[发明专利]一种测量碳纳米管手性的方法及装置

说明书

本发明涉及一种原位测量碳纳米管手性的方法，包括以下步骤：S1提供待测碳纳米管；S2将所述待测碳纳米管置于耦合液中；S3提供一束具有连续光谱的白色入射光，所述待测碳纳米管在该入射光的照射下发生共振瑞利散射；S4利用物镜为水镜的光学显微镜观测该待测碳纳米管，获取该待测碳纳米管的位置信息，观测时该水镜浸没于所述耦合液中；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。本发明还涉及一种利用该方法测量碳纳米管手性的装置。

技术领域

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

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以量化区分不同管径、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。

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（Resonant Rayleigh scattering, RRS），可以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辐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，这就是共振瑞利散射。然而单根纳米材料的共振瑞利散射十分微弱，难以进行观测与采集。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

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。

一种测量碳纳米管手性的方法，包括以下步骤：

S1 提供一待测碳纳米管；

S2 将所述待测碳纳米管浸没于耦合液中；

S3 提供一束具有连续光谱的白色入射光，所述待测碳纳米管在该入射光的照射下发生共振瑞利散射；

S4 利用物镜为水镜的光学显微镜观测该待测碳纳米管，获取该待测碳纳米管的位置信息，观测时该水镜浸没于所述耦合液中；

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。

一种测量碳纳米管手性的装置，包括：一超连续谱白光激光器，用于产生入射光，所述碳纳米管在该入射光的作用下发生共振瑞利散射；一光学显微镜，所述光学显微镜的物镜为一水镜；耦合液，所述碳纳米管完全浸没于该耦合液中，所述光学显微镜物镜通过该耦合液与所述碳纳米管耦合；以及一光谱仪，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。

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以及位置、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

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。

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。

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。

图4为图2与图3中单壁碳纳米管扫描电镜照片。

图5为存在分子结的单壁碳纳米管共振瑞利散射照片。

图6为本发明第一实施例石墨烯窄带共振瑞利散射照片。

图7为图2中单壁碳纳米管的共振瑞利散射光谱。