物理系光信息技术团队合作研究工作在《自然.纳米技术》上发表

2013年06月09日 15:49  


物理系光信息技术团队合作研究工作在《自然∙纳米技术》上发表

物理系光学工程学科赵建林教授的博士生肖发俊在加州大学伯克利分校物理系联合培养期间,与该系Feng Wang教授、Steven G. Louie教授、刘开辉博士、以及北京大学王恩哥院士等合作,以第三作者身份完成了题为“An atlas of carbon nanotube optical transitions”(碳纳米管光跃迁图谱)的重要研究论文,并发表在近期出版的《自然∙纳米技术》[Nature Nanotechnology7325(2012), IF=30.306]上。西北工业大学理学院是第四完成单位。

单壁碳纳米管是理想的一维纳米材料,它可以看作由石墨烯卷曲而成的管状结构。由于卷曲方向和半径的不同,碳纳米管可有上百种结构,并表现出金属和半导体的电学特性。碳纳米管的结构也极大地影响着其光学特性。长久以来,建立碳管结构与其光学性质一一对应的关系一直是碳纳米管研究的重大课题。它有助于人们认识和理解一维体系中的物理现象,揭示新的物理学规律。

在论文中,作者利用透射电子显微镜(TEM)和瑞利散射光谱技术,测量了上百根碳管的结构和光跃迁(图一),并首次建立了碳管结构-光跃迁的“图谱”。该“图谱”如元素周期表一样,可方便指导人们查找已知碳管结构所对应的光学共振峰值,反之亦然。以此为基础,作者研究了激发态下碳纳米管中的多体效应,发现了碳管中电子-电子长程相互作用的完美抵消现象,以及电子-电子短程相互作用对碳管直径的依赖关系(图二)。该项研究为人们深入系统地研究一维物理体系中的多体效应开辟了途径。

肖发俊于2009-2011年期间,在国家留学基金委“建设高水平大学公派研究生”项目和Prof. Feng Wang资助下以联合培养的方式在加州大学伯克利分校交流学习,主要从事碳纳米管、半导体纳米线等相关研究。

图一碳纳米管TEM和瑞利散射测量原理图

图二碳纳米管的有效费米速度随跃迁级次p(有效半径)的变化关系

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