一種觀測一維納米材料的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種觀測一維納米材料的方法，尤其涉及一種利用光學顯微鏡直接觀 測一維納米材料的方法。
【背景技術】
[0002] -維納米材料是指在徑向上尺寸在InnTlOOnm范圍內，長度方向的尺寸遠高于 徑向尺寸，長徑比可W從十幾到上千上萬，空必或者實必的一類材料，例如；納米管、納米 棒、納米線、納米纖維、納米帶等?，F(xiàn)有的制備方法生產(chǎn)出的一維納米材料，如碳納米管， 通常由不同手性、不同管徑、不同長度的碳納米管混合在一起。量化區(qū)分不同結構的一維 納米材料，對納米材料的應用具有十分重要的意義。一維納米材料的所具備的一維電子 結構使得其具有高度的光學敏感性，各種光學現(xiàn)象，如共振瑞利散射（ResonantRa^ei曲 scattering,RRS)，可W被應用到觀測一維納米材料。瑞利散射是指半徑比光或其他電磁 福射的波長小很多的微小顆粒對入射光束的散射。當瑞利散射的入射光波長位于或接近待 測物質的吸收帶，電子吸收電磁波頻率與散射頻率相同，電子因共振而強烈吸收光的能量 并產(chǎn)生再次散射，則該物質的散射會大大增強，并且會出現(xiàn)新的散射特征，送就是共振瑞利 散射。然而單根一維納米材料的散射十分的微弱，難W進行觀測與采集。現(xiàn)有技術還無法 便捷且有效的對單根一維納米材料進行觀測。

【發(fā)明內容】

[0003] 有鑒于此，確有必要提供一種便捷且有效的觀測一維納米材料的方法。
[0004] -種觀測一維納米材料的方法，包括W下步驟： S1提供一待測一維納米材料； S2將所述一維納米材料浸沒于禪合液中； S3提供一束具有連續(xù)光譜的白色入射光，所述一維納米材料在該入射光的照射下發(fā) 生共振瑞利散射； S4利用物鏡為水鏡的光學顯微鏡觀測該一維納米材料，觀測時該水鏡浸沒于所述禪 合液中。
[0005] -種觀測一維納米材料的裝置，包括：一超連續(xù)譜白光激光器，用于產(chǎn)生入射光， 所述一維納米材料在該入射光的作用下發(fā)生共振瑞利散射；一物鏡為水鏡的光學顯微鏡； W及禪合液，所述一維納米材料完全浸沒于該禪合液中，所述光學顯微鏡物鏡通過該禪合 液與所述一維納米材料禪合。
[0006] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的觀測一維納米材料方法能夠利用光學顯微鏡在生 長基原位對一維納米材料進行觀測，獲得一維納米材料的位置、顏色、形態(tài)W及各種光譜信 息，進而推知該一維納米材料的結構W及相關物理性質。觀測時不會破壞該納米材料的結 構及形態(tài)，且所需時間短，設備簡單。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明第一實施例提供的一維納米材料觀測系統(tǒng)的結構示意圖。
[0008] 圖2為本發(fā)明第一實施例浸沒于超純水中的單壁碳納米管的共振瑞利散射照片。
[0009] 圖3為本發(fā)明第一實施例空氣中的單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0010] 圖4為圖2與圖3中單壁碳納米管掃描電鏡照片。
[0011] 圖5為存在分子結的單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0012] 圖6為本發(fā)明第一實施例石墨帰窄帶共振瑞利散射照片。
[0013] 圖7為圖2中單壁碳納米管單壁瑞利散射光譜。
[0014] 圖8為圖2中第3、4、5根單壁碳納米管的拉曼散射光譜。
[0015] 圖9為本發(fā)明第二實施例提供的一維納米材料觀測系統(tǒng)的結構示意圖。
[0016] 圖10為本發(fā)明第二實施例單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0017] 圖11為本發(fā)明第Η實施例單壁碳納米管共振瑞利散射照片。
[0018] 圖12為本發(fā)明第四實施例設置有凹槽的基體與一維納米材料。
[0019] 圖13為本發(fā)明第五實施例提供的一維納米材料觀測系統(tǒng)的結構示意圖。
[0020] 主要元件符號說明
如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結合附圖及具體實施例，對本發(fā)明提供的觀測一維納米材料的方法作進一 步的詳細說明。
[0022] 請參見圖1，本發(fā)明第一實施例提供一種觀測一維納米材料的方法，包括W下步 驟： S1提供一待測一維納米材料100 ; S2將所述一維納米材料100置于禪合液205中； S3提供一束具有連續(xù)光譜的白色入射光300,所述一維納米材料100在該入射光300 的照射下發(fā)生共振瑞利散射； S4利用物鏡400為水鏡的光學顯微鏡觀測該一維納米材料100,觀測時該水鏡浸沒于 所述禪合液205中。
[002引步驟S1中，所述一維納米材料是指徑向尺寸在InnTlOOnm范圍內，而在長度方向 的尺寸遠大于于徑向尺寸，其長徑比可W達到十幾至上千上萬的空必或者實必材料，如；納 米管、納米棒、納米線、納米纖維、納米帶等。常見的一維納米材料有碳納米管、石墨帰窄帶、 金屬納米線、碳纖維等。
[0024] 本實施例中，所述一維納米材料100為水平排列的單壁碳納米管，該水平排列的 單壁碳納米管的生長方法包括很多種，本實施例中采用"石英晶格導向法"在一石英基底表 面形成多個平行間隔排列的單壁碳納米管，具體包括W下步驟： S11，提供ST-cut石英基底； 512, 在該石英基底表面蒸錐催化劑層，該催化劑層為鐵(厚度為0. 2納米）； 513, 將上述沉積有催化劑層的石英基底放入石英管中，在800~850攝氏度范圍內，通 入碳源氣體甲焼和還原氣體氨氣生長10~20分鐘。
[0025] 此外，還可W用氣流導向法或電場導向的方法獲得在基底表面水平排列的碳納米 管。
[0026] 步驟S2中，所述一維納米材料100完全浸沒于禪合液205中，本實施例中所選用 的禪合液205為超純水。所述禪合液205還可W為水溶液，本發(fā)明可W用于觀察所述水溶液 與一維納米材料100相互作用時一維納米材料100結構性質的變化情況。所述禪合液205 應保證純凈，禪合液205中的雜質與氣泡都會影響觀測的準確性。
[0027] 為了使一維納米材料100在禪合液205中保持位置固定，可W將該一維納米材料 100與禪合液205中一固定物結合，例如可W將一維納米材料100先固定于一基體203表 面，然后將該基體203與設置于其上的一維納米材料100 -同置于禪合液205中。所述基體 203的材料可W是娃、二氧化娃、石英等。該基體203的厚度不限，大小不限。若基體203上 形成有多根一維納米材料100,則相鄰的兩根一維納米材料100之間的最小間距應大于觀 測系統(tǒng)的分辨率。優(yōu)選地，每根一維納米材料100相互平行的設置于基體203的表面。所 述一維納米材料100可W采用直接生長的方法水平生長于基體203表面，也可W采用轉移 的方法從其他生長基體轉移至該基體203表面。所述一維納米材料100與基體203的固定 可W是將一維納米材料100完全固定于基體203表面，也可W是僅將一維納米材料100部 分固定于基體203表面。
[002引本實施例中，所述基體203為一Si/Si化基體，一維納米材料100通過轉移的方法 完全固定于該Si/Si化基體表面。所述Si/Si化基體的底部為Si基，所述Si基的厚度約為 1mm，在其上表面形成有一層厚度為100皿的Si02層，所述Si02層的厚度可W為30-300皿， 當Si02層的厚度為lOOnm時成像效果最好。
[0029] 本實施