一種測量碳納米管手性的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種測量碳納米管手性的方法，尤其涉及一種利用光譜分析法測量碳 納米管手性的方法。
【背景技術】
[0002] 現有的制備方法生產出的碳納米管，通常是由不同手性、不同管徑、不同長度的碳 納米管混合在一起，判斷與測量碳納米管的手性可W量化區分不同管徑、不同導電性的碳 納米管，對碳納米管的應用具有十分重要的意義。
[0003] 碳納米管的所具備的一維電子結構使得其具有高度的光學敏感性，各種光學現 象，如共振瑞利散射（ResonantRa}dei曲scattering,RRS)，可W被用來測量碳納米管的 手性。瑞利散射是指半徑比光或其他電磁福射的波長小很多的微小顆粒對入射光束的散 射。當瑞利散射的入射光波長位于或接近待測物質的吸收帶，電子吸收電磁波頻率與散射 頻率相同，電子因共振而強烈吸收光的能量并產生再次散射，則該物質的散射會大大增強， 并且會出現新的散射特征，送就是共振瑞利散射。然而單根納米材料的共振瑞利散射十分 微弱，難W進行觀測與采集。現有技術還無法便捷且有效的對碳納米管的手性進行測量。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種便捷且有效的測量碳納米管手性的方法。
[0005] -種測量碳納米管手性的方法，包括W下步驟： S1提供待測碳納米管； S2提供一棱鏡，所述棱鏡具有一棱鏡第一表面與一棱鏡第二表面，兩個表面之間夾角 小于90°，所述碳納米管設置于棱鏡第二表面； S3 -束具有連續光譜的白色入射光由棱鏡第一表面入射后射向所述碳納米管，所述 碳納米管在該入射光的照射下發生共振瑞利散射； S4利用光學顯微鏡觀測該碳納米管，所述光學顯微鏡所配備的物鏡為油鏡或水鏡之中 的一種，觀測時該碳納米管與所述物鏡通過一禪合液禪合； S5獲取所述待測碳納米管的共振瑞利散射光譜，根據該共振瑞利散射光譜信息獲得待 測碳納米管的手性指數。
[0006] -種測量碳納米管手性的裝置，包括；一棱鏡，所述棱鏡包含一棱鏡第一表面W及 一棱鏡第二表面，兩個表面之間夾角目的取值范圍為45°《目<90° ;-超連續譜白光激 光器，用于產生入射光，并使該入射光自棱鏡第一表面射向待測碳納米管；一光學顯微鏡， 所述光學顯微鏡所配備的物鏡為油鏡或水鏡之中的一種；禪合液，所述禪合液與所述光學 顯微鏡的物鏡種類相對應；W及一光譜儀，所述光譜儀與光學顯微鏡相連，用于采集所述碳 納米管的光譜信息。
[0007] 與現有技術相比較，本發明提供的測量碳納米管手性的方法利用光學顯微鏡在生 長基原位進行測量，獲得碳納米管手性指數W及位置、形態等信息，測量時不會破壞該碳納 米管的結構及形態，且所需時間短，設備簡單。
【附圖說明】
[000引圖1為本發明第一實施例提供的碳納米管手性測量系統結構示意圖。
[0009] 圖2為本發明第一實施例浸沒于超純水中的單壁碳納米管的共振瑞利散射照片。
[0010] 圖3為本發明第一實施例空氣中的單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0011] 圖4為圖2與圖3中單壁碳納米管掃描電鏡照片。
[0012] 圖5為存在分子結的單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0013] 圖6為本發明第一實施例石墨帰窄帶共振瑞利散射照片。
[0014] 圖7為圖2中單壁碳納米管的共振瑞利散射光譜。
[0015] 圖8為圖2中第3、4、5根單壁碳納米管的拉曼散射光譜。
[0016] 圖9為本發明第二實施例提供的碳納米管手性測量系統的結構示意圖。
[0017] 圖10為本發明第二實施例單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0018]圖11為本發明第Η實施例單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0019] 圖12為本發明第四實施例設置有凹槽的基體與碳納米管。
[0020] 圖13為本發明第五實施例提供的碳納米管手性測量系統結構示意圖。
[0021] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發明。
【具體實施方式】
[0022] 下面將結合附圖及具體實施例，對本發明提供的測量碳納米管手性的方法作進一 步的詳細說明。
[0023] 請參見圖1，本發明第一實施例提供一種測量碳納米管手性的方法，包括W下步 驟： S1提供一待測碳納米管100 ; S2將所述待測碳納米管100浸沒于禪合液205中； S3提供一束具有連續光譜的白色入射光300,所述待測碳納米管100在該入射光300 的照射下發生共振瑞利散射； S4利用物鏡400為水鏡的光學顯微鏡觀測該待測碳納米管100,獲取該待測碳納米管 100的位置信息，觀測時該水鏡浸沒于所述禪合液205中； S5獲取所述待測碳納米管100的光譜信息，根據該光譜信息獲得待測碳納米管的手性 指數。
[0024] 步驟S1中，所述待測碳納米管100的電子態密度不是能量的連續函數，在 碳納米管態密度中會出現一些尖銳峰點，該尖銳峰點被稱為范霍夫奇點（van化ve singularities,V化）。碳納米管的范霍夫奇點具有手性依賴的特性，因此可W通過碳納米 管光譜(可W為吸收光譜、英光光譜、拉曼光譜、瑞利光譜等）中與范霍夫奇點相關的特征峰 來指認其手性。
[0025] 本實施例中，所述碳納米管100為水平排列的單壁碳納米管，該水平排列的單壁 碳納米管的生長方法包括很多種，本實施例中采用"石英晶格導向法"在一石英基底表面形 成多個平行間隔排列的單壁碳納米管，具體包括W下步驟： S11，提供ST-cut石英基底； 512, 在該石英基底表面蒸錐催化劑層，該催化劑層為鐵(厚度為0. 2納米）； 513, 將上述沉積有催化劑層的石英基底放入石英管中，在800~850攝氏度范圍內，通 入碳源氣體甲焼和還原氣體氨氣生長10~20分鐘。
[0026] 此外，還可W用氣流導向法或電場導向的方法獲得在基底表面水平排列的碳納米 管。
[0027] 步驟S2中，所述碳納米管100完全浸沒于禪合液205中，本實施例中所選用的禪 合液205為超純水。所述禪合液205還可W為水溶液，本發明可W用于觀察所述水溶液與碳 納米管100相互作用時碳納米管100結構性質的變化情況。所述禪合液205應保證純凈， 禪合液205中的雜質與氣泡都會影響觀測的準確性。
[0028]為了使所述碳納米管100在禪合液205中保持位置固定，可W將該碳納米管100 與禪合液205中一固定物結合，例如可W將碳納米管100先固定于一基體203表面，然后將 該基體203與設置于其上的碳納米管100 -同置于禪合液205中。所述基體203的材料可 W是娃、二氧化娃、石英等。該基體203的厚度不限，大小不限。若基體203上形成有多根 碳納米管100,則相鄰的兩根碳納米管100之間的最小間距應大于測量系統的分辨率。優選 地，每根碳納米管100相互平行的設置于基體203的表面。所述碳納米管100可W采用直 接生長的方法水平生長于基體203表面，也可W采用轉移的方法從其他生長基體轉移至該 基體203表面。所述碳納米管100與基體203的固定可W是將碳納米管100完全固定于基 體203表面，也可W是僅將碳納米管100部分固定于基體203表面。
[0029] 本實施例中，所述基體203為一Si/Si〇2基體，碳納米管100通過轉移的方法完全 固定于該Si/Si化基體表面。所述