ラマン分光法による単層カーボンナノチューブの直径分布評価

単層カーボンナノチューブのラマンスペクトルには、1,600cm^-1付近にグラファイトのラマン活性モードと同種の振動モードであるG-bandが観測されます。このG-bandは低波数側にサブバンドを伴っており、細いナノチューブではピーク間の分裂が大きく、太いチューブでは小さくなります。さらに、G-bandは金属チューブが選択的に共鳴すると、次式で表されるようなFano型のスペクトルに変化します。

ここで、ω0は固有振動数、Γはブロードニング因子、qは形状因子で、直径の細いナノチューブほどω0が低く、Γが大きくなることが分かっています*1。このため、G-bandのピークを詳しく解析することにより、ナノチューブの直径分布を評価することができます。

単層カーボンナノチューブのラマンスペクトル

図はCNI社製のHiPco法による単層カーボンナノチューブ、As Produced及びPurifiedのラマンスペクトルです。Fano型のスペクトルを考慮したピーク分離により、

と算出されました。

As Producedの方がωG-が低くΓが大きいことから、直径の細いナノチューブをより多く含んでいることが分かります。

PurifiedはAs Producedの精製品ですが、この精製の工程で細いナノチューブが消失したものと考えられます。

単層カーボンナノチューブのラマンスペクトル：As Produced

単層カーボンナノチューブのラマンスペクトル：Purified

*1 齋藤理一郎，篠原久典「カーボンナノチューブの基礎と応用」培風館（2004）.