Нелинейно-оптические среды для лазеров на основе одностенных углеродных нанотрубок

• Автор: Чернов, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Введение,

Глава 1.
Нелинейные оптические среды на основе одностенных углеродных нанотрубок (обзор литературы)

1Л .Одностенные углеродные нанотрубки (ОУН)

1.1.1. Структура ОУН и основные методы синтеза

1.1.2. Оптические методы исследования ОУН

1.1.2.1. Электронная структура ОУН

1.1.2.2. Комбинационное рассеяние света в ОУН

1.1.2.3. Спектроскопия оптического поглощения ОУН

1.1.2.4. Флуоресцентная спектроскопия ОУН

1.2. Среды на основе однос генных углеродных нано трубок
1.2.1. Создание суспензий одиночных изолированных ОУН
1.2.2. Создание пленок на основе ОУН
1.3. Одностеиные углеродные наиотрубки с идентичной электронной структурой
1.3.1. Методы разделения ОУН
1.3.2. Метод градиентного центрифугирования
1.4. Применение одностенных углеродных нанотрубок в качестве нелинейных оптических элементов в лазерах
Глава 2.
Материалы и экспериментальные методы
2.1. Методы синтеза одностенных нанотрубок
2.2. Методы создания сред на основе одностенных углеродных нанотрубок
2.3. Методика градиентного центрифугирования
2.4. Спектроскопия КР
2.5. Спектроскопия оптического поглощения
2.6. Флуоресцентная спектроскопия
2.7. Методика г-сканирования
Глава 3.
Оптические свойства сред на основе одностенных углеродных нанотрубок
3.1. Спектроскопия оптического поглощения и комбинационного рассеяния света сред на основе ОУН
3.1.1. Обеспечение необходимого рабочего спектрального диапазона
3.1.2. Влияние окружения на оптические характеристики полимерных сред с
распределёнными нанотрубками
3.1.3. Варьирование величины оптических потерь в полимерных средах с
диспергированными нанотрубками
3.2. Флуоресценция сред с диспергированными индивидуальными ОУН
3.2.1. Флуоресценция суспензий ОУН
3.2.2. Флуоресценция ОУН, встроенных в полимерное основание

3.2.3. Флуоресценция покрытий из ОУН, осажденных на кварцевые подложки, не содержащих полимерного основания
3.2.4. Кинетика фотовозбуждения сред на основе ОУН
Глава 4.
Выделение и характеризация одностенных углеродных нанотрубок с одинаковой электронной структурой
4.1. Разделение ОУН по диаметрам, смещение спектрального диапазона поглощения
4.2. Выделение и характеризация металлических ОУН
4.3. Выделение и характеризация полупроводниковых ОУН
4.4. Контроль параметров синтеза с целью получения одинаковых ОУН
Глава 5.
Среды на основе одностенных углеродных нанотрубок в качестве
насыщающихся поглотителей в лазерах
5.1. Самосинхронизация мод в волоконных лазерах
Основные результаты
Библиографический список использованной литературы
Введение
В настоящее время одностенные углеродные нанотрубки (ОУН) являются одним из наиболее интересных наноразмерных материалов не только с точки зрения изучения его физико-химических свойств, но и благодаря возможности его применения в различных областях. В связи с характерными размерами, сравнимыми с межатомными расстояниями, в нанотрубках проявляются квантово-размерные эффекты, лежащие в основе многих уникальных свойств, обусловивших применение нанотрубок в наноэлектронике, вакуумной электронике, нелинейной оптике, биомедицине.
Свойства нанотрубок, сформированных из листа графена, обладающего уникальной электронной структурой, полностью определяются их геометрией. В зависимости от нее одностенные нанотрубки могут обладать как металлическим, так и полупроводниковым типом проводимости. Ширина запрещенной зоны нанотрубок с полупроводниковым типом проводимости варьируется практически от 0 эВ до 2 эВ. Не смотря на то, что при синтезе образуются нанотрубки различных геометрий и диаметров существуют методы последующего разделения, позволяющие эффективно выделять нанотрубки с определенными параметрами. Полученные трубки с одинаковыми свойствами значительно расширяют область их применения. В частности, на основе выделенных металлических нанотрубок создаются прозрачные проводящие покрытия, по своим показателям превосходящие традиционные прозрачные проводники, такие как оксид индия олова (1ТО).
прозрачные проводящие покрытия [79, 80]. Как упоминалось в разделе 1.1.1 данной главы, на этапе синтеза невозможно получить ОУН с одинаковой электронной структурой. Для этих целей применяются различные методики пост-синтезной обработки. Как правило, основой для последующего разделения нанотрубок является их селективная химическая функционализация. Данную функционализацию можно разделить на несколько типов: ковалентная химия стенок нанотрубки, ковалентная химия на дефектах и открытых концах нанотрубок, не ковалентное взаимодействие с ПАВ, не ковалентное обволакивание полимерами, помещение молекул

Рис. 17. Типы химической функционализации ОУН. А) Ковалентная химия стенок нанотрубки. Б) Ковалентная химия на дефектах и открытых концах нанотрубок. В) Нековалентное взаимодействие с ПАВ.
Г) Нековалентное обволакивание полимерами. Д) Помещение молекул внутрь ОУН. [81]