ラマン分光法による分析

た値dをSWNT直径ｄnmとするという方法）を用いて、図の上部横軸にSWNTの直径の目安を した．

Fig.5-16を見ると、まず、本実験により得られた SWNTの直径分布は、レーザーオーブン法に

り生成されたSWNTの直径分布と比較して、ブリージングモードに現れたスペクトルのピーク ラマンシフトが大きいことから、細い傾向にあるということが分かる．また、本実験により得 れたSWNTについては、電気炉温度が高くなるにつれて、ラマンシフトの小さい領域のピーク 相対的に大きくなっていることから、電気炉温度が高くなると、太い直径のSWNTが相対的に くなる傾向があることが分かる．

（ⅲ）ラマンブリージングモードの理論計算との照合

さらに詳しくブリージングモードのスペクトルを解析するため、斎藤理一郎の計算方法で理論 算された「片浦プロット」（片浦らにより初めてプロットされたためこう呼ばれる）をFig.5-17 示す⁽¹⁶⁾．「片浦プロット」は、すべてのカイラリティーの SWNTについて、そのバンドギャッ

プエネルギーを理 いて、縦軸をバ

ドギャップエネルギー、横軸をそれに対応するラマンシフトとして、金属チューブか半導体チ ーブかで色分けをしてプロットしたものである．「片浦プロット」を使えば、励起光のエネルギ に対応するバンドギャップを持つようなSWNTの（すなわちその励起光波長で共鳴するSWNT

）カイラリティー及びそのラマンシフトをひと目で確認することが出来る．Fig.5-15に示した「片 プロット」では、上部横軸にラマンシフトを、下部横軸にはラマンシフトの値から簡易的に WNT直径を計算するのに一般的に使用されている計算式（248をラマンシフトω で割った dをSWNT直径ｄnmとする）を用いて計算された、上部横軸のラマンシフトに対応するSWNT 直径が示されており、また、本研究で使用した励起光波長（488nm）に対応するバンドギャッ エネルギー±0.1eVの範囲が、2.54eV付近を中心に3 本の直線（緑色）で示されている．この 線の示す範囲の内側にあるSWNTが、理論計算により、本研究に用いた励起光で共鳴すると予 されるカイラリティーのSWNTである．

実際に、本研究で測定されたラマンブリージングモードのスペクトル（Fig.5-8〜Fig.5-12の左上

び Fig.5-16）を「片浦プロット」を使って分析すると、まず、測定された 250 付近のピー

及び300 付近のピークについては、「片浦プロット」で2.5eV

と、金属チューブのみが共鳴する領域であるため、金属チューブのピークであると推測される．

た、200 付近のピークについては、「片浦プロット」では半導体チューブのみが共鳴する領 である 半導体チューブのピークであると考えられる．本研究では、SWNT生成温度が下 るにつ 半導体チューブと推測される200 付近のピークが相対的に小さくなり、金属 ューブ される250 及び300 付近のピークが相対的に大きくなっているが、金属 ューブ と 1500 近 広いピーク（BWF）も温度が がるにつれ

て大きくなってい る．

示

よ の ら が 多

計 に

論計算によって求め、それぞれのカイラリティーのSWNTにつ ン

ュ ー の 浦

−1

cm

S 値 の プ 直 測

−1

cm

付近の直線の内側の範囲を見

下

−1

cm

−1

cm

め、

て、

推測 対応する た

れ と に

−1

cm

の幅の

−1

cm

いわれる

−1

cm

−1付

cm

及 ク る ま 域 が チ チ

ることから、「片浦プロット」による推測は妥当であると思われ

（

00℃として、反応時間をそれぞれ5分、10分、30分、

20 分として生成した試料の、G バンド付近のラマンスペクトル及び、ブリージングモードのス ペ

、Fi

なっていると

い チュ

して

ⅳ）反応時間の影響

Fig.5-18、 Fig.5-19に、電気炉温度を8 1

クトルを示す．

  Fig.5-18を見ると、反応時間が5分の試料では、他の試料に比べて、1500

cm

⁻¹付近の盛り上が りがかすかに大きいことが分かる．また g.5-19 のブリージングモードを見ても、反応時間 5 分の試料では、他の試料に比べてわずかに257

cm

⁻¹付近のピークが相対的に大きく

える．理論計算によると、257

cm

⁻¹付近のピークは金属 ーブの共鳴に対応するピークであ るため、反応時間5分間の試料では、257

cm

⁻¹付近のピークが相対的に大きいことにより1500

cm

⁻¹

付近の盛り上がりが大きくなったと考えられる．また、反応時間が10分以上の試料に関 は、

そのラマンスペクトルに有意な差は確認できないといえる．ラマン分光の結果だけで、本当に反 応時間10分の試料と120分の試料が大きく違わないとは判断できないが、本研究では、実験効率 についても考慮し、10分間を最適条件として、以後の実験を行った．

0 500 1000 1500

100 200 300 400

2 1 0.9 0.8 0.7

Iensyts)

Raman Shift (cm ) Diameter (nm)

100 200 300 400

2 1 0.9 0.8 0.7

Iensyts)

Raman Shift (cm ) Diameter (nm)

Raman Shift (cm^–1)

ntit (arb. uni

–1

Fig.5-8 電気炉温度900℃

0 500 1000 1500

Raman Shift (cm^–1)

ntit (arb. uni

–1

Fig.5-9 電気炉温度800℃

Fig.5-10 電気炉温度700℃ Fig.5-11 電気炉温度650℃

100 200 300 400

ntityrb unit

–1

100 200 300 400

Intesitarbn

–1

0 500 1000 1500

2 1 0.9 0.8 0.7

Raman Shift (cm^–1)

ny (. uits)

Raman Shift (cm ) Diameter (nm)

0 500 1000 1500

2 1 0.9 0.8 0.7

Raman Shift (cm^–1)

Iens (a.s)

Raman Shift (cm ) Diameter (nm)

0 500 1000 1500

100 200 300 400

Raman Shift (cm^–1)

Innsi (arb. units)

Raman Shift (cm^–1) Diameter (nm)

Fig.5-12 電気炉温度600℃

0 500 1000 1500

100 200 300 400

Raman Shift (cm^–1)

Intensity (arb. units)

Raman Shift (cm^–1) Diameter (nm)

Fig.5-13 電気炉温度550℃

2 1 0.9 0.8 0.7

tety

2 1 0.9 0.8 0.7

1200 1400 1600

ドキュメント内 SWNT縺ｮ譁ｰ隕冗函謌先婿豕輔謗｢邏｢ (ページ 52-56)