1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
3 上海大学低维碳与器件物理研究所物理系，上海 200444
利用重复频率为1 kHz的钛蓝宝石飞秒激光烧蚀悬浮在甲醇中的单壁碳纳米管制备碳炔。利用表面增强拉曼光谱仪和紫外可见吸收光谱仪对样品溶液进行光谱表征，并用高效液相色谱仪对样品进行分离，确认有碳炔（CnH2，n＝6，8，10，12，14，16）生成，其中的主要产物是C8H2。对制备碳炔的最佳激光功率与最佳加工时间进行了研究，结果显示：当激光单脉冲能量为0.52 mJ、加工时间为1.5 h时，可以获得最高的碳炔产率。对碳炔的合成机制进行了较深入的解释。激光功率密度存在饱和阈值，该饱和阈值与C2自由基的碎裂程度有关，激光功率密度超过饱和阈值后会打破C2自由的“反向” 第四键，进而影响C2自由基合成碳炔。因此，随着激光单脉冲能量增大，碳炔的产率呈现先增加后降低的现象。本研究可为碳炔的大规模制备提供重要参考。
激光技术 碳炔 飞秒激光烧蚀 激光功率密度饱和阈值 单壁碳纳米管 中国激光
2023, 50(20): 2002404
1 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 先进材料部, 江苏 苏州 215123
半导体型单壁碳纳米管在分散与分离过程中长度会被截短。在100nm以下的超短管的存在会增加管间搭接电阻和载流子的散射几率, 从而导致器件性能的下降。开发了一种有机体系的硅胶吸附技术。利用硅胶颗粒表面的硅羟基与包裹在碳纳米管表面的聚合物PCz中的N原子形成氢键, 成功实现了超短碳管的高效去除, 使半导体型碳纳米管的长度分布实现了有效调控。基于长度分选后的碳纳米管制备的晶体管器件, 其开态电流和最大跨导达到8.9μA/μm和0.5mS/μm, 比长度未分选的器件分别提高了约300%和250%。
半导体型单壁碳纳米管 管长分选 高效吸附 semiconducting single-walled carbon nanotubes length sorting efficient absorption
基于化学气相沉积法生长出的单壁碳纳米管(SWNTs)薄膜，利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为基底，制备出一种具有三明治结构的柔性应变传感器，具有良好的光学透明性和电阻响应。探究了不同碳纳米管薄膜层数对传感器性能的影响。实验表明，随着SWNTs薄膜层数的增加，应变传感器的透光性和电阻响应逐渐降低，由单层SWNTs薄膜得到的应变传感器具有最大的电阻变化率，在10%应变下可达100%，即使在微小应变(2%)下仍能检测到明显的电阻变化(18%)。该应变传感器具有良好的耐久性，可以监测人体关节的运动状态，在柔性电子皮肤等领域具有潜在的应用。
单壁碳纳米管薄膜 聚二甲基硅氧烷 透光性 应变传感器 single wall carbon nanotubes (SWNTs) film polydimethylsiloxane (PDMS) light transmittance strain sensor
1 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 先进材料研究部, 江苏 苏州 215123
高纯度的单手性单壁碳纳米管对于下一代碳基电子器件的发展具有重要意义。利用聚[(9, 9-二辛基芴-2, 7-二基)-共-联吡啶](PFO-BPy)、聚(9,9－二辛基芴－2,7－二基)(PFO)和聚(9,9－二辛基芴－共苯并噻二唑)(PFO-BT)三种聚合物在有机相中分别分选出(6,5), (7,5)和(10,5)三种手性单壁碳纳米管, 具有较高纯度以及浓度, 并去除了超过99%的残留分散剂。使用上述溶液沉积获得高均匀性和高密度的碳纳米管薄膜, 以此作为器件沟道材料, 制备了手性单壁碳纳米管场效应晶体管阵列。结果显示, 大直径的(10,5)手性碳纳米管晶体管器件具有较好的电学性能, 其迁移率最高达16cm2?V-1?s-1, 开关比达107。
单壁碳纳米管 手性分离 碳纳米管薄膜 场效应晶体管器件 single-walled carbon nanotubes chiral separation carbon nanotube films field effect transistor
上海交通大学 电子信息与电气工程学院 薄膜与微细技术教育部重点实验室, 上海 200240
基于单壁碳纳米管(SWCNT)/单层石墨烯/GaAs双异质结结构构筑了自驱动近红外光电探测器, 利用GaAs优异的光电特性和石墨烯的高载流子迁移率特点, 该光电探测器在无偏压情况下光电响应率可达393.8mA/W, 比探测率达到6.48×1011Jones, 开关比为103。而且, 利用半导体性SWCNT对近红外光子的高吸收特性以及SWCNT/石墨烯异质结对SWCNT产生光生载流子进行有效分离, 使得该双异质结光电器件的光谱响应可拓展至1064nm, 突破了GaAs自身的响应极限860nm。
单壁碳纳米管 石墨烯 异质结 光电探测器 SWCNT SWCNT carbon nanotube graphene GaAs GaAs heterojunction photodetector
1 华南师范大学 a.生物光子学研究院
2 b.激光生命科学研究所教育部重点实验室, 广州 510631
传统光声成像外源对比剂的光吸收主要集中在可见光区和传统近红外区(NIR, 750~900 nm), 开发具有更高光学组织穿透能力的近红外二区(NIR-II, 1 000~1 700 nm)光吸收外源对比剂对活体深层组织光声成像具有重要意义。本文中, 作者选取了光吸收峰在1 000 nm左右的半导体型单壁碳纳米管为近红外二区光学吸收外源对比剂, 测试了其在近红外二区激光激发下能够产生较强的光声效应。进一步地, 作者通过将该纳米材料包埋在仿体组织的不同深度的位置, 获得了仿体组织的深层光声成像, 成像深度可达1.5 cm。试验结果表明, 具有近红外二区光吸收能力的半导体型单壁碳纳米管在活体深层组织光声成像中有很大的应用潜力。
半导体型单壁碳纳米管 近红外二区 光声成像 semiconductor single-walled carbon nanotubes near infrared region photoacousticimaging
1 南华大学公共卫生学院, 湖南 衡阳 421001
2 衡阳市健康危害因子检验检疫新技术研究重点实验室, 湖南 衡阳 421001
3 南华大学附属南华医院, 湖南 衡阳 421001
基于裂开型核酸适体序列短、 能有效降低因探针形成二级结构产生假阳性信号等优点, 选择裂开型核酸适体作为特异性识别探针, 核酸染料噻唑橙（TO）为信号探针, 用单壁碳纳米管（SWCNTs）降低背景信号, 利用“适配体-目标分子-适配体”的“三明治”夹心方式, 建立了一种检测ATP的新方法。 在pH 80的Tris-HCl缓冲溶液中, 裂开成两段的ATP适体特异性识别ATP分子, 生成稳定的“适配体-ATP-适配体”复合结构。 单壁碳纳米管对该复合结构的吸附力较弱, 因此该复合物游离在溶液中, TO与其结合而产生强荧光。 当不存在ATP时, 核酸适体探针以单链状态存在, 可通过π—π共轭作用结合到SWCNTs表面, 进而不能与TO结合, TO游离在溶液中荧光非常微弱。 反应体系中ATP浓度越高, 形成的“适配体-ATP-适配体”夹心识别结构复合物越多, 检测到的荧光强度越大, 据此实现对ATP的检测。 在优化实验条件下, 在最大荧光发射波长550 nm处, ATP的浓度在90×10-9～10×10-7 mol·L-1范围内与ΔF/F0值成线性关系, r=0996 4。 该方法加标回收率为952%～104%, 相对标准偏差（RSD）为102%～454%, 检出限达到267×10-9 mol·L-1。 该方法基于功能核酸对目标物亲合力强、 选择识别性高的特点, 对ATP的检测表现出很好的选择性, 实验结果表明, 当相对误差控制在±5%以内时, 200倍的UTP, GTP和CTP均不干扰ATP的测定。 另外, 该方法操作简单、 快速、 无需标记、 灵敏准确, 可用于血清样品中ATP的测定, 在快速检测小分子物质领域中有较好的应用前景。
裂开型核酸适体 单壁碳纳米管 荧光 Split aptamer SWCNTs Fluorometric ATP ATP 光谱学与光谱分析
2019, 39(9): 2769
