双壁碳纳米管的荧光特性研究

双壁碳纳米管兼有单壁和多壁碳管的性能,在红外波段有很强的吸收,同时也是直径最小的一维异质结构,因此研究并理解双壁碳管的光物理过程有着极为重要的意义. 我们在前期工作确证双壁碳管的内管不发荧光的基础上,提出在本课题中深入研究双壁碳管中外管的荧光特性.通过收集单根双壁碳管的荧光发射和激发光谱,并用电子衍射方法鉴定该双壁管中内,外管的晶格结构指数(n,m),来确定双壁碳管本身的结构如何决定它的光物理过程.最后,我们还将尝试研究外界的物理及化学因素, 如外电场,化学气氛或吸附分子,对双壁碳管的光物理过程的影响及调控.

双壁碳纳米管(DWNTs) 是由直径较小的单壁碳纳米管(内管)和直径较大的单壁碳纳米管(外管)组成的新型碳纳米材料。DWNTs的外管和内管通过范德华力的作用紧密地束缚在一起，在总体几何结构上保持着同轴对称。研究这种外管和内管没有强相互作用但是在结构上又被限制在一起材料的电学和光学耦合作用是一项很有挑战的课题。近年来的研究表面在管与管之间存在电荷转移，能量转移以及机械耦合等作用。然而，由于结构的多样性，比如：直径，内外管的手性,管与管之间的距离，不同的DWNTs样品制备过程导致的结构缺陷使得研究DWNTs的物理性能变得非常复杂。我们研究了用CVD方法生长，用密度梯度超速离心方法并分层得到的双壁碳管在波长为1100-2200 nm荧光光谱。实验结果表明双壁碳管是外管发光，波长在1600-2200nm。1100 – 1600 nm 波段的荧光我们认为是来自于残余的单壁碳管。与单壁碳管相比，双壁碳管的荧光光谱，尤其是外管的荧光很少被研究。我们认为这个研究将会为在弱作用系统中进一步研究光学电学耦合作用提供了一个全新的视野。