高温下单壁碳纳米管的拉曼光谱研究

本文采用对样品进行直接加热和测温的方法,对单壁碳纳米管(SWNT)高温下的拉曼光谱进行了研究。在不同的激发波长下,观测了SWNT拉曼光谱的切向振动模频率随温度的变化,发现其频率随温度增加而降低,基本呈线性变化,温度系数约-0.014cm-1/K。不同的激发波长下,切向振动模频率随温度的变化行为基本一致。     

以Y/Ni为催化剂制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱研究

采用电弧放电法以Y/Ni为催化制备了单壁碳纳米管（SWNTs），对样品进行了扫描电镜、透射电镜和拉曼光谱的研究。所制备的样品中单壁碳纳米管的含量较高。对单壁碳纳米管的共振拉曼散射增强效应进行了观察，随激光波长的不同，单壁碳纳米管的拉曼光谱也随之变化，尤其是低频区径向呼吸模的变化比较明显。利用布里渊区折叠法计算了单壁碳纳米管的电子态密度曲线，根据SWNTs电子态密度尖峰之间的能量差、管子的直径和呼吸模频率建立了一个图表，并对SWNTs的呼吸模进行了归属。分析结果表明：样品中单壁碳纳米管的直径分布在0.79-1.76nm范围，金属管和半导体管均存在，并且直径在1.45nm附近的碳管居多。     

单模石英光纤受激拉曼散射温度特性研究

研究了在不同温度下单模石英光纤的受激拉曼散射光谱,从实验和理论上分析了温度对拉曼散射光谱特性的影响,在脉冲调Q倍频YAG激光的泵浦作用下,获得了石英光纤一级斯托克斯光的拉曼频移、带宽及光强随温度的变化规律.实验表明随着温度的升高,拉曼频移逐渐增大,在一定的温度范围内拉曼频移和温度成线性关系.在相同的泵浦功率作用下,当温度较低时,拉曼光谱的级次较低,低温对高阶斯托克斯光有抑制作用;温度越低其阈值越高;而拉曼光谱的谱线宽度随温度的变化不是线性的,存在一个谱线宽度极大值点.理论和实验表明温度对光纤受激拉曼散射的光谱特性有直接的影响.     

立方聚合氮(cg-N)的高压低温拉曼光谱研究

聚合氮是一种理想的高能密度材料。本工作在室温下将分子氮加压至136 GPa,利用激光加热至2000 K成功合成以共价N-N单键结合的三维网状立方聚合氮cg-N。采用自主设计的高压低温装置,在173 K到300 K的温度范围内测量了cg-N样品的变温拉曼光谱,观察到不同压力下cg-N的A模声子对温度具有不同的响应。基于多声子耦合模型,研究A模频率的蓝移现象和A模声子对温度的响应特性。结果表明低温条件下cg-N拉曼散射效应中三声子耦合过程占主导,133 GPa时的三声子耦合过程对声子模拉曼频移的影响要小于140 GPa,而四声子耦合过程对声子模拉曼频移的影响要大于140 GPa。     

碳纳米管的拉曼光谱及其温度效应

在室温下首次观察到碳纳米管的四级拉曼光谱，并且发现碳纳米管的Ｄ峰和Ｄ＊峰的斯托克斯线和反斯托克斯线频率不一致。此外，还发现碳纳米管的拉曼特征峰频率严重依赖样品的温度，随着温度增加，碳纳米管拉曼特征峰频率下移，频移与温度变化成线性关系。     

不同参数多壁碳纳米管的拉曼光谱研究

拉曼光谱是进行碳材料结构与性质研究的有力手段,为了研究多壁碳纳米管(MWCNT)的管径和长度对其拉曼光学性质的影响,本研究对一系列不同管径和长度的多壁碳纳米管进行拉曼光谱的测试和分析。研究发现:与高取向的石墨相比,多壁碳纳米管一阶拉曼光谱的G峰中心和D峰中心都会向低波数发生不同程度的红移;MWCNT两个主要特征峰(G峰和D峰)峰强在其他条件相同的情况下,与MWCNT的管径成正比,与长度成反比;G峰的频移与MWCNT的管径和长度两个因素密切相关,与管径成反比关系(这与单壁碳纳米管的径向呼吸模有着一致的结果),与管长成正比关系,而D峰的频移受MWCNT的管径和长度的影响很弱,并对此现象进行了初步分析。在此基础上,我们以MWCNT的长径比为横坐标,G峰频移为纵坐标作图,进行线性拟合,得到了G峰频移与长径比成一定的线性递增关系。采用同样的分析方法,我们将G峰和D峰强度分别对MWCNT的长径比作图,进行线性拟合,得到了G峰和D峰强度分别与MWCNT的长径比成一定的线性递减关系。     

高压固相复分解反应法合成GaN晶体的拉曼散射研究

高压固相复分解(HPSSM)反应法是一种新型的金属氮化物合成方法。本文对HPSSM法合成的GaN晶体进行了高压、高温和低温原位拉曼散射研究。给出了HPSSM GaN各拉曼振动模的Grüneisen参数以及一阶拉曼频移和拉曼模半峰宽随温度变化的关系。通过SCM空间相关模型对常温常压下GaN晶体拉曼光谱拟合,得到其空间关联长度;并利用三声子耦合模型拟合变温拉曼光谱。实验所获得的物理参数同MOCVD GaN的参数进行了比较。     

一种高效的用含水乙醇制备单壁碳纳米管的方法

本文采用流化床反应器,利用MgO作为催化剂载体,以Mo和Fe为催化剂。让Ar气流携带含水的乙醇蒸汽进入反应器,通过化学气相沉积(CCVD)法合成了单壁碳纳米管(SWCNTs)。利用拉曼光谱和透射电镜(TEM)对所合成的单壁碳纳米管质量进行检测。实验结果表明无水乙醇中加入7%的水反应温度在950℃时,制备的单壁碳纳米管的质量最好而且管径分布非常均匀。     

单壁碳纳米管声子谱计算

本文对单壁碳纳米管的结构对称性进行分析,并对其晶格振动模对称性进行分类。计算单壁碳纳米管的声子谱,给出了直径在0.7～10.0nm范围内的碳纳米管的拉曼活性和红外活性振动模的频率。     

碳纳米管晶格振动模及拉曼光谱的研究进展

本文介绍了碳纳米管的结构特征和晶格振动模的理论研究 ,综述了不同方法生长的多壁碳纳米管和单壁碳纳米管拉曼光谱的研究进展。另外 ,还简单描述了单壁碳纳米管的应用前景     

Raman spectroscopy of SWNTs produced by a XeCl excimer laser ablation at high temperatures

Synthesis of single-wall carbon nanotubes (SWNTs) was carried out by an ablation method using a XeCl excimer laser. It was irradiated onto a graphite target containing Co and Ni at the temperatures of 1073, 1173, 1273, 1373, 1473, 1523 and 1623 K under the atmosphere (0.1 MPa) of Ar gas with the flow rate of 12 ml/min. The measurement by a scanning/transmission electron microscope and Raman spectroscopy found the formation of SWNTs with the diameter of about 1.3 nm and the length of about 2 μm in ablated carbonaceous soot. The ratio of peak intensity of 1590 cm⁻¹ (G band) to that of 1335 cm⁻¹ (D band) in the high frequency Raman spectra increased with increasing the ambient temperature. The radial breathing mode (RBM) in the low frequency Raman spectra shows that the mean diameter of SWNTs increased with increasing the ambient temperature.     

Raman spectroscopy of carbon nanotubes

The use of Raman spectroscopy to reveal the remarkable structure and the unusual electronic and phonon properties of single wall carbon nanotubes (SWNTs) is reviewed comprehensively. The various types of Raman scattering processes relevant to carbon nanotubes are reviewed, and the theoretical foundations for these topics are presented. The most common experimental techniques used to probe carbon nanotubes are summarized, followed by a review of the novel experimental findings for each of the features in the first order and second order Raman spectra for single wall carbon nanotubes. These results are presented and discussed in connection with theoretical considerations. Raman spectra for bundles of SWNTs, for SWNTs surrounded by various common wrapping agents, and for isolated SWNTs at the single nanotube level are reviewed. Some of the current research challenges facing the field are briefly summarized.     

实用化拉曼光谱水下温度遥测系统研究

海水水下温度测量对研究海洋环境和气候监测及自然灾害的早期预报等十分重要。利用蓝绿激光在海水中良好的透射性，拉曼光谱技术可应用于大面积海水水下温度的快速遥感监测。但目前能够实现现场连续水温监测功能的实用化拉曼光谱水温遥测系统还尚未见报道。研制了实用化低成本的拉曼光谱水下温度遥测系统，开发了光谱实时采集和数据处理软件。数据处理中结合了面阵CCD的空间累加与时间积分及本底扣除算法，有效增强了拉曼光谱的信噪比和光谱系统的探测灵敏度。为了提高实际测温精度，以短波段拉曼谱的面积(S_HB)与长波段拉曼谱的面积(S_NHB)之比作为光谱信标与水温建立关系，研究了测温精度与光谱积分范围和拟合阶次的关系。实验测量了五百多组不同水温的拉曼光谱，分别选用比值S_HB/S_NHB和S_NHB/S_HB与水温进行线性拟合和二阶多项式拟合。研究结果显示，分界波长对面积比值变化范围影响很大，而拟合阶次对面积比与温度的拟合关系的准确度影响很大，两者最终都影响水温测量误差。为了更客观地反应不同面积比法、分界波长和拟合阶次对水温测量误差的影响，分析了温度测量误差与不同分界波长的关系。结果显示，温度测量误差受分界波长影响较小，受面积比法和拟合阶次影响较大；相同情况下2阶多项式拟合结果优于相应的线性拟合结果；而采用比值S_HB/S_NHB与水温进行线性拟合时测温精度较高，且拟合参数易于调整。进一步研究了不同面积比方法和分界波长对系统抗干扰性能的影响。研究结果显示，比值S_HB/S_NHB法抗干扰能力随分界波长减小而减小，而比值S_NHB/S_HB法抗干扰能力随分界波长减小而增大。上述研究结果提高了温度反演算法参数设置的合理性和拉曼散射系统测温精度及系统抗干扰能力。综合考虑上述研究结果，数据处理中设定649.3 nm作为分界波长计算拉曼光谱面积比S_HB/S_NHB与水温进行线性拟合。最后通过实验检验了拉曼光谱水下温度遥测系统的连续实时测温能力和测温精度。结果显示，拉曼光谱系统测温值与高精度同步温度传感器测量温度一致，最大测温误差为±0.5 ℃，测温误差的标准差约0.21 ℃。     

荧光材料Y_2O_3:Eu变温拉曼光谱分析

本文用显微拉曼谱仪在波长为785 nm的激光激发下,对Y2O3:Eu陶瓷在温度83-473 K间进行了系统的变温拉曼实验研究。实验发现Y2O3:Eu的一些振动模在低温下没有出现,只有当温度达到一定值之后才可以被观察到,分析表明这是由于温度变化引起的简并振动模式分裂。此外,Y2O3:Eu的拉曼峰位、半高全峰宽(FWHM)也是温度的非线性函数,且不同的拉曼峰遵循不同的函数关系,本文分析这是由于晶格的各向异性导致的。     

Structural transformations in single-wall carbon nanotubes under high pressure

Single-wall carbon nanotubes (SWNTs) under high pressure exhibit high structural stability and a series of structural transitions up to 35 GPa. As theoretically predicted, the irreversible transformation of SWNTs in the pressure range of 10–30 GPa can be attributed to the polymerization of nanotubes. The electrical conductivity of SWNTs is studied at high pressures up to 35 GPa using a diamond anvil cell (DAC) with electrically conductive anvils of the “rounded cone-plane” type made of synthetic carbonado-type diamonds. SWNTs are studied before and after the application of high pressure using the Raman confocal microscopy technique. Analysis of Raman spectra and pressure dependences of the SWNT resistance shows that the observed structural changes in SWNTs are reversible and no polymerization or collapse are observed.     

Temperature dependent phonon confinement in silicon nanostructures

Temperature dependent variation in Raman line-shape from silicon (Si) nanostructures (NSs) is studied here. Asymmetry and red-shift in room temperature Raman spectrum is attributed to phonon confinement effect. Raman spectra recorded at higher temperatures show increase in FWHM and decrease in asymmetry ratio with respect to its room temperature counterpart. Theoretical Raman line-shape analyses of temperature dependence of phonon confinement is done by incorporating the temperature dependence of phonon dispersion relation. Experimental and theoretical temperature dependent Raman spectra are in good agreement.     

单层纳米碳管振动模的拉曼光谱研究

测量了单层纳米碳管的一级、二级拉曼光谱.在40—3300cm^-1范围内观测到18条一级拉曼谱线和7条二级拉曼谱线,理论所预言的谱线几乎全被观测到,谱峰位置和理论值符合得很好.通过和理论值的对照,对这些谱线作了初步标定.所观测到的单层纳米碳管的拉曼激活振动模数目及二级拉曼谱线条数都是迄今最多的. 关键词：     

BSO晶体的高温拉曼光谱与高温结构特征

阐述了BSO晶体在常温下的结构特征,通过测量晶体在常温下的拉曼光谱,对晶格主要振动模式进行了指认,测量晶体升温至熔化过程中不同温度下的拉曼光谱,分析研究了其微观结构在升温过程中的变化以及在高温状态下的结构特征。     

温度对鱼鳞胶原蛋白二级结构的影响

从草鱼鱼鳞中提取酶溶性胶原蛋白(PSC),通过SDS-PAGE电泳分析为典型Ⅰ型胶原蛋白且达到电泳纯.在此基础上利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和圆二色谱(CD)研究了温度对鱼鳞胶原蛋白二级结构的影响.FTIR分析表明:鱼鳞胶原蛋白具有典型的胶原蛋白特征吸收带,酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ带的特征吸收频率分别出现在1 658,1 552和1 238 cm-1处.随温度升高,酰胺A和酰胺B峰位向低波数移动,1 658 cm-1处吸收峰裂解成多个吸收峰;1 552 cm-1处的吸收峰在35℃微略红移,随后发生明显蓝移;1 238 cm-1处吸收峰随温度升高向低波数移动.在拉曼光谱中,胶原蛋白的酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ和酰胺Ⅲ带的特征吸收频率分别出现在1 669,1 557和1 245cm-1处,都较红外光谱的波数高;此外,921和855 cm-1处脯氮酸的特征谱峰在拉曼光谱中体现出来.圆二色谱分析表明,胶原蛋白溶液在221.6和204.4nm分别有一正、负峰,具有典型胶原蛋白三螺旋结构的特征圆二色谱峰型.胶原蛋白冻干品的FTIR光谱和Raman谱线大都在35～60 ℃时发生波数和强度改变,而胶原蛋白乙酸溶液的CD谱线在20～35 ℃之间发生剧烈改变.由此可以判断胶原蛋白在固态和溶液状态下,变性温度存在一定差异,胶原蛋白冻干品比其乙酸溶液更稳定.     

Resonance Raman spectra of carbon nanotubes by cross-polarized light

Resonance Raman studies on single wall carbon nanotubes (SWNTs) show that resonance with cross polarized light, i.e., with the E(mu,mu+/-1) van Hove singularities in the joint density of states needs to be taken into account when analyzing the Raman and optical absorption spectra from isolated SWNTs. This study is performed by analyzing the polarization, laser energy, and diameter dependence of two Raman features, the tangential modes (G band) and a second-order mode (G' band), at the isolated SWNT level.