Experimental Evidence of a Mechanical Coupling between Layers in an Individual Double-Walled Carbon Nanotube

Abstract

We perform transmission electron microscopy, electron diffraction, and Raman scattering experiments on an individual suspended double-walled carbon nanotube (DWCNT). The first two techniques allow the unambiguous determination of the DWCNT structure: (12,8)@(16,14). However, the low-frequency features in the Raman spectra cannot be connected to the derived layer diameters d by means of the 1/d power law, widely used for the diameter dependence of the radial-breathing mode of single-walled nanotubes. We discuss this disagreement in terms of mechanical coupling between the layers of the DWCNT, which results in collective vibrational modes. Theoretical predictions for the breathing-like modes of the DWCNT, originating from the radial-breathing modes of the layers, are in a very good agreement with the observed Raman spectra. Moreover, the mechanical coupling qualitatively explains the observation of Raman lines of breathing-like modes, whenever only one of the layers is in resonance with the laser energy.

Direct measurement of the absolute absorption spectrum of individual semiconducting single-wall carbon nanotubes

“…The suspended nanotubes were synthesized by CVD on home-made silica on silicon slit substrates using the method previously reported [54][55][56] . The catalyst consists of 5 Å Fe thin films deposited by thermal evaporation on SiO 2 /Si substrates.…”

Экспериментальное Исследование Динамики Решетки Индивидуальных Полупроводниковых Двустенных Углеродных Нанотрубок: Тангенциальные G-Моды

“…1, a). Двустенные индивидуальные горизонтально-ориентированные углеродные нанотрубки были получе-ны для исследований методом каталитического химиче-ского осаждения из парогазовой фазы (CCVD), который был ранее описан в работах [14][15][16][17][18][19][20][21]. Рост ДУНТ проис-ходил либо на специально подготовленных кремниевых подложках со сквозными траншеями (см.…”

“…Подобное поведение систематически обнаруживается и в других ДУНТ из таблицы. Так как ранее было установлено [16,25], что синфазные и противофазные радиальные моды относятся к внешнему и внутреннему слоям соответственно, мы также можем предположить, что G-мода с частотой 1592 cm −1 относится к внешнему слою, а с частотами 1562 и 1583 cm −1 -к внутреннему. Такое отнесение линий позволяет однозначно констати-ровать тот факт, что в ДУНТ частоты G-мод заметно сдвинуты по сравнению с G-модами соответствующих одностенных УНТ.…”

“…4 показаны спектры G-мод, измеренные на трех типичных индивидуальных полупроводниковых ДУНТ из таблицы, имеющих различное межслойное расстояние. Спектр на-нотрубки (12,8)@ (16,14), имеющей δr = 0.335 nm, пред-ставляет собой простую сумму G-мод составляющих ее индивидуальных ОУНТ (наблюдаемый на рис. 4 сдвиг частот TO (0.5 cm −1 )-и LO (1 cm −1 )-мод сопоставим с погрешностью измерения).…”

“…Очевидно, что при положительном давлении ожидается обратное поведение G-мод внут-реннего (сдвиг в область высоких частот) и внешнего (сдвиг в область низких частот) слоев. Наконец, слабый сдвиг частот ДУНТ (12,8)@ (16,14) должен указывать либо на то, что равновесное межслойное расстояние в двустенных нанотрубках меньше, чем 0.34 nm, либо на то, что зависимость G-мод от давления в ДУНТ имеет несимметричный характер и зависит от знака (положительного/отрицательного).…”