Анализ углеродных нанотрубок методом Раман микроскопии на микроскопе ATR8800 компании Optosky Photonics

Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой новый класс материалов, которые привлекают внимание в различных инженерных применениях. Структурно они относятся к графитовому углероду в форме графена. Можно представить структуру одностенной углеродной нанотрубки (SWNT) как слой графита, свернутый в трубку. Ориентация плоскости графита относительно оси трубки, а также диаметр трубки будут определять многие физические свойства. Трубки могут быть диэлектрическими, полупроводниковыми или металлическими. Когда несколько слоев графита свернуты в одну трубку, полученная структура называется многостенной углеродной нанотрубкой (MWNT).

Спектры комбинационного рассеяния этих трубок весьма интересны из-за резонансных явлений и высокой чувствительности к структуре трубки.

Особенности в спектрах комбинационного рассеяния света используются для диагностики типа углеродных нанотрубок (CNT): их диаметра, хиральности и полупроводникового или металлического поведения. Хиральность определяет ориентацию графитного листа относительно главной оси трубки.

Наиболее важной особенностью Раман спектра CNT является линия, соответствующая моде радиального дыхания трубки (RBM), которая обычно наблюдается между 100 и 250 см⁻¹. Частота RBM (ω в см⁻¹) напрямую связана с диаметром нанотрубки d. В случае изолированного одиночной одностенной нанотрубки (SWNT) это соотношение задается формулой: ω = 224/ d. Однако неизолированные SWNT подвержены взаимодействиям между трубками, которые увеличивают частоту этой линии.
D-мода, полоса разупорядочения хорошо известная в неупорядоченных графитах, находится в диапазоне между 1330-1360 см⁻¹ при возбуждении лазером видимого диапазона. Ее интенсивность характеризует количество дефектов в нанотрубках. Тангенциальная мода G (TM-Tangential Mode) соответствует растяжению связи -C-C- в плоскости графита. Спектральная линия, соответствующая этой моде трубок, находится около 1580 см⁻¹.

Как упоминалось ранее, существует сильная зависимость спектра нанотрубок от длины волны лазера возбуждения. Поэтому важно иметь возможность использовать несколько лазеров в широком диапазоне длин волн на одном приборе. Такую возможность обеспечивают Раман-микроскопы серии ATR8800 производства компании Optosky, которые позволяют установить до 4-х лазеров в диапазоне длин волн от ультрафиолетового до инфракрасного. С помощью Раман-микроскопов ATR8800 с высокочувствительными детекторами получают спектры высокого разрешения в диапазоне от 50 см⁻¹.

Подробнее о Раман микроскопе ATR8800 здесь.