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2016年3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）。