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材料表征與檢測領域的拉曼光譜應用
閱讀：3838發布時間：2018-10-22
隨著科學技技的發展，人們對材料的要求也越來越高，改進現有材料與制備**高性能材料也成了科學家們的主要任務，因此需要將**的研究、測試方法不斷地應用到各種材料深層次的研究上，以便對材料的微觀結構進行檢測分析，進而對材料的性能進行提升。**的研究、測試方法對材料科學的研究至關重要，而激光拉曼光譜技術作為一種新興的檢測方法，在推動材料科學的進步也將發揮著重要作用。
拉曼光譜儀在石墨烯結構表征中的應用
石墨烯是sp2碳原子緊密堆積形成的六邊形蜂窩狀結構的二維原子晶體，具有超高的電導率與熱導率、巨大的理論比表面積、*的楊氏模量與抗拉強度，是碳材料家族的一顆新星，可望在微納電子器件、光電檢測、轉換材料，復合材料等諸多領域等到廣泛應用。自石墨烯被發現以來，拉曼光譜技術由于其快速無損、分辨率較高成為石墨烯研究領域的重中之重的研究方法。
對不同層數的石墨烯用拉曼光譜檢測，如圖1
在石墨烯中，如果存在缺陷就會在拉曼譜圖上出現D峰，使用G峰與D峰的強度比來定義缺陷程度。如圖2
圖1 不同層數石墨烯的拉曼譜圖 圖2 D峰與G峰的強度比ID/IG
從拉曼光譜可知，不同層數的G峰強度存在線性相關，D峰與G峰的強度比也存在一定的相關性，拉曼光譜技術可用來表征石墨烯的層數和缺陷。
對兩種不同堆垛方式的石墨烯進行拉曼光譜檢測，如圖3
（a）G峰對比 （b）G'峰對比
圖3 對ABC，ABA兩種不同堆垛方式的G峰與G'峰的拉曼光譜
由圖可知，不同堆垛方式的石墨烯在G峰和G'峰存在差異，拉曼光譜可對石墨烯不同堆垛方式進行鑒別。
在石墨烯表征中，拉曼光譜發揮的作用遠不止這些，還可對其邊緣手性、摻雜、溫度與壓力的影響等進行檢測，在石墨烯研究中扮演著重要作用。
在不同激發波長下的單壁碳納米管的拉曼光譜研究
自單壁碳納米管被合成出來以后，由于其具有奇特的物理性質和廣闊的應用前景，得到了人們的廣泛關注。而拉曼光譜是研究單壁碳納米管的有力手段之一，對于了解碳納米管的結構與物理性質具有重要的意義。
分別使用457.5nm，632.8nm的激發波長對其進行檢測，457.5nm，632.8nm分別對應正常拉曼光譜和共振拉曼光譜。徑向呼吸模位于低頻區160cm-1附近，是單壁碳納米管的振動模，可用來判斷是否有單壁碳納米管及其直徑。此實驗根據不同波長下的徑向呼吸模頻移來獲得直徑分布范圍。如圖4
圖4 不同波長下的拉曼譜圖（A為457.5nm，B為632.8nm）
可知457.5nm波長下的164cm-1為徑向呼吸模，由徑向呼吸模的頻移與直徑的關系
可推測出直徑范圍。
目前拉曼光譜已應用于材料科學的研究，已有大量科研人員使用拉曼光譜來對材料的微納結構進行研究，由于快速，無損，靈敏度高等特點，拉曼光譜儀在材料科學領域的應用將會隨著技術和設備越來越廣泛，并將會對**材料的研究起著重大作用。
△拉曼光譜儀
參考文獻：
拉曼光譜儀在石墨烯結構表征中的應用， 吳娟霞等
在不同激發波長下的單壁碳納米管的拉曼光譜研究，陳林濤等
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