先進碳材料分析

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碳奈米管快速鑑定的平價拉曼儀器解決方案

自從奈米碳管（CNTs）被發現以來，其獨特的物理特性與多樣化的應用領域一直是研究的焦點。隨奈米碳管在商業生產中的增加，快速分析工具對於驗證品質的重要性日益提升。

拉曼光譜學能夠以最少的樣品製備來表徵碳奈米管的結構與電子特性，已被學界確立為一種主流分析技術。奈米碳管的拉曼光譜主要特徵包括：呼吸振模式或徑向呼吸模式（RBM）、由無序衍生的D-band及其對應的二階G’-band以及切向G-band。拉曼光譜披露的資訊提供了關於碳奈米管直徑、掌性以及聲子結構的重要資訊，這些與機械和電氣特性有關。例如，根據掌性的不同，它們可能是金屬性的，也可能是半導體性的。

徑向呼吸模式（RBM）是單壁奈米管（SWNT）特有的，通常在100 cm⁻¹至300 cm⁻¹的區域觀察到。此模式的拉曼峰位置與管徑成反比，用於分類碳奈米管的直徑分佈。

G-band是一種切向剪切模式，對應石墨平面中碳-碳鍵的拉伸模式。G-band中觀察到的細微結構取決於管徑和掌性。該band的線形可以用來幫助辨別金屬性和半導體性奈米碳管。D-band通常被稱為無序或缺陷帶。D-band與G-band的比例通常作為評估奈米碳管品質的數據。

可見光至近紅外雷射激發的奈米碳管拉曼光譜是一種共振過程，光譜的激發波長依賴於電子能帶結構。在測量過程中，保持低雷射功率以減少加熱效應十分關鍵，因為拉曼位移和形狀會隨溫度變化。

以下可看到使用Enwave的ProRaman-L-785/532測量的單壁碳奈米管（SWCNT）以及使用ProRaman-L-532測量的多壁碳奈米管（MWCNT）的拉曼光譜。