《含缺陷的碳納米管/條帶的非線性光學性質研究》是依託吉林大學，由黃旭日擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含缺陷的碳納米管/條帶的非線性光學性質研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃旭日
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於具有特殊的π共軛結構，低維納米材料石墨烯、碳納米條帶和碳納米管表現了獨特的光學、力學、電學和磁學等性質，已經成為近年來基礎研究領域的熱點之一。考慮到納米材料在合成過程中容易形成缺陷，而缺陷的形成能夠影響體系的非線性光學性質，本項目將以含有各種類型缺陷（例如：Stone-Wales缺陷、空位缺陷、線缺陷、缺陷引起的邊緣重構、雜原子摻雜等）的碳納米管和碳納米條帶作為研究對象，通過利用各種給受體基團/原子修飾此類體系的邊緣，構建新型的Donor-π-Acceptor結構，研究缺陷與給受體基團邊緣修飾的協同效應對體系非線性光學回響的顯著提高，總結其中規律，為實驗上基於碳納米管和碳納米條帶的新型高性能非線性光學材料的設計提供全新思路和有價值的理論信息。
結題摘要
由於具有特殊的π共軛結構，低維納米材料石墨烯、碳納米條帶和碳納米管表現了獨特的光學、力學、電學和磁學等性質，已經成為近年來基礎研究領域的熱點之一。考慮到納米材料在合成過程中容易形成缺陷，本項目通過理論計算系統地研究了含有各類缺陷（如Stone-Wales 缺陷、空位缺陷以及雜原子摻雜）的碳納米管和碳納米條帶體系的非線性光學性質；並利用各種給受體基團修飾此類體系的邊緣，構建新型的Donor-π-Acceptor 結構，研究了缺陷與給受體基團邊緣修飾的協同效應對體系非線性光學性質的影響。研究發現，通過引入Stone-Wales 缺陷、空位缺陷（5-9、5-8-5等缺陷）以及摻雜BN或鹼金屬原子等方法均能有效提高碳納米管/條帶體系的非線性光學回響；並且缺陷的類型、大小、位置、方向和濃度等因素對體系非線性光學性質的改善有重要影響。尤其，這些缺陷與給受體基團修飾邊緣形成的Donor-π-Acceptor 結構的協同效應能更明顯改善碳納米管和碳納米條帶體系的非線性光學回響。這主要是由於協同效應能更有效增加體系的電荷轉移程度，降低體系最主要激發態的躍遷能或增加其躍遷偶極矩，從而顯著改善體系的非線性光學性質。此外，我們的研究結果還發現利用引入缺陷、具有推拉電子特性的化學基團/聚合物的功能化以及雜原子摻雜等方法也能有效改善相關無機類似物等體系的電學、磁學和非線性光學性質。本項目的研究結果能為實驗上基於碳納米管、碳納米條帶以及其它無機類似物的新型高性能非線性光學材料的設計提供全新思路和有價值的理論信息。
