《范德華耦合雙壁碳納米管系統中一維物理的定量研究》是依託北京大學，由劉開輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：范德華耦合雙壁碳納米管系統中一維物理的定量研究
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：劉開輝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
巨觀體材料的性質主要由強化學鍵決定；低維納米材料由於電子態主要分布在表面，弱范德華耦合可以對材料性質起到決定性影響。最近在范德華耦合的二維石墨烯\石墨烯、石墨烯\氮化硼雙原子層中已經發現了新奇的范霍夫奇點態和霍夫施塔特蝴蝶圖形效應。范德華耦合的一維體系中由於存在量子尺寸效應和增強的電子-電子多體相互作用，可能存在全新的一維物理現象。 本項目擬採用范德華耦合的一維模型體系雙壁碳納米管為研究對象，利用和發展透射電鏡+超高靈敏度超快納米光學技術原位研究單個碳納米管水平上的手性結構和光譜，探索范德華電子耦合對一維體系電子結構的影響、激子-拉廷格液體相互作用、兩層碳納米管間超快電荷轉移等一維物理問題。上述研究結果將為利用范德華作用調控碳納米管的電子學、光學等物理性質和開發新一代碳納米管基的納米電子學、光子學器件提供理論基礎。項目中發展的原位結構和光學性質測量方法也可以套用到其它低維納米體系。
結題摘要
本項目圍繞研究計畫，採用范德華耦合的一維模型體系雙壁碳納米管為研究對象，發展了透射電鏡+超高靈敏度超快納米光學技術，原位研究了單根碳納米管及碳納米管陣列的光譜及生長方面的科學問題。利用發展的原位透射電鏡與超高靈敏度偏振顯微技術，首次開發了手性橢偏光干涉檢測方法，實現了對單根原子結構確定的單壁碳納米管光學復極化率的測量（Nature Communications 2018, 9, 3387），該工作入選中國雷射雜誌社評選的2018年中國光學十大進展候選；發展了水平陣列碳納米管結構統計信息快速光學成像表征方法（Advanced Materials 2016, 28, 2018）、單個碳納米管刻蝕的原位光學表征方法（Advanced Materials 2017, 29, 1701959）、單個碳納米管超快聲子動力學譜技術（Nano Letters 2018, 18, 2590）、基於碳納米管量子隧穿效應的可見光場致電子發射（Advanced Materials 2017, 29, 1701580）；繪製了的單壁碳納米管從600-2400 nm非線性吸收性質的寬頻衰減圖（Nanoscale 2016, 8, 9304）；並利用矢量光場調控單根碳納米管的拉曼回響（Optical Letters 2017, 42, 13）等。這些技術極大地推動了碳納米管原位光學成像和光譜表征領域的發展。此外，將發展技術套用到二維范德華耦合材料體系。實現了世界紀錄的超快單晶石墨烯生長(Nature Nanotechnology 2016, 11, 930)，科技部及國家自然科學基金委都對其進行了報導，併入選納米人網站評選的2016年世界石墨烯十大進展。還利用范德華作用調控二維材料的電子學、光學等物理性質（Nature Communications 2014, 5, 4966; ACS Nano 2015, 9, 6478; JACS 2018, 140, 14952; Nature Communication 2016, 7, 12334; JACS 2015, 137, 7994），為開發新一代的納米電子學、光子學器件提供理論基礎。
