制造和純化碳納米管的方法

制造和純化碳納米管的方法
【專利摘要】本發明涉及制造和純化碳納米管的方法。在一方面，本文描述了制造半導體單壁碳納米管的方法。在一些實施中，制造半導體單壁碳納米管的方法包括提供包含(n，m)納米管晶種和非(n，m)納米管晶種的多種半導體納米管晶種。該方法進一步包括利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射多種納米管晶種，第二波長與第一波長不同。第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收，并且第二波長對應于(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。
【專利說明】
制造和純化碳納米管的方法
技術領域
[0001]本公開內容涉及制造和/或純化碳納米管的方法，具體而言，涉及半導體單壁碳納米管(SWCNT)比如光致發光單壁碳納米管的選擇性生長和/或降解，以提供碳納米管富集和/或耗盡(deplete)的納米管的大塊樣品(bulk sample)或群體(populat1n)，所述碳納米管具有一種或多種預定或預選手性。
【背景技術】
[0002]單壁碳納米管的性質強烈地取決于其幾何結構。該結構通常由識別和計算手性指數(n，m)表征。整數η和m表示沿著石墨烯的蜂窩狀晶格中的兩個方向的單位向量的數目。這些指數可用于確定納米管的重要參數，比如納米管是否是金屬的(n=m)、半金屬的(n-m是3的倍數)、或半導體的(n-m的其它值)。具有m=0的值的納米管通常被稱為鋸齒型納米管，并且具有n=m的值的納米管通常被稱為扶手椅型納米管。具有與鋸齒型和扶手椅型納米管不同的η和/或m的值的納米管通常被稱為手性納米管。
[0003]多種生長技術已經被發展為制造單壁碳納米管。每種技術通常產生具有(n，m)指數的分布的納米管群體。雖然許多這些技術已經專注于提供富集一種或多種預選手性的SWCNT的大塊樣品，但是大部分的或所有的現有方法存在許多缺陷。例如，大塊樣品中手性的分布常常取決于生長條件并且因此即使在相同的方法中也可以顯示大的變化。進一步地，一些現有方法已經不能夠在大塊樣品中提供高比率的期望的手性。為了補救這些缺陷，多種技術已經設計為通過去除具有一種手性或在后生長階段中具有另一種手性的SWCNT來純化SWCNT樣品。不幸的是，這樣的方法通常增加了處理時間，增加了處理費用，和/或導致期望手性的碳納米管相對于未純化的大塊樣品的尺寸的相對低的產率。進一步地，這樣的純化技術可能不能提供富集少量期望手性的大塊樣品，比如富集少至一種或兩種期望手性的大塊樣品。因此，存在用于制造和/或純化半導體單壁碳納米管的改進方法的需要。

【發明內容】

[0004]本文描述了制造和/或純化半導體單壁碳納米管比如光致發光碳納米管的大塊樣品或群體的方法。應當理解，本文描述的方法可用于選擇性地加熱、生長、和/或降解或分解半導體單壁碳納米管或納米管晶種(seed)。例如，在下文進一步描述的一些實施中，本文描述的方法包括提供多種半導體納米管晶種，所述半導體納米管晶種包括具有預定或預選手性的納米管晶種以及具有與預定或預選手性不同的手性的納米管晶種。在一些情況下，這樣的多種半導體納米管晶種可以利用具有已經被預選或預定的波長的多種激光束照射，從而影響選擇的納米管晶種和/或可以由這樣的納米管晶種形成的任何納米管的選擇性加熱、生長、和/或降解。在一些情況下，激光束可以同時或基本上同時指向納米管和/或納米管晶種。進一步地，在一些情況下，照射多種納米管可以選擇性地加熱具有期望手性的納米管晶種進入碳納米管生長期(growth regime)。這樣的選擇性加熱可以以如此方式進行:使得具有與預選或預定手性不同的手性的碳納米管晶種不被加熱進入碳納米管生長期，并且因此不生長或相對于具有預定或預選手性的碳納米管以減少的速率生長。以這種方式，本文描述的方法可用于生長具有一種預選手性或多種預選手性的碳納米管群體。可選地，在其它實施中，選擇性加熱可以以如此方式進行:使得具有預定或預選手性的碳納米管晶種被加熱離開碳納米管生長期并且進入不生長期，同時具有與預定或預選手性不同的手性的剩下的納米管晶種保持在碳納米管生長期。以這種方式，本文描述的方法可用于生長以預選手性或多種預選手性耗盡或基本上耗盡的納米管群體。
[0005]此外，在一些情況下，先前生長的碳納米管群體可以選擇性地耗盡具有一種或多種預選或預定手性的納米管。例如，在一些實施中，碳納米管群體可以利用具有已經被預選或預定的波長的許多激光束照射，從而影響預選或預定手性的納米管的選擇性加熱和/或降解。因此，在一些情況下，本文描述的方法可以用于通過選擇性地降解單一預定或預選手性的納米管或具有多種預定或預選手性的納米管來純化半導體單壁碳納米管群體。
[0006]在一些情況下，制造半導體單壁碳納米管的方法包括形成包括(n，m)納米管晶種和非(n，m)納米管晶種的多種半導體納米管晶種，并利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射多種納米管晶種，第二波長與第一波長不同。在一些實施中，第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收。進一步地，在一些情況下，第二波長對應于(η，m)碳納米管的光致發光發射頻率，比如峰值發射頻率。
[0007]此外，本文描述的方法可進一步包括選擇性地加熱(n，m)納米管晶種。在一些實施中，(n，m)納米管晶種被選擇性地加熱從非生長或不生長期進入碳納米管生長期。在某些情況下，選擇性地加熱(n，m)納米管晶種可使(n，m)納米管晶種的溫度增加至少50°C。此外，在一些情況下，本文描述的方法進一步包括由(n，m)納米管晶種形成多種(n，m)碳納米管。在一些這樣的實施中，由該方法形成的(n，m)碳納米管占形成的碳納米管的總量的按質量計至少90%、按質量計至少95%、或按質量計至少99%。
[0008]在其它實施中，本文描述的方法包括選擇性地加熱(n，m)納米管晶種超過生長上閾值溫度進入碳納米管不生長期。在一些情況下，以這種方式選擇性地加熱(n，m)納米管晶種可使(n，m)納米管晶種的溫度增加至少50°C。此外，在一些這樣的情況下，非(n，m)納米管晶種不被加熱進入不生長期而保持生長期。此外，在一些實施中，本文描述的方法進一步包括由非(n，m)納米管晶種形成多種非(n，m)碳納米管。在一些這樣的實施中，由該方法形成的非(n，m)碳納米管占形成的碳納米管的總量的按質量計至少90%、按質量計至少95%、或按質量計至少99%。
[0009]在另一方面，本文描述了純化碳納米管群體比如半導體SWCNT群體的方法。在一些實施中，本文描述的方法包括提供包括半導體(n，m)碳納米管和非(n，m)碳納米管的碳納米管群體。該方法進一步包括利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射碳納米管群體，第二波長與第一波長不同。在一些實施中，第一波長對應于一種或多種(n，m)碳納米管的最大吸收。進一步地，在一些情況下，第二波長對應于一種或多種(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。
[0010]此外，在一些情況下，純化碳納米管群體的方法進一步包括選擇性地加熱(n，m)碳納米管進入碳納米管降解期。在一些這樣的實施中，非(n，m)碳納米管不被加熱進入碳納米管降解期。在某些情況下，(n，m)納米管被選擇性地加熱以使(n，m)納米管的溫度增加至少50°C。進一步地，在一些情況下，純化碳納米管群體的方法包括降解群體中存在的(n，m)碳納米管的按質量計至少50%、按質量計至少60%、或按質量計至少75%。
[0011]在仍另一方面，本文描述了組合物。在一些實施中，本文描述的組合物是富集或基本上富集具有一種或多種預定或預選手性的半導體SWCNT的。例如，在一些情況下，本文描述的組合物可以包括或包含按質量計至少90%、按質量計至少95%、按質量計至少99%、或按質量計至少99.9%的具有一種或多種預定或預選手性的半導體SWCNT。具有一種或多種預定或預選手性的納米管一一在該納米管中可以富集樣品一一可以選擇具有選自以下U，111)值的納米管:(10，3)、(9，4)、(8，6)、(12，1)、(11，3)、(8，7)、(10，5)、(9，7)、(13，2)、(12，4)、(11，4)、(10，6)、(9，8)、(11，6)、(14，1)、(13，3)、(12，5)、(11，7)、(10，8)、(15，1)、(14，3)、(13，5)、(10，9)、(12，7)、(16，2)、(15，4)、(15，2)、(14，4)、(13，6)、(12，8)、(11，9)、(14，6)、(17，1)、(16，3)、(15，5)、(14，7)、(11，10)、(13，8)和(13，9)。
[0012]此外，在一些實施中，本文描述的組合物是耗盡或基本上耗盡具有一種或多種預定或預選手性的納米管的。例如，在一些情況下，本文描述的組合物可以包括或包含按質量計低于50%、按質量計低于40%、按質量計低于30%、按質量計低于15%、按質量計低于10%、按質量計低于5%、按質量計低于1%、或按質量計低于0.01%的具有一種或多種預定或預選手性的半導體SWCNT。具有一種或多種預定或預選手性的納米管一一在該納米管中樣品可以耗盡一一可以選擇具有選自以下(11，111)值的納米管:(10，3)、(9，4)、(8，6)、(12，1)、(11，3)、(8，7)、(10，5)、(9，7)、(13，2)、(12，4)、(11，4)、(10，6)、(9，8)、(11，6)、(14，1)、(13，3)、(12，5)、(11，7)、(10，8)、(15，1)、(14，3)、(13，5)、(10，9)、(12，7)、(16，2)、(15，4)、(15，2)、(14，4)、(13，6)、(12，8)、(11，9)、(14，6)、(17，1)、(16，3)、(15，5)、(14，7)、(11，10)、(13，8)和(13，9)。
[0013]在下面的【具體實施方式】中更詳細地描述這些和其它實施。
【附圖說明】
[0014]圖1圖解了單壁碳納米管的光致發光圖。
[0015]圖2A圖解了碳納米管晶種生長期和不生長期作為溫度的函數的圖。
[0016]圖2B圖解了碳納米管穩定期和降解期作為溫度的函數的圖。
[0017]圖3A和3B圖解了適合用于本文描述的方法的一些實施的裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]本文描述的實施通過參照下面的【具體實施方式】、實施例和附圖可以更加容易地理解。然而，本文描述的元件、裝置和方法不限于【具體實施方式】、實施例和附圖中呈現的具體實施。應當意識到，這些實施僅是對本公開內容的原理的說明。多種修改和改變對于本領域技術人員將是顯而易見的，而不背離本公開內容的精神和范圍。
[0019]此外，本文公開的所有的范圍將被理解為包含在其中的任何和所有的子范圍。例如，陳述的范圍“1.0到10.0”應當被視為包含開始于1.0或更大的最小值并結束于10.0或更小的最大值的任何和所有的子范圍，例如，1.0到5.3、或4.7到1.0、或3.6到7.9。
[0020]本文公開的所有的范圍也將被視為包括該范圍的端點，除非另有特別陳述。例如，“在5和1之間”的范圍通常應當被視為包括端點5和1。
[0021]進一步地，當短語“至多”與量或數量結合使用時，應當理解，該量是至少可檢測的量或數量。例如，以“至多”指定量的量存在的材料可以以從可檢測的量和至多該指定量存在，并且包括該指定量。
[0022]1.制造半導體單壁碳納米管的方法
[0023]A.概述
[0024]在一方面，本文描述了制造半導體單壁碳納米管(SWCNT)的方法。在一些實施中，制造半導體SWCNT的方法包括形成或提供包含(n，m)納米管晶種和非(n，m)納米管晶種的多種半導體納米管晶種。“(n，m)納米管”或“(n，m)納米管晶種”，在本文中用于參考目的，分別是具有r^Pm的預定或預選整數值的半導體納米管或半導體納米管晶種。進一步地，(n，m)納米管可以是由分別具有η和m的相同值的(n，m)納米管形成的納米管。因此，如本文所使用，術語“(n，m)納米管”或“(n，m)納米管晶種”意欲確定具體的(n，m)值集，不過應當理解，具體的(n，m)值可以對應于任何期望的半導體SWCNT或SWCNT晶種。同樣，“非(n，m)納米管”或“非(n，m)納米管晶種”，在本文中用于參考目的，是具有(n，m)手性的納米管或納米管晶種，其中η或m的至少一個的整數值與選擇以對應于(n，m)納米管或(n，m)納米管晶種的η和m的整數值不同。
[0025]進一步地，可以使用與本公開內容的目標一致的任何納米管晶種。例如，納米管晶種可以包括或包含烴，其包含分子或顆粒，比如具有石墨(graphenic)或管狀富勒烯結構的分子或顆粒，半導體SWCNT可以在其上或由其形成。在一些實施中，例如，納米管晶種可以是管狀的或扁圓的富勒烯納米顆粒，其具有小于或等于大約20:1、小于或等于大約15:1、或小于或等于大約10:1的縱橫比。進一步地，納米管晶種可以是管狀富勒烯納米顆粒，其具有小于或等于大約20nm、小于或等于大約15nm、小于或等于大約1nm的長度。此外，在一些情況下，納米管晶種可包括可以形成SWCNT的模板或晶種分子，或由其組成。這樣的晶種或模板分子可以以與由Sanchez-Valencia等的 “Controlled synthesis of single-chiralitycarbon nanotubes/’Nature 512(2014)，61_64提供的描述一致的方式提供或形成。更一般而言，多種納米管晶種可以使用任何裝置和/或通過與本公開內容的目標一致的任何手段或方法形成。例如，在一些實施中，多種半導體納米管晶種由選自以下的至少一種技術形成:催化劑輔助的化學氣相沉積(CVD)、高壓CO氣體分解、電弧放電、激光燒蝕、和直接注入熱角軍合成(direct inject1n pyrolytic synthesis) ο
[0026]本文描述的方法進一步包括利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射多種納米管晶種，第二波長與第一波長不同。在一些實施中，選擇激光束波長以對應于期望的和/或預選或預定的碳納米管的一種或多種光學性質。例如，在一些實施中，第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收。進一步地，在一些實施中，第二波長對應于(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率，比如光致發光發射峰值。不意欲受理論的束縛，相信使用這樣的波長可以在碳納米管或納米管晶種中的兩種或多種能態之間產生共振。例如，共振可以在對應于碳納米管或碳納米管晶種的最大吸收或峰值的能態和對應于碳納米管或碳納米管晶種的光致發光發射峰值的能態之間產生。再次不意欲受理論的束縛，相信以這種方式可以實現對預定或預選的(n，m)碳納米管或(n，m)納米管晶種的選擇性加熱。
[0027]在一些實施中，最大吸收和/或光致發光吸收頻率可以由光致發光圖獲得或確定。圖1圖解了可以適合用于本文描述的方法的一些實例的一個這樣的圖的實例。在一些實施中，與本公開內容一致的光致發光圖可以利用與在Iakoubovskii等的“IR_extendedphotoluminescence mapping of single-wall and double-wall carbon nanotubes，，，Journal of Physical Chemistry B 110(2006)，17420-17424中討論的方法一致的方法準備或形成。在與上述一致的光致發光圖中，提供了數據點，其對應于具有給定手性的納米管的最大吸收的激發波長對納米管的光致發光波長的圖。在圖1中，與具體的光致發光發射頻率和最大吸收相關聯的η和m值在所述手性的對應數據點下面指出。
[0028]此外，如下文進一步描述，選擇性地加熱具有多于一種(n，m)值的納米管——包括以同時或連續的方式一一也是可能的。在其中多種(n，m)碳納米管或(n，m)納米管晶種被預選用于選擇性生長和/或加熱的這樣的實施中，可以使用具有不同波長的額外的激光束。例如，在兩種(n，m)碳納米管或(n，m)納米管晶種被預選以對應于用于照射的激光束波長的情況下，可以使用具有第三波長的第三激光束和具有第四波長的第四激光束，第四及波長與第三波長不同。在一些實施中，第三波長對應于第二(n，m)碳納米管的最大吸收。進一步地，在一些情況下，第四波長對應于第二(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。而且，選擇性地加熱具有多于兩種不同的(n，m)值集的碳納米管也是可能的。例如，在其中三種或多種(n，m)納米管或(n，m)納米管晶種被預選的實施中，額外的激光束對可用于每個增加的(n，m)納米管或(n，m)納米管晶種。在一些這樣的實施中，每個額外激光束的個體波長可對應于期望的或預選的(n，m)碳納米管的最大吸收或光致發光發射頻率。換句話說，可以使用2x個激光束，其中X代表預選手性數目的整數值。
[0029]根據本文描述的方法用于照射碳納米管和/或碳納米管晶種的激光束可包括任何類型的激光束并且可具有與本公開內容的目標一致的任何功率和線寬。例如，在一些情況下，激光束具有大約I到10胃/1111112、大約1到8￥/1111112、大約1到5￥/1]11112、大約1到4￥/1]11112、大約2至丨」8W/mm2、或大約2到5W/mm2的功率。此外，在一些實施中，本文描述的激光束包括具有大于1nm或更小、大約5nm或更小、或大約Inm或更小的半峰全寬(FWHM)的連續波(CW)或脈沖激光束。而且，應當理解，本文描述的激光束的平均波長可以或可以不精確地對應于上文描述的碳納米管或碳納米管晶種的光學特征。在一些情況下，例如，被選擇以對應于碳納米管的最大吸收的激光束的平均波長可以在最大吸收的大約5nm以內、大約1nm以內、或大約20nm以內。
[0030]如下文中1.B.和1.C.部分進一步描述的，本文描述的方法可用于制造選擇性地富集或選擇性地耗盡一種或多種期望或預選手性的碳納米管的碳納米管群體。
[0031]B.制造選擇性地富集(η，m)納米管的半導體SWCNT群體的方法
[0032]在一些情況下，本文描述的方法可用于制造選擇性地富集(n，m)納米管的半導體SWCNT群體。在一些實施中，這樣的方法包括由上文IA部分中描述的(n，m)納米管晶種形成多種(n，m)碳納米管。(n，m)碳納米管的形成可以通過與本公開內容的目標一致的任何方法或利用與本公開內容的目標一致的任何裝置進行。例如，在一些實施中，形成多種(n，m)碳納米管通過選擇性地加熱(n，m)納米管晶種進入碳納米管生長期來進行。圖2A圖解了納米管生長期和不生長期作為溫度的函數的圖。與圖2A—致，在一些實施中，碳納米管生長期包括在生長下閾值溫度(T1)和生長上閾值溫度(T2)處或高于生長下閾值溫度(T1)但低于生長上閾值溫度(T2)的溫度，或由其組成。生長下閾值溫度(T1)可以是如此溫度:在該溫度處或在該溫度以上碳納米管生長發生(對于給定的實驗條件集)，或在該溫度處或在該溫度以上碳納米管生長以增加的速率進行。例如，在一些情況下，在T1處或T1W上的碳納米管的生長可以比低于T1或高于1~2的碳納米管的生長速率快至多1000倍、快至多100倍、快至多50倍、快至多20倍、快至多10倍、或快至多5倍。因此，低于!^時，碳納米管生長可以大幅度減少或停止，以至于石墨材料處于“不生長”或減少的生長期。生長上閾值溫度(T2)可以是如此溫度:在該溫度處或在該溫度以上碳納米管形成缺陷或不生長為納米管(再次，對于給定的實驗條件集)。例如，在一些情況下，當暴露于T2S更高的溫度時，至多100%、至多90%、至多80%、至多70%、至多60%、或至多50%的(n，m)碳納米管晶種不生長為碳納米管。在一些實施中，T1可以是大約350°C和大約450°C之間，或大約550°C和大約650°C之間的溫度。在一些情況下，T2可以是大約500°C和大約600°C之間，或大約700°C和大約800°C之間的溫度。然而，如本領域普通技術人員所理解，碳納米管或碳納米管晶種的具體群體可否以具體的速率生長的溫度可取決于所使用的實驗條件。
[0033]在本文描述的一些實施中，選擇性地加熱(n，m)納米管晶種包括使(n，m)納米管晶種的溫度增加至少大約40°C、至少大約50°C、或至少大約60°C。在一些情況下，使(n，m)納米管晶種的溫度增加大約40-150 °C、大約50-100°C、大約50-90 °C、或大約50-80 °C。而且，在一些實施中，在以本文描述的方式選擇性地加熱(n，m)納米管晶種之前，方法包括降低(n，m)納米管晶種的溫度低于上文描述的生長閾值溫度，比如T1。例如，在一些情況下，形成了包含(n，m)納米管晶種和非(n，m)納米管晶種的多種半導體納米管晶種，并且(n，m)納米管晶種和非(n，m)納米管晶種的溫度隨后被降低至生長閾值溫度以下，然后選擇性地加熱(n，m)納米管晶種，比如進入碳納米管生長期。在這樣的實施中，例如，用于實施該方法的反應室和/或晶種氣體(seed gas)可以保持在生長下閾值(T1)的溫度以下，使得(n，m)納米管晶種被選擇性地加熱進入生長期，同時非(n，m)納米管晶種不被加熱進入碳納米管生長期。在以這種方式完成選擇性加熱和/或生長之后，本文描述的方法的某些實施可以導致包含(n，m)納米管和非(n，m)納米管晶種的大塊樣品。例如，在一些情況下，大塊樣品包括基于由該方法形成的碳納米管的總質量按質量計至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少99%的(n，m)碳納米管。
[0034]在一些情況下，進一步純化由本文描述的方法形成的大塊樣品也是可能的。例如，在一些實施中，本文描述的方法進一步包括實施一個或多個步驟以將(n，m)碳納米管與非(n，m)納米管晶種分離。這樣的分離可以通過與本公開內容的目標一致的任何手段、方法、或裝置進行。例如，在一些實施中，分離可以利用納米管-基底配準作用(registrat1neffect)進行，如Picconatto等在 “Toward the Bulk, Chiral Separat1n of CarbonNanotubes:Experimental Confirmat1n of Nanotube—Substrate Registrat1nEfTects，”Mitre(2008年9月)中所描述。在某些其它的實施中，分離可以通過凝膠色譜法進對丁，比如Tanaka等在 “From metal/semiconductor separat1n to single-chiralityseparat1n of single-wall carbon nanotubes using gel /'Physica Status Solidi(RRL)-Rapid Research Letters 5(2011)，301_306中所描述。也可以使用其它分離方法。
[0035]如本文所使用，根據本公開內容的方法可用于選擇性地生長具有期望(n，m)值集的SWCNT。然而，在一些情況下，不是所有的非(n，m)納米管晶種被限制到不生長期是可能的。因此，在一些情況下，本文描述的方法進一步包括由非(η，m)納米管晶種形成多種非(η，m)碳納米管。在這樣的實施中，耗盡、減少、或消除非(n，m)納米管可以是期望的。在一些這樣的情況下，本文描述的方法進一步包括利用具有第三波長的第三激光束和具有第四波長的第四激光束照射多種納米管，第四波長與第三波長不同。在一些實施中，第三波長對應于非(n，m)碳納米管的最大吸收，并且第四波長對應于非(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。用于照射多種納米管的波長可以通過與本公開內容的目標一致的任何手段或以與本公開內容的目標一致的任何方式選擇。例如，波長可以被選擇與關于用于照射多種納米管晶種的波長的選擇的上述公開內容一致。進一步地，應當理解，為了選擇性地減少或降解某些納米管比如非(n，m)碳納米管而照射多種納米管的“第三激光束”和“第四激光束”的使用是為了與上面所述的用于照射多種納米管晶種的“第三激光束”和“第四激光束”進行區分，并且可以使用與本公開內容的目標一致的任何數目的激光束。例如，一些實施可以包括利用y個激光束(比如，y = 4以選擇性地生長具有兩個不同的(n，m)值集的碳納米管)照射納米管晶種。因此，還為了選擇性地降解或分解非期望的碳納米管，這樣的方法可以包括使用總共至少y+2個激光束。
[0036]因此，在一些實施中，包括形成多種非(n，m)碳納米管的方法可進一步包括選擇性地加熱非(n，m)碳納米管進入碳納米管降解期。圖2B圖解了作為溫度的函數的碳納米管的穩定期和降解期。圖2B還圖解了將這些期分開的降解閾值溫度(T3)。降解閾值溫度(T3)可以是如此溫度:在該溫度處或在該溫度以上碳納米管形成缺陷、降解、和/或分解(再次，對于給定實驗條件集)。例如，在一些情況下，當暴露于T3或更高的溫度持續包括至多5秒、至多
10秒、至多30秒、至多I分鐘、或至多5分鐘的時期時，至多100%、至多90%、至多80%、至多70%、至多60%、或至多50%的碳納米管可以分解。因此，穩定期是低于T3的溫度，在T3處碳納米管基本上保持不含缺陷、降解和/或分解。例如，在一些情況下，在低于T3時，小于50 %的碳納米管——比如小于大約40%、小于大約30%、小于大約20%、小于大約10%、或小于大約5%的碳納米管一一形成缺陷、降解和/或分解。在一些情況下，穩定期可包括碳納米管生長期和/或碳納米管不生長期。例如，在一些情況下，穩定期可包括來自圖2Α的溫度TdPΤ2。進一步地，在一些實施中，T3可以是在大約400°C和大約500 °C之間的溫度。然而，如本領域普通技術人員所理解，具體的碳納米管或碳納米管晶種的群體可否形成缺陷、降解、和/或分解的溫度可以取決于所使用的環境和/或實驗條件。而且，在一些實施中，環境或實驗條件可以改變，然后選擇性的加熱進入碳納米管降解期。例如，在其中生長發生在不含氧或基本上不含氧的氛圍中的實施中，選擇性的加熱進入降解期可以在空氣，或在包含氧氣的氛圍，或有益于以相對低溫降解碳納米管的一些其它化學活性的氛圍中進行。
[0037]在一些情況下，選擇性地加熱非(n，m)碳納米管使非(n，m)碳納米管的溫度增加至少大約40°C、至少大約50°C、或至少大約60°C。在一些情況下，非(n，m)碳納米管的溫度增加大約40-150°C、大約50-100°C、大約50-90°C或大約50-80°C。在某些情況下，為了降解或分解大部分的非(n，m)碳納米管，可以進行選擇性地加熱非(n，m)碳納米管。大部分的非(n，m)碳納米管的減少可以包括或包含降解或分解按質量計至少50%的非(n，m)碳納米管、按質量計至少60%的非(n，m)碳納米管、或按質量計至少75%的非(n，m)碳納米管。在一些情況下，按質量計大約50-100%、大約50-99%、大約50-90%、大約60-95%、大約60-90%、大約60-80%、大約70-99%、大約70-90%、大約80-99%、或大約90-100%的非(n，m)碳納米管被降解或分解。此外，應當理解，可以進行選擇性的加熱非(n，m)碳納米管以減少或耗盡具有任何數目的預定或預選的非(n，m)手性的碳納米管，并且這種減少或耗盡可以通過利用額外的激光束和/或通過選擇性的加熱具有預定或預選數目的非(n，m)手性的碳納米管進行。
[0038]因此，在一些實施中，本文描述的方法可以提供高度純化的碳納米管群體。然而，在一些情況下，進一步的分離或純化可以是期望的。因此，在一些情況下，本文描述的方法包括將(n，m)碳納米管與非(n，m)碳納米管、非(n，m)納米管晶種、和/或非(n，m)碳納米管的一種或多種降解產物分離。這種分離可以通過與本公開內容的目標一致的任何方法或通過與本公開內容的目標一致的任何手段進行。例如，在一些情況下，凝膠滲透色譜法和/或納米管-基底配準作用可用于將(n，m)碳納米管與非(n，m)碳納米管、非(n，m)納米管晶種、和/或非(n，m)碳納米管的一種或多種降解產物分離。
[0039]C.制造選擇性地耗盡(n，m)納米管的碳納米管群體的方法
[0040]可選地，在一些情況下，本文描述的方法可用于制造選擇性地耗盡(n，m)納米管的半導體SWCNT群體。在一些實施中，這樣的方法包括由上文中1.A.部分中描述的非(n，m)納米管晶種形成多種非(n，m)碳納米管。非(n，m)碳納米管的形成可以通過與本公開內容的目標一致的任何方法或利用與本公開內容的目標一致的任何裝置進行。例如，在一些實施中，非(n，m)納米管晶種和/或納米管可被加熱或被維持在碳納米管生長期內。而且，為了提供選擇性地耗盡的碳納米管群體，方法可包括選擇性地加熱1.A.部分中描述的(n，m)納米管晶種至高于生長上閾值溫度的溫度并進入碳納米管不生長期。以這種方式，可以獲得選擇性地耗盡(n，m)納米管的半導體SWCNT群體。應當理解，在一些實施中，選擇性的加熱(n，m)碳納米管晶種進入不生長期，與加熱非(n，m)納米管晶種進入生長期同時發生。在某些其它的實施中，這種選擇性的加熱可以在加熱非(n，m)納米管晶種進入生長期之后或之前發生。圖2A圖解了作為溫度的函數的納米管生長期和不生長期的圖。如上面所描述，生長上閾值溫度(T2)可以是如此溫度:在該溫度處或在該溫度以上碳納米管形成缺陷或不生長進入納米管(在此，對于給定的實驗條件集)。例如，在一些情況下，當暴露于T2S更高的溫度時，至多100%、至多90%、至多80%、至多70%、至多60%、或至多50%的(n，m)碳納米管晶種不生長為碳納米管。在一些情況下，T2可以是在大約500°C和大約600°C之間，或大約700°C和大約800°C之間的溫度。然而，如本領域普通技術人員所理解，具體的碳納米管或碳納米管晶種的群體可否以特定的速率生長的溫度可取決于所使用的實驗條件。
[0041]在以這種方式完成選擇性的加熱和/或生長之后，本文描述的方法的某些實施可以導致包含非(n，m)碳納米管和(n，m)納米管晶種的大塊樣品。例如，在一些情況下，大塊樣品包括基于由該方法形成的碳納米管或石墨材料的總質量按質量計至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、或至少99%的非(n，m)碳納米管。
[0042]在一些情況下，進一步純化由本文描述的方法形成的大塊樣品也是可能的。例如，在一些實施中，本文描述的方法進一步包括實施一個或多個步驟以將非(n，m)碳納米管與非(n，m)納米管晶種分離。這種分離可以通過與本公開內容的目標一致的任何手段、方法、或裝置進行。例如，在一些實施中，分離可以與上文中1.B.部分中的以上描述一致進行，比如納米管-基底配準作用和/或凝膠色譜法。
[0043]如本文所描述，根據本公開內容的方法可用于選擇性地生長耗盡具有期望(n，m)值集的納米管的SWCNT群體。然而，在一些情況下，不是所有的(n，m)納米管晶種被限制到不生長期是可能的。因此，在一些情況下，本文描述的方法進一步包括由(n，m)納米管晶種形成多種(n，m)碳納米管。在這樣的實施中，耗盡、減少、或消除(n，m)納米管可以是期望的。在一些這樣的情況下，本文描述的方法進一步包括選擇性地加熱(n，m)碳納米管進入與上文中1.B.部分中降解期的以上描述一致的碳納米管降解期。在一些情況下，選擇性地加熱(n，m)碳納米管使(n，m)碳納米管的溫度增加至少大約40°C、至少大約50°C、或至少大約60°C。在一些情況下，(n，m)碳納米管的溫度增加大約40-150°C、大約50-100°C、大約50-90°C、或大約50-80°C。在某些情況下，為了降解或分解大部分的(n，m)碳納米管，可以進行選擇性地加熱(n，m)碳納米管。大部分(n，m)碳納米管的減少可以包括或包含降解或分解按質量計至少50%的(n，m)碳納米管、按質量計至少60%的(n，m)碳納米管、或按質量計至少75%的(η，m)碳納米管。在某些情況下，按質量計大約50-100%、大約50-99%、大約50-90%、大約60-95%、大約 60-90 %、大約 60-80 %、大約 70-99 %、大約 70-90 %、大約 80-99 %、或大約 90-100%的(n，m)碳納米管被降解或分解。此外，應當理解，選擇性的加熱(n，m)碳納米管可以進行以減少或耗盡具有任何數目預定或預選(n，m)手性的碳納米管，并且這種減少或耗盡可以通過利用額外的激光束和/或通過選擇性的加熱具有預定或預選數目的(n，m)手性的碳納米管進行。
[0044]因此，在一些實施中，本文描述的方法可以提供高度純化的碳納米管群體。然而，在一些情況下，進一步分離或純化可以是期望的。因此，在一些情況下，本文描述的方法包括將非(n，m)碳納米管與(n，m)碳納米管、(n，m)納米管晶種、和/或(n，m)碳納米管的一種或多種降解產物分離。這種分離可以通過與本公開內容的目標一致的任何方法或通過與本公開內容的目標一致的任何手段進行。例如，在一些情況下，凝膠滲透色譜法和/或納米-基底配準作用可用于將非(n，m)碳納米管與(n，m)碳納米管、(n，m)納米管晶種、和/或(n，m)碳納米管的一種或多種降解產物分離。
[0045]P.可用于制造半導體SWCNT的方法的裝置
[0046]制造本文描述的半導體和光致發光SWCNT的方法可以使用與本公開內容的目標一致的任何裝置進行。可用于這樣的方法的裝置的兩個非限制性的實例示意性地在圖3A和3B中圖解。參照圖3A和3B，裝置(100)包括反應容器、室、或管(102)，比如石英管，在其中可形成SWCNT。如本領域普通技術人員所理解，反應容器(102)可以被安裝或布置使得一種或多種晶種氣體、反應氣體、和/或載氣可以從容器(102)的一端流動至容器(102)的另一端。例如，晶種或反應氣體(112)可以流動通過反應容器(102)。晶種或反應氣體(112)可以包括與本公開內容的目標一致的任何材料或物質或由與本公開內容的目標一致的任何材料或物質組成。例如，晶種或反應氣體(112)可以包括一種或多種烴氣、和/或催化材料，或由一種或多種烴氣、和/或催化材料組成。一旦流動通過反應容器(102)，包含載氣和/或任何剩余的未反應的或未消耗的氣體或材料的廢氣(114)可離開反應容器(102)。
[0047]此外，反應容器(102)可以被一種或多種加熱元件(104)比如銅管或爐環繞或基本上包圍。加熱元件可用于實現或維持晶種氣體(112)和/或反應容器(102)的期望的溫度。如上文所描述，通過供應期望的溫度下的晶種氣體(112)從而至少部分地控制反應容器(102)和/或反應容器(102)內的一種或多種材料的溫度也是可能的。
[0048]進一步地，可以在容器(102)中提供一個或多個窗(105)以允許光進入容器(102)的內部。如圖3A和3B中所圖解，反應容器(102)包括兩個窗(105)。然而，也可以使用其它數目的窗。而且，窗(105)可以由光學透明材料(比如玻璃)或由加熱元件(104)中的間隙形成，條件是窗(105)允許期望波長的光被傳輸進入反應容器(102)的內部，比如由多個激光器(108，110)產生的多種激光束(109，111 )。此外，如圖3A和3B中所圖解，窗(105)被布置為允許照射布置在反應容器(102)內的樣品基底(106)。樣品基底(106)可以由與本公開內容的目標一致的任何材料形成。例如，在一些實施中，樣品基底(106)包括催化材料或由催化材料形成。
[0049]在圖3A中圖解的實施中，樣品基底(106)—一其可具有布置在其上的多種納米管晶種或納米管一一可以被由第一激光器(108)發射的第一激光束(109)和由第二激光器(110)發射的第二激光束(111)照射。在圖3B中圖解的實施中，樣品基底(106)可以被由第一激光器(108a)發射的第一激光束(109a)、由第二激光器(IlOa)發射的第二激光束(111a)、由第三激光器(108b)發射的第三激光束(109b )、和由第四激光器(I 1b)發射的第四激光束(Illb)照射。
[0050]也可使用其它裝置以實施本文描述的方法。
[0051 ] 11.純化半導體SWCNT群體的方法
[0052]在另一方面，本文描述了純化碳納米管群體的方法。在一些實施中，本文描述的方法包括提供碳納米管群體，比如包含(n，m)碳納米管和非(n，m)碳納米管的半導體或光致發光SWCNT的群體。該方法進一步包括利用具有第一波長的第一激光器和具有第二波長的第二激光器照射碳納米管群體，第二波長與第一波長不同。第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收，并且第二波長對應于(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。此外，在一些情況下，純化碳納米管群體的方法進一步包括選擇性地加熱(n，m)碳納米管進入碳納米管降解期。在一些這樣的實施中，非(n，m)碳納米管不被加熱進入碳納米管降解期。而且，在一些情況下，本文描述的純化碳納米管群體的方法降解或分解基于(n，m)碳納米管的總重量按質量計至少大約50%、至少大約60%、或至少大約75%的存在的(n，m)碳納米管。在一些情況下，本文描述的方法降解或分解按質量計大約50-100%、大約50-99%、大約50-90%、大約60-95%、大約 60-90 %、大約 60-80 %、大約 70-99 %、大約 70-90 %、大約 80-99 %、或大約 90-100%的(n，m)碳納米管。
[0053]現轉到本文描述的方法的具體步驟，純化碳納米管群體比如半導體SWCNT或光致發光SWCNT包括提供碳納米管群體。碳納米管群體可以通過與本公開內容的目標一致的任何手段或通過與本公開內容的目標一致的任何方法提供或形成。例如，在一些實施中，碳納米管群體通過上文中I部分中描述的方法提供或形成。進一步地，在一些情況下，碳納米管群體可以由選自以下方法中的至少一種方法提供或形成:催化劑輔助的化學氣相沉積(CVD),高壓CO氣體分解、電弧放電、激光燒蝕、和直接注入熱解合成。
[0054]本文描述的方法包括利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射碳納米管群體，其中第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收，并且第二波長對應于(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。最大吸收和/或光致發光頻率，比如峰值發射頻率，可以通過與本公開內容的目標一致的任何手段選擇或確定。例如，在一些實施中，可以使用上文中I部分描述的光致發光圖。此外，如上文中I部分中進一步描述，多個(n，m)碳納米管可以根據本文描述的方法選擇性地從碳納米管群體中耗盡。在這樣的情況下，可以使用具有不同波長的額外激光束以照射碳納米管群體。例如，在具有不同(n，m)值集的兩種類型的(n，m)碳納米管被預選用于耗盡的情況下，也可以使用具有第三波長的第三激光束和具有第四波長的第四激光束，第四波長與第三波長不同。第三波長可對應于第二(n，m)碳納米管的最大吸收，并且第四波長可對應于第二 (n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。而且，相同的原理可用于選擇性地耗盡多于兩種不同類型的(n，m)碳納米管的碳納米管群體。一般而言，為了選擇性地耗盡X種不同類型的(n，m)碳納米管的碳納米管群體，可以使用具有以上述方式選擇的波長的X個激光束對。
[0055]此外，本文描述的方法可以進一步包括選擇性地加熱(n，m)碳納米管進入碳納米管降解期。在次不意欲受理論的束縛，并且如在上文中I部分所描述，相信這樣的加熱可以通過在預選的碳納米管的能態之間形成共振而實現。而且，在一些情況下，(n，m)碳納米管被選擇性地加熱以使(n，m)碳納米管的溫度增加至少大約40°C、至少大約50°C、或至少大約60°(:。在一些情況下，使(11，111)碳納米管的溫度增加大約40-150°(:、大約50-100°(:、大約50-90°C、或大約50-80°C。此外，選擇性的加熱(n，m)碳納米管可以以如此方式進行:使得非(n，m)碳納米管不被加熱進入碳納米管降解期。在這樣的情況下，由非(n，m)碳納米管吸收的或施加至非(n，m)碳納米管的任何剩余的熱應當不足以升高非(n，m)碳納米管的溫度進入碳納米管降解期。例如，非(n，m)碳納米管可以顯示小于50°C的溫度增加。
[0056]如上文所描述，純化碳納米管群體的方法可以提供高度耗盡具有一個或多個預選(n，m)值的納米管的碳納米管群體。然而，在期望進一步純化或分離的情況下，本文描述的方法可以進一步包括將剩余的(n，m)碳納米管與碳納米管群體的剩余物一一比如可能存在的非(n，m)碳納米管——分離，然后選擇性的加熱。這種分離可以通過與本公開內容的目標一致的任何手段或通過與本公開內容的目標一致的任何方法一一比如在上文中I部分描述的方法進行O
[0057]此外，純化碳納米管群體一一比如半導體SWCNT—一的方法可以在本公開內容的目標一致的任何裝置內進行或利用這些裝置進行。例如，可以使用在上文中I部分描述的裝置。
[0058]II 1.組合物
[0059]在另一方面，本文描述了組合物。在一些情況下，本文描述的組合物可以通過在上文中I部分和/或II部分描述的方法制造。因此，在一些實施中，本文描述的組合物是富集或基本上富集具有一種或多種預定或預選手性的半導體SWCNT的。例如，在一些情況下，本文描述的組合物包括或包含按質量至少90%、按質量至少95%、按質量至少99%、或按質量至少99.9%的具有一種或多種預定或預選手性的半導體SWCNT。在一些情況下，組合物包括或包含按質量計大約50-100%、大約50-90%、大約60-100%、大約60-99%、大約60-90%、大約70-100%、大約70-99%、大約70-90%、大約75-100%、大約75-95%、大約80-100%、大約80-99%、大約80-90%、大約90-100%、或大約90-99%的具有一種或多種預定或預選手性的半導體SWCNT。具有一種或多種預定或預選手性的納米管一一在其中樣品可富集一一可以從具有選自以下的(11，111)值的納米管選擇:(10，3)、(9，4)、(8，6)、(12，1)、(11，3)、(8，7)、(10，5)、(9，7)、(13，2)、(12，4)、(11，4)、(10，6)、(9，8)、(11，6)、(14，1)、(13，3)、(12，5)、(11，7)、(10，8)、(15，1)、(14，3)、(13，5)、(10，9)、(12，7)、(16，2)、(15，4)、(15，2)、(14，4)、(13，6)、(12，8)、(11，9)、(14，6)、(17，1)、(16，3)、(15，5)、(14，7)、(11，10)、(13，8)和(13，9)。此外，在一些情況下，組合物可以富集上述的具有多于一種(n，m)值的納米管，如在上文中I部分所描述。因此，本文描述的組合物可包括具有預選(n，m)值的碳納米管的多種獨特的組合。而且，這樣的組合物可以來源于單一反應容器或反應，與通過結合單獨制造的碳納米管提供的相反。
[0060]此外，在其它實施中，本文描述的組合物可以是耗盡或基本上耗盡具有一種或多種預定或預選手性的納米管的。例如，在一些情況下，本文描述的組合物可以包括或包含按質量計小于50%、按質量計小于40%、按質量計小于30%、按質量計小于15%、按質量計小于10 %、按質量計小于5 %、按質量計小于I %、按質量計小于0.01%的具有一種或多種預定或預選手性的SWCNT。具有一種或多種預定或預選手性的納米管一一在其中可耗盡樣品——可以從具有選自以下的(11，111)值的納米管選擇:(10，3)、(9，4)、(8，6)、(12，1)、(11，3)、(8，7)、(10，5)、(9，7)、(13，2)、(12，4)、(11，4)、(10，6)、(9，8)、(11，6)、(14，1)、(13，3)、(12，5)、(11，7)、(10，8)、(15，1)、(14，3)、(13，5)、(10，9)、(12，7)、(16，2)、(15，4)、(15，2)、(14，4)、(13，6)、(12，8)、(11，9)、(14，6)、(17，1)、(16，3)、(15，5)、(14，7)、(11，10)、(13，8)和(13，9)。此外，在一些情況下，組合物可耗盡上述具有多于一種(n，m)值的納米管，如在上文中I部分和II部分所進一步描述。
[0061]而且，在一些實施中，本文中描述的組合物是富集或基本上富集一種或多種上述的納米管，并且是耗盡或基本上耗盡一種或多種上述的納米管的。組合物可以是富集和耗盡與本公開內容的目標一致的上文所述的碳納米管的任意組合的。
[0062]此外，本文描述的組合物可通過與本公開內容的目標一致的任何手段、方法、或裝置形成。例如，在一些實施中，本文描述的富集的或基本上富集的和/或耗盡的或基本上耗盡的組合物可以由上文中I部分和II部分描述的方法形成或提供。
[0063]進一步地，本公開內容包括根據以下條款的實施方式:
[0064]條款1.制造半導體單壁碳納米管的方法，其包括:利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射包含(n，m)納米管晶種和非(n，m)納米管晶種的多種半導體納米管晶種，第二波長與第一波長不同，其中第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收;和其中第二波長對應于(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。
[0065]條款2.方法進一步包括選擇性地加熱(n，m)納米管晶種進入碳納米管生長期。
[0066]條款3.前述條款中任一項的方法，其中非(n，m)納米管晶種不被加熱進入碳納米管生長期。
[0067]條款4.前述條款中任一項的方法，其中(n，m)納米管晶種被選擇性地加熱以使(η，m)納米管晶種的溫度增加至少50°C。
[0068]條款5.前述條款中任一項的方法，進一步包括由(n，m)納米管晶種形成多種(n，m)碳納米管。
[0069]條款6.前述條款中任一項的方法，其中(n，m)碳納米管占由所述方法形成的碳納米管按質量計至少90%。
[0070]條款7.前述條款中任一項的方法，其中(n，m)碳納米管占由所述方法形成的碳納米管按質量計至少95%。
[0071]條款8.前述條款中任一項的方法，進一步包括將(n，m)碳納米管與非(n，m)納米管晶種分離。
[0072]條款9.前述條款中任一項的方法，進一步包括:
[0073]由非(n，m)納米管晶種形成多種非(n，m)碳納米管;利用具有第三波長的第三激光束和具有第四波長的第四激光束照射多種納米管，第四波長與第三波長不同；和選擇性地加熱非(n，m)碳納米管進入碳納米管降解期，其中第三波長對應于非(n，m)碳納米管的最大吸收;并且其中第四波長對應于非(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。
[0074]條款10.前述條款中任一項的方法，進一步包括將(n，m)碳納米管與非(n，m)碳納米管和/或與非(n，m)碳納米管的一種或多種降解產物分離。
[0075]條款11.制造半導體單壁碳納米管的方法，其包括:利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射包含(n，m)納米管晶種和非(n，m)納米管晶種的多種半導體納米管晶種，第二波長與第一波長不同；和選擇性地加熱(n，m)納米管晶種至高于生長上閾值溫度的溫度進入不生長期，其中第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收;并且其中第二波長對應于(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。
[0076]條款12.前述條款中任一項的方法，其中非(n，m)納米管晶種不被加熱至高于生長上閾值溫度的溫度。
[0077]條款13.前述條款中任一項的方法，進一步包括由非(n，m)納米管晶種形成多種非(n，m)碳納米管。
[0078]條款14.純化碳納米管群體的方法，包括:利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射包含半導體(n，m)碳納米管和非(n，m)碳納米管的碳納米管群體，第二波長與第一波長不同，其中第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收;并且其中第二波長對應于(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。
[0079]條款15.前述條款中任一項的方法，進一步包括選擇性地加熱(n，m)碳納米管進入碳納米管降解期。
[0080]條款16.前述條款中任一項的方法，其中非(n，m)碳納米管不被加熱進入碳納米管降解期。
[0081 ]條款17.前述條款中任一項的方法，其中(n，m)碳納米管選擇性地被加熱以使(η，m)碳納米管的溫度增加至少50°C。
[0082]條款18.前述條款中任一項的方法，其中按質量計至少60%的(n，m)碳納米管被降解或分解。
[0083]條款19.前述條款中任一項的方法，其中按質量計至少75%的(n，m)碳納米管被降解或分解。
[0084]條款20.前述條款中任一項的方法，進一步包括將非(n，m)碳納米管與(n，m)碳納米管和/或與(n，m)碳納米管的一種或多種降解產物分離。
[0085]為了實現本公開內容的各個目標，已經描述了本公開內容的各種實施。應當認識至IJ，這些實施僅是對本公開內容的原理的說明。其多種修改和改變對于本領域技術人員將是顯而易見的，而不背離本公開內容的精神和范圍。
【主權項】
1.制造半導體單壁碳納米管的方法，其包括: 利用具有第一波長的第一激光束和具有第二波長的第二激光束照射包含(n，m)納米管晶種和非(n，m)納米管晶種的多種半導體納米管晶種，所述第二波長與所述第一波長不同，其中所述第一波長對應于(n，m)碳納米管的最大吸收;并且其中所述第二波長對應于所述(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。2.權利要求1所述的方法，進一步包括選擇性地加熱所述(n，m)納米管晶種進入碳納米管生長期。3.權利要求2所述的方法，其中所述非(n，m)納米管晶種不被加熱進入所述碳納米管生長期。4.權利要求2所述的方法，其中所述(n，m)納米管晶種被選擇性地加熱以使所述(n，m)納米管晶種的溫度增加至少50°C。5.權利要求1所述的方法，進一步包括由所述(n，m)納米管晶種形成多種(n，m)碳納米管。6.權利要求5所述的方法，其中所述(n，m)碳納米管占由所述方法形成的所述碳納米管按質量計至少90%。7.權利要求5所述的方法，其中所述(n，m)碳納米管占由所述方法形成的所述碳納米管按質量計至少95%。8.權利要求5所述的方法，進一步包括將所述(n，m)碳納米管與所述非(n，m)納米管晶種分離。9.權利要求5所述的方法，進一步包括: 由所述非(n，m)納米管晶種形成多種非(n，m)碳納米管； 利用具有第三波長的第三激光束和具有第四波長的第四激光束照射所述多種納米管，所述第四波長與所述第三波長不同；和 選擇性地加熱所述非(n，m)碳納米管進入碳納米管降解期， 其中所述第三波長對應于所述非(n，m)碳納米管的最大吸收;并且 其中所述第四波長對應于所述非(n，m)碳納米管的光致發光發射頻率。10.權利要求9所述的方法，進一步包括將所述(n，m)碳納米管與所述非(n，m)碳納米管和/或與所述非(n，m)碳納米管的一種或多種降解產物分離。
【文檔編號】C09K11/65GK105836726SQ201610041198
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月22日
【發明人】K·D·洪菲爾德
【申請人】波音公司