Tip-enhanced喇曼映射(术语)的单壁碳纳米管和石墨烯|光谱学欧洲和世界半岛综合体育官方APP下载德甲bdapp官方下载安卓版

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冈特·g·霍夫曼,^,*马科斯Ghislandi^a、b和Gijsbertus德^一个

^一个化学工程和化学,材料和界面化学实验室(SMG),埃因霍温科技大学,邮政信箱513,5600 MB埃因霍温,荷兰。电子邮件:(电子邮件保护)
^bCETENE-Center东北的战略技术,Av。教授路易斯Freire 1 (CDU), Recife-PE, 50740 - 540年,巴西

介绍

单壁碳纳米管(SWCNTs)¹和石墨烯²收到了巨大的研究关注在过去的几年里。碳的同素异形体都无比的机械和电气性能。SWCNTs的非凡的抗拉强度范围从13 GPa的不锈钢126 GPa(远高于0.38的绩点1.55绩点和凯夫拉尔^®与3.6的绩点3.8 GPa);石墨烯的强度也是钢的约100倍。这使得这些材料非常有吸引力作为填料在聚合物复合材料,从而提高聚合物的强度和导电性。^3、4石墨烯的优良的导电性使电子可能增强的应用程序,例如,触摸屏,场效应晶体管和一个大范围的多种新型传感器。理论上,金属SWCNTs可以携带4的电流×10⁹一个厘米²,这意味着它们进行电流比铜好一千倍。SWCNTs有很高的热导率值为3500 W m¹K¹沿轴管的,而385 Wm¹K¹的铜。石墨烯的热导率是更让人印象深刻的是,测量值5000 Wm¹K¹。

SWCNT可以被认为是一个窄薄的石墨烯卷和融合。这也是明显的拉曼光谱:^5、6大多数的光谱特性可以发现两种同素异形体。g线路,归因于碳碳伸展振动,其发生在石墨1582厘米的名字命名的¹在碳纳米管,分为两个部分:G⁺在1590厘米/流程¹,这是由于纳米管的拉伸沿轴(纵向声子模式)和G^{- - - - - -}在1570厘米/流程¹来自横向模式的碳碳伸展。的防线~ 1350厘米¹只是发现样品如果有缺陷,所以它是用来判断材料的质量。在石墨烯也可以用来检测边缘的表,这些被认为是“缺陷”在一个无限的石墨烯片。G¢——在2700厘米或2 d带¹是第一泛音的d带,可以用来分析的石墨烯层数石墨样品使用的拉曼位移和2 d - / G-band强度比率。遏制径向呼吸模式,在100厘米¹到500厘米¹),这是一个碳碳bond-stretching模式,所有碳原子径向移动,可以,当然,只能观察到管。为波数成反比管的直径,它可以方便地用于分析样本的内容不同直径的管子。

Tip-enhanced拉曼光谱(参数半岛综合体育官方APP下载德甲)

拉曼光谱和红半岛综合体育官方APP下载德甲外光谱的定性和定量分析是互补的技术材料^6、7除了化学成分,带来很多有用的信息,包括被测样品的结晶度和其他属性。共焦拉曼光谱和红外显微镜的形式,也可以用于空间地图样本;半岛综合体育官方APP下载德甲前的高空间分辨率的技术。由于物理限制,仅限于0.2 - 1µm决议,根据拉曼光谱激发激光的波长。半岛综合体育官方APP下载德甲使用“诡计”,这一限制可能克服:在拉曼光谱中,贵金属技巧是放置在一个共焦拉曼光谱仪的焦点。半岛综合体育官方APP下载德甲由此产生的技术因此称为tip-enhanced拉曼光谱(发疯)固定的样本,或tip-enhanced喇曼映射(术语),扫描样品半岛综合体育官方APP下载德甲的情况下。碳同素异形体样本可以使用术语,分析了高空间分辨率。⁸

透明的样品的基本实验过程中的参数设置如图1所示。使用一个高数值孔径(NA)显微镜物镜(例如,一个倒置显微镜),一束激光聚焦到样品。样品可以在x和y方向上的高精度压电样品阶段。非常尖锐的针(半径在提示~ 30 nm),电化学蚀刻薄的金线,连着一个微型石英音叉。通过第二个x-y-scanner原子力显微镜(AFM)剪切力,黄金提示放置与高精度的激光焦点的中心。反馈从音叉振动的共振频率,是用来防止黄金提示以恒定的距离与压电z-scanner样本。黄金提示放大了电磁场在顶峰,导致大幅增强的拉曼光谱。增强因子达到20000年SWCNTs的情况下,如果一个人也是考虑到减少区域。相同的显微镜物镜收集的拉曼光用于激光束的聚焦和输入正常拉曼光谱仪进行分析。

图1所示。基本参数的实验中,测量的一个透明的样品薄玻璃上的支持。一束激光(从下面)是由一个高数值孔径物镜聚焦到样品。中心的焦点,一把锋利的黄金,附在一个振动的音叉,放置。技巧是保持不变的距离通过反馈回路压电和映射是通过高精度纵横移动载物台。增强拉曼光谱是收集的客观和美联储光谱仪。

单壁碳纳米管

图2显示了一个比较的共焦拉曼映射到一个术语上一小捆单壁碳纳米管。⁹原则上,每一行的tip-enhanced拉曼光谱可以用于映射,但拉曼线的强度越低,信噪比越低的地图。在图中,三个主要拉曼线SWCNTs被用于映射:遏制(行),防线(B)行,和g线路(行C)。图像标签我给共焦拉曼映射,这些被称为二世这个词,那些,被称为三世显示截面表示第二列的白线。显然,10倍增加tip-enhanced决议从共焦拉曼光谱可以看到。半岛综合体育官方APP下载德甲高斯适合III中的截面显示35 nm的决议。箭头表示E^®显示激发激光的偏振方向。

的石墨烯

图3显示了实验上的石墨烯样品¹⁰由化学气相沉积(CVD)生长在镍。蚀刻的衬底后,样品被转移到一个薄显微镜盖玻片,在共焦拉曼图(一)记录使用的转移位置的二维映射。石墨烯区域,周围多个层材料,可以认定为平原地区在原子力显微镜的阶段(b)形象。高分辨率拉曼图可以获得使用参数。使用2 d拉曼强度的乐队,一个图像(c)的明确定义可以得到石墨烯领域。在实验过程中的参数,如果再次转变立场是用于映射(d),图像显示更多的细节:石墨烯领域是一个边缘包围。我们现在可以选择特别的地方从1到4,可以测量不同的光谱。

图3。(一)共焦拉曼映射(黑点)/石墨的石墨烯增长了心血管疾病;(b) AFM阶段石墨烯(平坦地区)区域的形象被拉曼;(c) TER映射显示强度的2 d带选择区域;(d) TER映射显示转移位置的2 d带[转载许可的m . Ghislandi G.G.霍夫曼,e . Tkalya l .雪和g . de:。Spectrosc。启371 (2012)。)

图4显示了拉曼光谱在位置被显示在图3 (d)部分。4点(蓝色曲线)我们测量光谱纯石墨烯,轻易认可的2 d带位置和低G - 2 d带强度比率。第三点(绿色曲线)对应于石墨烯的边缘面积:D-peak出现。进一步移动,点2(黄色曲线),超过一个石墨烯层能被探测到的广度和2 d带的位置也d带增加。最后,石墨谱高G - 2 d带强度比点1(红色曲线)。

图4。拉曼光谱对应点选择在图3中(d)。

结论

Tip-enhanced拉曼光谱(参数半岛综合体育官方APP下载德甲)和Tip-enhanced喇曼映射(词)可以方便地用于研究碳同素异形体石墨烯和单壁碳纳米管,纳米范围的空间分辨率。甚至在一个表或缺陷的本地化管是可行的,空间分辨率的~ 35 nm。

确认

这项工作是荷兰聚合物研究所的研究项目的一部分(DPI),埃因霍温,荷兰、项目# 648,# 692和# 756。

引用

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