[发明专利]一种观测一维纳米材料的方法及装置

说明书

本发明涉及一种原位观测一维纳米材料的方法，包括以下步骤：S1、提供一待测一维纳米材料；S2、将所述一维纳米材料浸没于耦合液中；S3、提供一束具有连续光谱的白色入射光，所述一维纳米材料在该入射光的照射下发生共振瑞利散射；S4、利用物镜为水镜的光学显微镜观测该一维纳米材料，观测时该水镜浸没于所述耦合液中。本发明还涉及一种利用该方法观测一维纳米材料的装置。

技术领域

本发明涉及一种观测一维纳米材料的方法，尤其涉及一种利用光学显微镜直接观测一维纳米材料的方法。

背景技术

一维纳米材料是指在径向上尺寸在1nm~100nm范围内，长度方向的尺寸远高于径向尺寸，长径比可以从十几到上千上万，空心或者实心的一类材料，例如：纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米带等。现有的制备方法生产出的一维纳米材料，如碳纳米管，通常由不同手性、不同管径、不同长度的碳纳米管混合在一起。量化区分不同结构的一维纳米材料，对纳米材料的应用具有十分重要的意义。一维纳米材料的所具备的一维电子结构使得其具有高度的光学敏感性，各种光学现象，如共振瑞利散射（Resonant Rayleighscattering, RRS），可以被应用到观测一维纳米材料。瑞利散射是指半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒对入射光束的散射。当瑞利散射的入射光波长位于或接近待测物质的吸收带，电子吸收电磁波频率与散射频率相同，电子因共振而强烈吸收光的能量并产生再次散射，则该物质的散射会大大增强，并且会出现新的散射特征，这就是共振瑞利散射。然而单根一维纳米材料的散射十分的微弱，难以进行观测与采集。现有技术还无法便捷且有效的对单根一维纳米材料进行观测。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种便捷且有效的观测一维纳米材料的方法。

一种观测一维纳米材料的方法，包括以下步骤：

S1 提供一待测一维纳米材料；

S2 将所述一维纳米材料浸没于耦合液中；

S3 提供一束具有连续光谱的白色入射光，所述一维纳米材料在该入射光的照射下发生共振瑞利散射；

S4 利用物镜为水镜的光学显微镜观测该一维纳米材料，观测时该水镜浸没于所述耦合液中。

一种观测一维纳米材料的装置，包括：一超连续谱白光激光器，用于产生入射光，所述一维纳米材料在该入射光的作用下发生共振瑞利散射；一物镜为水镜的光学显微镜；以及耦合液，所述一维纳米材料完全浸没于该耦合液中，所述光学显微镜物镜通过该耦合液与所述一维纳米材料耦合。

与现有技术相比，本发明提供的观测一维纳米材料方法能够利用光学显微镜在生长基原位对一维纳米材料进行观测，获得一维纳米材料的位置、颜色、形态以及各种光谱信息，进而推知该一维纳米材料的结构以及相关物理性质。观测时不会破坏该纳米材料的结构及形态，且所需时间短，设备简单。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的一维纳米材料观测系统的结构示意图。

图2为本发明第一实施例浸没于超纯水中的单壁碳纳米管的共振瑞利散射照片。

图3为本发明第一实施例空气中的单壁碳纳米管共振瑞利散射照片。

图4为图2与图3中单壁碳纳米管扫描电镜照片。

图5为存在分子结的单壁碳纳米管共振瑞利散射照片。

图6为本发明第一实施例石墨烯窄带共振瑞利散射照片。

图7为图2中单壁碳纳米管单壁瑞利散射光谱。

图8为图2中第3、4、5根单壁碳纳米管的拉曼散射光谱。

图9为本发明第二实施例提供的一维纳米材料观测系统的结构示意图。