值,即小于30nm(实际上更小,需要更多的样品来逐步缩小范围)。另一个方面,观测到一种材料的性能最终取决于另一种材料,这个是很少见且有意思的。

carbon.png




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