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oe1(光电查) - 科学论文

72 条数据
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  • 飞秒激光脉冲处理单壁碳纳米管

    摘要： 为利用单壁碳纳米管（SWCNTs）卓越的功能特性实现实际应用，人们持续致力于其加工与连接研究。本工作报道了飞秒激光辐照SWCNTs的实验观察结果，旨在通过高效且经济的技术实现其加工与连接。采用超声仪将纳米管在乙醇中解聚，并将SWCNTs稀浆均匀涂布于玻璃基底。使用实验室飞秒微加工工作站（FemtoLAB光子学工坊）对不同SWCNTs薄膜样品进行辐照。系统调节激光参数（如脉冲波长、激光功率等）以探究SWCNTs绳连接的可能性。通过多组实验对不同SWCNTs样品的参数进行优化。总体而言，红外波段（基频飞秒激光）辐照在焦点平面处对纳米管造成主要损伤，而二倍频（绿光波长）辐照损伤效应较弱。结果表明纳米管在焦点平面边缘及管束中心边界处存在连接现象，该连接被认为形成于飞秒激光高场强辐照区域。

    关键词： 飞秒激光、连接、互连、单壁碳纳米管

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 共价表面修饰对单壁碳纳米管靶向传感与光学成像的影响

    摘要： 光学纳米尺度技术常采用共价或非共价策略修饰纳米颗粒，这两种功能化方法虽能实现多模态应用，但可能影响纳米颗粒的本征荧光。具体而言，单壁碳纳米管（SWCNTs）可实现实时成像与细胞递送；然而共价修饰SWCNT侧壁通?；嵯魅跗溆庑藕拧Ｗ钚路⒄沟腟WCNT共价功能化化学方法能在保持石墨晶格完整性的同时维持本征荧光，此类共价修饰的SWCNTs仍保持对神经递质和蛋白质分析物的本征荧光分子识别能力。部分共价修饰的SWCNT纳米传感器能维持其对分析物的荧光响应，这可能取决于SWCNT间的分子间相互作用，或共价功能化引入的空间位阻阻碍了与SWCNT表面的非共价相互作用。这些SWCNT纳米传感器通过其共价连接臂进一步修饰靶向配体生物素，从而在钝化显微镜载玻片上自组装，这类双功能化SWCNT材料有望未来应用于多重传感与成像领域。

    关键词： 单壁碳纳米管、生物传感、荧光、成像、表面功能化

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 基于计算驱动的无支撑与碳纳米管负载铑合金污染物气体传感器设计

    摘要： 对源自魔数团簇Rh4的有限尺寸双金属Rh3M合金（M = Ag、Ir、Pd、Pt、Au）进行了量子化学研究。研究发现，在铑合金团簇存在时，C–O和N–O键长会发生伸长。通过C–O和N–O的伸缩频率确认，CO2和NO2气体在Rh3M团簇上具有高吸附性。DFT计算的偶极矩和电子电荷重分布表明Rh3M团簇具有CO2和NO2气体传感能力，这一结论进一步通过计算得到的HOMO–LUMO能隙得到验证。负载于单壁碳纳米管（SWCNT）上的混合铑合金团簇展现出更强的CO2和NO2传感能力。另一方面，由于SWCNT@Rh3M具有更高的电子电荷重分布，其相比裸Rh3M对CO2和NO2的活化表现出更高的催化活性。对于负载于SWCNT上的气体吸附团簇，p电子在成键过程中起主要作用。

    关键词： 单壁碳纳米管、铑、密度泛函理论、合金、二氧化碳、二氧化氮

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 用于高灵敏度全碳混合湿度传感器的半导体单壁碳纳米管/石墨烯范德华结

    摘要： 由多种原子级薄纳米材料构成的范德华（vdW）异质结，因其独特的电子耦合效应，在作为创新纳米器件的构建?？榉矫婢哂芯薮笄绷?。然而先前研究主要集中于光-物质相互作用和电荷转移过程，气体/蒸汽与范德华异质结的相互作用仍有待验证。本研究首次展示了基于水（H2O）分子与全碳范德华结相互作用的电荷转移现象——该结由化学气相沉积法合成的石墨烯表面堆叠非羧基化(6,5)单壁碳纳米管（SWCNT）构成。基于此相互作用机制和电荷转移过程，我们制备了概念验证型全碳范德华结湿度传感器。该器件在5~80%的宽相对湿度范围内展现出优异的重复性和高达每1%RH变化24%的灵敏度，响应/恢复时间短至198/110毫秒。此外，通过拉曼光谱证实了H2O分子吸附对SWCNT/石墨烯范德华结电荷转移动力学的影响，揭示了新型湿度传感机制。本发现为利用范德华异质结作为传感层制备高性能湿度传感器提供了新策略。

    关键词： 湿度传感器、单壁碳纳米管、石墨烯、电荷转移、范德华异质结

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 超声增强排列中继技术用于单壁碳纳米管定向

    摘要： 对轻薄、快速且高效设备的旺盛需求，是推动电子行业微型化趋势的动力。特别是半导体单壁碳纳米管（SWNTs）的进步，尽管仍面临诸多挑战，但有望持续革新晶体管技术。我们此前报道过一种能同步控制表面沉积SWNTs排列方向、长度及直径的对齐接力技术（ART）。然而当前技术存在取向一致性差、管长不均及密度波动等问题。本研究提出改进版ART方案，通过引入超声处理提升选择性。结果表明：仅需5分钟超声处理，SWNTs在10°取向范围内的平均排列率就从40%提升至77%。超声处理还能促使表面生成更大直径的纳米管，并优先形成直径1.44-1.61纳米的半导体手性管。由此可见，对标准对齐接力技术进行简单改良，就能有效提升单壁碳纳米管的选择性与方向控制精度。本工作对实现纳米管排列方向与手性特征的同步控制具有重要价值。

    关键词： 排列中继技术、iptycenes（并苯类化合物）、排列、超声处理、单壁碳纳米管、表面化学、液晶

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 火花放电气溶胶CVD反应器用于单壁碳纳米管生长的微调：异相成核的作用

    摘要： 我们报道了近期设计的一种配备催化纳米颗?；鸹ǚ诺绶⑸鞯淖爸茫米爸每墒迪值ケ谔寄擅坠艿奈冉∑芙夯喑粱铣?。我们实现了对所产碳纳米管直径分布和缺陷程度的精准调控。通过与最常用的气溶胶CVD反应器（以二茂铁为催化剂前驱体）进行合理对比，我们揭示了活化程序的作用：火花放电发生器提供纳米颗粒气溶胶（非原位路线），而二茂铁蒸汽在纳米管生长区分解实现催化剂的原位形成。在其他参数相同条件下，我们采用综合方法（气溶胶颗粒微分迁移率分析、光谱学、扫描与透射电镜、拉曼光谱及原子力显微镜）揭示了不同纳米管生长特性（直径与长度分布、产率、缺陷程度）的差异。研究表明火花放电反应器中的非原位活化会导致纳米颗粒过度凝聚，降低其利用率；但该方法使纳米管关键性能参数不受影响，为装置规?；峁┝丝赡?。

    关键词： 火花放电发生器、差分迁移率分析仪、气溶胶化学气相沉积合成法、催化剂活化、浮动催化剂、单壁碳纳米管

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 单壁碳纳米管诱导激子解离增强对混合有机光伏器件的影响

    摘要： 采用火炬-等离子体法生长的单壁碳纳米管（SWCNTs）与区域规整聚（3-己基噻吩）（P3HT）及富勒烯衍生物1-(3-甲氧基羰基)丙基-1-苯基[6,6]C61（PCBM）复合，构建了用于体异质结太阳能电池的混合光活性层。研究表明，当采用2000 eV Cs+离子源进行溅射时，通过飞行时间二次离子质谱技术可准确获取该混合有机光活性太阳能电池层中的分子信息。实验数据显示，相较于未添加SWCNTs的原始器件，所制备器件的光伏性能在短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF）方面均有提升。最佳性能出现在0.5 wt.% SWCNTs负载量时，此时开路电压（VOC）达660 mV，短路电流密度为9.95 mA cm?2，填充因子54%，在标准测试条件（AM1.5 g）下实现3.54%的功率转换效率。针对该最优0.5 wt.% SWCNTs浓度体系，为深入理解P3HT:PCBM:SWCNT界面电荷转移机制，通过光强相关的短路电流密度测量发现其对数-对数坐标下呈线性关系，表明载流子损失主要受单分子复合过程支配。研究证实，该混合器件兼具富勒烯的电子接受特性与SWCNTs的快速电子传输优势，显著提升了激子解离效率。同时考察了SWCNTs对光活性复合材料费米能级与功函数的影响及其对光伏性能的作用机制。

    关键词： 单壁碳纳米管、体异质结、PCBM、混合有机光伏器件、光伏性能、P3HT、激子解离

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 单壁碳纳米管薄膜与不同材料的粘附性

    摘要： 单壁碳纳米管（SWCNTs）具有卓越的物理和化学特性。随机取向的SWCNTs薄膜在众多光电机械应用中潜力巨大。然而，SWCNTs薄膜与基底材料的良好粘附性对其实际应用至关重要。本研究首次利用原子力显微镜系统探究了SWCNTs薄膜与常用基底材料（如玻璃（SiO2）、氧化铟锡（ITO）、晶体硅（C-Si）、非晶硅（a-Si:H）、氧化锆（ZrO2）、铂（Pt）、聚二甲基硅氧烷（PDMS））及SWCNTs自粘附的粘附特性。通过对比空气和惰性氩气环境中的测试结果，我们发现材料表面状态对其粘附性能具有显著影响。研究表明SWCNTs薄膜在惰性气体环境中具有更高粘附力，而氟化处理能显著提升其在空气中的粘附性能。实验与理论分析表明，粘附效果取决于大气条件和表面官能化修饰。

    关键词： 粘附能、惰性气氛、单壁碳纳米管、氟化、环境条件、薄膜

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 聚合物包覆单壁碳纳米管的光学伏安法

    摘要： 由聚合物单分子层非共价包裹的半导体单壁碳纳米管（SWCNT）是一种正在研究用于传感、光子学和光伏应用的纳米级半导体-电解质界面。常规观测发现，即使在没有外加电场的情况下，SWCNT复合物也能敏化多种电化学/氧化还原现象。虽然栅极电压下的光致发光响应取决于功能化纳米管的氧化还原电位，但碳纳米管的光学伏安法类似实验可在悬浮液中不施加电压，仅通过改变溶液条件及包裹聚合物的化学性质来实现。稳态光致发光、吸光度以及O2/H2O反应活性的原位测量显示，其与富π电子涂层的pH/pKa依赖性反应活性存在关联。纳米管发光响应表明，光生电位的存在可能解释了所观察到的涂层电化学反应活性。本研究发现，纳米管与包裹聚合物之间的电子和化学相互作用，可能在依赖辐射复合的应用（如光学传感）中起关键作用。

    关键词： 氧化还原现象、光学伏安法、单壁碳纳米管、光致发光、聚合物封装

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 单壁碳纳米管上量子缺陷的热力学控制

    摘要： 制备并表征了具有设计量子缺陷的单壁碳纳米管。通过热处理（温度范围从1215–1224纳米调整至1249–1268纳米），可调控该纳米管的光致发光（PL）特性。理论计算表明，热处理导致的PL光谱变化可通过从动力学产物到热力学产物的异构化过程来解释。

    关键词： 量子缺陷，单壁碳纳米管，光致发光，热处理，异构化

    更新于2025-09-12 10:27:22