一种测量碳纳米管手性的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量碳纳米管手性的方法，尤其涉及一种利用光谱分析法测量碳 纳米管手性的方法。
【背景技术】
[0002] 现有的制备方法生产出的碳纳米管，通常是由不同手性、不同管径、不同长度的碳 纳米管混合在一起，判断与测量碳纳米管的手性可W量化区分不同管径、不同导电性的碳 纳米管，对碳纳米管的应用具有十分重要的意义。
[0003] 碳纳米管的所具备的一维电子结构使得其具有高度的光学敏感性，各种光学现 象，如共振瑞利散射（ResonantRa}dei曲scattering,RRS)，可W被用来测量碳纳米管的 手性。瑞利散射是指半径比光或其他电磁福射的波长小很多的微小颗粒对入射光束的散 射。当瑞利散射的入射光波长位于或接近待测物质的吸收带，电子吸收电磁波频率与散射 频率相同，电子因共振而强烈吸收光的能量并产生再次散射，则该物质的散射会大大增强， 并且会出现新的散射特征，送就是共振瑞利散射。然而单根纳米材料的共振瑞利散射十分 微弱，难W进行观测与采集。现有技术还无法便捷且有效的对碳纳米管的手性进行测量。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种便捷且有效的测量碳纳米管手性的方法。
[0005] -种测量碳纳米管手性的方法，包括W下步骤： S1提供待测碳纳米管； S2提供一棱镜，所述棱镜具有一棱镜第一表面与一棱镜第二表面，两个表面之间夹角 小于90°，所述碳纳米管设置于棱镜第二表面； S3 -束具有连续光谱的白色入射光由棱镜第一表面入射后射向所述碳纳米管，所述 碳纳米管在该入射光的照射下发生共振瑞利散射； S4利用光学显微镜观测该碳纳米管，所述光学显微镜所配备的物镜为油镜或水镜之中 的一种，观测时该碳纳米管与所述物镜通过一禪合液禪合； S5获取所述待测碳纳米管的共振瑞利散射光谱，根据该共振瑞利散射光谱信息获得待 测碳纳米管的手性指数。
[0006] -种测量碳纳米管手性的装置，包括；一棱镜，所述棱镜包含一棱镜第一表面W及 一棱镜第二表面，两个表面之间夹角目的取值范围为45°《目<90° ;-超连续谱白光激 光器，用于产生入射光，并使该入射光自棱镜第一表面射向待测碳纳米管；一光学显微镜， 所述光学显微镜所配备的物镜为油镜或水镜之中的一种；禪合液，所述禪合液与所述光学 显微镜的物镜种类相对应；W及一光谱仪，所述光谱仪与光学显微镜相连，用于采集所述碳 纳米管的光谱信息。
[0007] 与现有技术相比较，本发明提供的测量碳纳米管手性的方法利用光学显微镜在生 长基原位进行测量，获得碳纳米管手性指数W及位置、形态等信息，测量时不会破坏该碳纳 米管的结构及形态，且所需时间短，设备简单。
【附图说明】
[000引图1为本发明第一实施例提供的碳纳米管手性测量系统结构示意图。
[0009] 图2为本发明第一实施例浸没于超纯水中的单壁碳纳米管的共振瑞利散射照片。
[0010] 图3为本发明第一实施例空气中的单壁碳纳米管共振瑞利散射照片。
[0011] 图4为图2与图3中单壁碳纳米管扫描电镜照片。
[0012] 图5为存在分子结的单壁碳纳米管共振瑞利散射照片。
[0013] 图6为本发明第一实施例石墨帰窄带共振瑞利散射照片。
[0014] 图7为图2中单壁碳纳米管的共振瑞利散射光谱。
[0015] 图8为图2中第3、4、5根单壁碳纳米管的拉曼散射光谱。
[0016] 图9为本发明第二实施例提供的碳纳米管手性测量系统的结构示意图。
[0017] 图10为本发明第二实施例单壁碳纳米管共振瑞利散射照片。
[0018]图11为本发明第Η实施例单壁碳纳米管共振瑞利散射照片。
[0019] 图12为本发明第四实施例设置有凹槽的基体与碳纳米管。
[0020] 图13为本发明第五实施例提供的碳纳米管手性测量系统结构示意图。
[0021] 主要元件符号说明
如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的测量碳纳米管手性的方法作进一 步的详细说明。
[0023] 请参见图1，本发明第一实施例提供一种测量碳纳米管手性的方法，包括W下步 骤： S1提供一待测碳纳米管100 ; S2将所述待测碳纳米管100浸没于禪合液205中； S3提供一束具有连续光谱的白色入射光300,所述待测碳纳米管100在该入射光300 的照射下发生共振瑞利散射； S4利用物镜400为水镜的光学显微镜观测该待测碳纳米管100,获取该待测碳纳米管 100的位置信息，观测时该水镜浸没于所述禪合液205中； S5获取所述待测碳纳米管100的光谱信息，根据该光谱信息获得待测碳纳米管的手性 指数。
[0024] 步骤S1中，所述待测碳纳米管100的电子态密度不是能量的连续函数，在 碳纳米管态密度中会出现一些尖锐峰点，该尖锐峰点被称为范霍夫奇点（van化ve singularities,V化）。碳纳米管的范霍夫奇点具有手性依赖的特性，因此可W通过碳纳米 管光谱(可W为吸收光谱、英光光谱、拉曼光谱、瑞利光谱等）中与范霍夫奇点相关的特征峰 来指认其手性。
[0025] 本实施例中，所述碳纳米管100为水平排列的单壁碳纳米管，该水平排列的单壁 碳纳米管的生长方法包括很多种，本实施例中采用"石英晶格导向法"在一石英基底表面形 成多个平行间隔排列的单壁碳纳米管，具体包括W下步骤： S11，提供ST-cut石英基底； 512, 在该石英基底表面蒸锥催化剂层，该催化剂层为铁(厚度为0. 2纳米）； 513, 将上述沉积有催化剂层的石英基底放入石英管中，在800~850摄氏度范围内，通 入碳源气体甲焼和还原气体氨气生长10~20分钟。
[0026] 此外，还可W用气流导向法或电场导向的方法获得在基底表面水平排列的碳纳米 管。
[0027] 步骤S2中，所述碳纳米管100完全浸没于禪合液205中，本实施例中所选用的禪 合液205为超纯水。所述禪合液205还可W为水溶液，本发明可W用于观察所述水溶液与碳 纳米管100相互作用时碳纳米管100结构性质的变化情况。所述禪合液205应保证纯净， 禪合液205中的杂质与气泡都会影响观测的准确性。
[0028]为了使所述碳纳米管100在禪合液205中保持位置固定，可W将该碳纳米管100 与禪合液205中一固定物结合，例如可W将碳纳米管100先固定于一基体203表面，然后将 该基体203与设置于其上的碳纳米管100 -同置于禪合液205中。所述基体203的材料可 W是娃、二氧化娃、石英等。该基体203的厚度不限，大小不限。若基体203上形成有多根 碳纳米管100,则相邻的两根碳纳米管100之间的最小间距应大于测量系统的分辨率。优选 地，每根碳纳米管100相互平行的设置于基体203的表面。所述碳纳米管100可W采用直 接生长的方法水平生长于基体203表面，也可W采用转移的方法从其他生长基体转移至该 基体203表面。所述碳纳米管100与基体203的固定可W是将碳纳米管100完全固定于基 体203表面，也可W是仅将碳纳米管100部分固定于基体203表面。
[0029] 本实施例中，所述基体203为一Si/Si〇2基体，碳纳米管100通过转移的方法完全 固定于该Si/Si化基体表面。所述