Optical properties of carbon nanotubes
কার্বন ন্যানোটিউবের আলোকীয় বৈশিষ্ট্য পদার্থ বিজ্ঞানের জন্য অত্যন্ত প্রাসঙ্গিক। এই পদার্থগুলি যেভাবে বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বিকিরণের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে তা অনেক ক্ষেত্রেই অনন্য, যা তাদের অদ্ভুত শোষণ, আলোক-আলোকসজ্জা (ফ্লুরোসেন্স) এবং রমন বর্ণালী দ্বারা প্রমাণিত হয়। কার্বন ন্যানোটিউবগুলি অনন্য "এক-মাত্রিক" উপাদান, যার ফাঁপা তন্তুগুলির (টিউব) একটি অনন্য এবং অত্যন্ত ক্রমযুক্ত পারমাণবিক এবং বৈদ্যুতিন কাঠামো রয়েছে এবং এটি বিভিন্ন মাত্রায় তৈরি করা যেতে পারে। ব্যাস সাধারণত 0 থেকে 40 এনএম (অর্থাৎ, ~ 100 বারের পরিসীমা) পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। যাইহোক, দৈর্ঘ্য পৌঁছতে পারে, যা দৈর্ঘ্য-থেকে-ব্যাসের অনুপাতকে 132,000,000:1 হিসাবে বোঝায়; যা অন্য কোনও উপাদান দ্বারা অসম। ফলস্বরূপ, কার্বন ন্যানোটিউবগুলির সমস্ত বৈদ্যুতিন, আলোকীয়, তড়িৎ রাসায়নিক এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য অত্যন্ত অ্যানিসোট্রপিক (দিকনির্দেশকভাবে নির্ভরশীল) এবং সুরযোগ্য। আলোকবিদ্যা এবং আলোকবিজ্ঞানে কার্বন ন্যানোটিউবের প্রয়োগ এখনও অন্যান্য ক্ষেত্রের তুলনায় কম উন্নত। কিছু বৈশিষ্ট্য যা ব্যবহারিক ব্যবহারের দিকে পরিচালিত করতে পারে তার মধ্যে রয়েছে সুরযোগ্যতা এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্বাচন। প্রদর্শিত সম্ভাব্য প্রয়োগগুলির মধ্যে রয়েছে হালকা নির্গমনকারী ডায়োড (এলইডি), বোলোমিটার এবং অপটোইলেক্ট্রনিক মেমরি। সরাসরি প্রয়োগ ছাড়াও, কার্বন ন্যানোটিউবগুলির আলোকীয় বৈশিষ্ট্যগুলি তাদের উৎপাদন এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে প্রয়োগের ক্ষেত্রে খুব কার্যকর হতে পারে। স্পেকট্রোস্কোপিক পদ্ধতিগুলি তুলনামূলকভাবে প্রচুর পরিমাণে কার্বন ন্যানোটিউবগুলির দ্রুত এবং অ-ধ্বংসাত্মক বৈশিষ্ট্যের সম্ভাবনা প্রদান করে, যা অ-টিউবুলার কার্বন সামগ্রী, নলের ধরণ এবং কাইরালিটি, কাঠামোগত ত্রুটি এবং অন্যান্য অনেক বৈশিষ্ট্যের বিশদ পরিমাপ দেয় যা সেই অন্যান্য প্রয়োগগুলির সাথে প্রাসঙ্গিক। জ্যামিতিক কাঠামো চিরাল কোণ একটি একক-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবকে (এস. ডব্লিউ. সি. এন. টি) একটি গ্রাফিন অণুর (গ্রাফাইটের একটি একক শীট) স্ট্রিপ হিসাবে আবর্তিত এবং একটি বিরামবিহীন সিলিন্ডারে যুক্ত হিসাবে কল্পনা করা যেতে পারে। ন্যানোট্যুবের কাঠামোকে এই অনুমানিক ফালাটির প্রস্থ (অর্থাৎ, নলটির পরিধি সি বা ব্যাস ডি) এবং ষড়ভুজাকার গ্রাফিন জালকের প্রধান প্রতিসাম্য অক্ষের সাথে সম্পর্কিত ফালাটির কোণ α দ্বারা চিহ্নিত করা যেতে পারে। এই কোণটি, যা 0 থেকে 30 ডিগ্রি পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে, তাকে নলের "কাইরাল কোণ" বলা হয়। (এন, এম) স্বরলিপি বিকল্পভাবে, কাঠামোটি দুটি পূর্ণসংখ্যা সূচক (এন, এম) দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে যা সেই অনুমানমূলক স্ট্রিপের প্রস্থ এবং দিককে গ্রাফিন জালকের একটি মৌলিক রেফারেন্স ফ্রেমে স্থানাঙ্ক হিসাবে বর্ণনা করে। যদি গ্রাফিনটির যে কোনও 6-সদস্যের বলয়ের চারপাশের পরমাণুগুলি ক্রমানুসারে 1 থেকে 6 পর্যন্ত সংখ্যাযুক্ত হয়, তবে সেই ফ্রেমের দুটি ভেক্টর u এবং v যথাক্রমে 1 পরমাণু থেকে 3 এবং 5 পরমাণুতে স্থানচ্যুতি হয়। এই দুটি ভেক্টরের দৈর্ঘ্য একই এবং তাদের দিক 60 ডিগ্রি দূরে। ভেক্টর ডাব্লু = এনইউ + এমভি তখন গ্রাফিন জালকের উপর অনিয়ন্ত্রিত নলের পরিধি হিসাবে ব্যাখ্যা করা হয়; এটি স্ট্রিপের এক প্রান্তের প্রতিটি বিন্দু এ 1 কে অন্য প্রান্তের বিন্দু এ 2 এর সাথে সম্পর্কিত করে যা স্ট্রিপটি মোড়ানো হিসাবে চিহ্নিত করা হবে। কাইরাল কোণ α হল তারপর u এবং w এর মধ্যবর্তী কোণ। জোড়া (n, m) যা স্বতন্ত্র নল কাঠামো বর্ণনা করে তা হল 0 ≤ m ≤ n এবং n> 0 সহ। নলটির সমস্ত জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্য, যেমন ব্যাস, কাইরাল কোণ এবং প্রতিসাম্য, এই সূচকগুলি থেকে গণনা করা যেতে পারে। প্রকারটি নলটির বৈদ্যুতিন কাঠামোও নির্ধারণ করে। বিশেষত, নলটি ধাতুর মতো আচরণ করে যদি |m-n। 3-এর গুণিতক হয়, এবং অন্যথায় অর্ধপরিবাহীর মতো। জিগজ্যাগ এবং আর্মচেয়ার টিউব n = m (কাইরাল কোণ = 30°) সহ (n, m) ধরনের টিউবগুলিকে "আর্মচেয়ার" এবং m = 0 (কাইরাল কোণ = 0°) সহ টিউবগুলিকে "জিগজ্যাগ" বলা হয়। এই টিউবগুলির আয়না প্রতিসাম্য রয়েছে এবং এগুলিকে সহজ বন্ধ পথের (যথাক্রমে "জিগজ্যাগ" এবং "আর্মচেয়ার" পথ) স্ট্যাক হিসাবে দেখা যেতে পারে। বৈদ্যুতিন কাঠামো কার্বন ন্যানোটিউবগুলির আলোকীয় বৈশিষ্ট্যগুলি মূলত তাদের অনন্য বৈদ্যুতিন কাঠামো দ্বারা নির্ধারিত হয়। গ্রাফিন জালের ঘূর্ণন সেই কাঠামোকে এমনভাবে প্রভাবিত করে যা জ্যামিতিক কাঠামোর প্রকারের (এন, এম) উপর দৃঢ়ভাবে নির্ভর করে। ভ্যান হোভ এককত্ব এক-মাত্রিক স্ফটিকের একটি বৈশিষ্ট্য হল যে তাদের ঘনত্বের বন্টন (ডি. ও. এস) শক্তির একটি অবিচ্ছিন্ন ফাংশন নয়, তবে এটি ধীরে ধীরে নেমে আসে এবং তারপরে একটি বিচ্ছিন্ন স্পাইক বৃদ্ধি পায়। এই তীক্ষ্ণ শৃঙ্গগুলিকে ভ্যান হোভ এককত্ব বলা হয়। এর বিপরীতে, ত্রিমাত্রিক উপকরণগুলিতে অবিচ্ছিন্ন ডস থাকে। ভ্যান হোভের এককত্বের ফলে কার্বন ন্যানোটিউবগুলির নিম্নলিখিত উল্লেখযোগ্য আলোকীয় বৈশিষ্ট্যগুলি দেখা যায়ঃ ভি1-সি1, ভি2-সি2 ইত্যাদির মধ্যে আলোকীয় রূপান্তর ঘটে, অর্ধপরিবাহী বা ধাতব ন্যানোটিউবগুলির অবস্থা এবং ঐতিহ্যগতভাবে এস11, এস22, এম11 ইত্যাদি হিসাবে চিহ্নিত করা হয়, অথবা, যদি নলটির "পরিবাহিতা" অজানা বা গুরুত্বহীন হয়, যেমন ই11, ই22 ইত্যাদি। ক্রসওভার ট্রানজিশন c1 − v2, c2 − v1, ইত্যাদি দ্বিমেরু-নিষিদ্ধ এবং তাই অত্যন্ত দুর্বল, তবে এগুলি সম্ভবত ক্রস-পোলারাইজড অপটিক্যাল জ্যামিতি ব্যবহার করে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। ভ্যান হোভের এককত্বের মধ্যে শক্তি ন্যানোটিউব কাঠামোর উপর নির্ভর করে। এইভাবে এই কাঠামো পরিবর্তন করে, কার্বন ন্যানোটিউবের অপটোইলেক্ট্রনিক বৈশিষ্ট্যগুলি সুর করা যেতে পারে। পলিমার-বিচ্ছুরিত সিএনটিগুলির ইউভি আলোকসজ্জা ব্যবহার করে এই ধরনের সূক্ষ্ম সুরটি পরীক্ষামূলকভাবে প্রদর্শিত হয়েছে। অপটিক্যাল ট্রানজিশনগুলি বরং তীক্ষ্ণ (~ 10 মিভি) এবং শক্তিশালী। ফলস্বরূপ, নির্দিষ্ট (এন, এম) সূচকযুক্ত ন্যানোটিউবগুলিকে নির্বাচিতভাবে উত্তেজিত করা তুলনামূলকভাবে সহজ, পাশাপাশি পৃথক ন্যানোটিউব থেকে অপটিক্যাল সংকেত সনাক্ত করা সহজ। কাটুরা প্লট নির্দিষ্ট (এন, এম) সূচকযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবগুলির ব্যান্ড কাঠামো সহজেই গণনা করা যেতে পারে। এই গণনার উপর ভিত্তি করে একটি তাত্ত্বিক গ্রাফ 1999 সালে হিরোমিচি কাটুরা দ্বারা পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলিকে যুক্তিসঙ্গত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল। একটি কাটুরা প্লট ব্যাসের পরিসরে সমস্ত ন্যানোটিউবগুলির জন্য ন্যানোটিউব ব্যাস এবং এর ব্যান্ডগ্যাপ শক্তির সাথে সম্পর্কিত। কাটুরা প্লটের প্রতিটি শাখার দোলক আকৃতি এসডাব্লুএনটি বৈশিষ্ট্যগুলির ব্যাসের পরিবর্তে (এন, এম) সূচকের উপর অভ্যন্তরীণ দৃঢ় নির্ভরতা প্রতিফলিত করে। উদাহরণস্বরূপ, (10,1) এবং (8,3) টিউবগুলির ব্যাস প্রায় একই, তবে খুব আলাদা বৈশিষ্ট্য রয়েছেঃ প্রথমটি একটি ধাতু, তবে পরেরটি একটি অর্ধপরিবাহী। অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য অপটিক্যাল শোষণ কার্বন ন্যানোটিউবগুলিতে অপটিক্যাল শোষণ প্রচলিত 3ডি উপকরণগুলিতে শোষণের থেকে আলাদা হয় একটি শোষণ সীমার পরিবর্তে তীক্ষ্ণ শিখর (1ডি ন্যানোটিউব) উপস্থিতির দ্বারা যার পরে শোষণ বৃদ্ধি (বেশিরভাগ 3ডি কঠিন) হয়। ন্যানোটিউবগুলিতে শোষণ ভি2 থেকে সি2 (শক্তি ই22) বা ভি1 থেকে সি1 (ই11) স্তরে বৈদ্যুতিন রূপান্তর থেকে উদ্ভূত হয়। রূপান্তরগুলি তুলনামূলকভাবে তীক্ষ্ণ এবং ন্যানোটিউব প্রকারগুলি সনাক্ত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। লক্ষ্য করুন যে ক্রমবর্ধমান শক্তির সাথে তীক্ষ্ণতার অবনতি ঘটে এবং অনেক ন্যানোট্যুবের E22 বা E11 শক্তির খুব মিল রয়েছে এবং এইভাবে শোষণ বর্ণালীতে উল্লেখযোগ্য ওভারল্যাপ ঘটে। ফটোলুমিনেসেন্স ম্যাপিং পরিমাপে এই ওভারল্যাপ এড়ানো হয় (নীচে দেখুন), যা ওভারল্যাপড ট্রানজিশনের সংমিশ্রণের পরিবর্তে পৃথক (E22, E11) জোড়া চিহ্নিত করে। ন্যানোটিউবগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া, যেমন বান্ডিলিং, অপটিক্যাল লাইনগুলিকে প্রশস্ত করে। বান্ডিলিং ফোটোলুমিনেসেন্সকে দৃঢ়ভাবে প্রভাবিত করে, তবে এটি আলোকীয় শোষণ এবং রমন বিচ্ছুরণে অনেক দুর্বল প্রভাব ফেলে। ফলস্বরূপ, পরের দুটি কৌশলের জন্য নমুনা প্রস্তুতি তুলনামূলকভাবে সহজ। কার্বন ন্যানোটিউব পাউডারের গুণমান পরিমাপ করতে নিয়মিতভাবে অপটিক্যাল শোষণ ব্যবহার করা হয়। বর্ণালীটি ন্যানোটিউব-সম্পর্কিত শিখর, পটভূমি এবং পাই-কার্বন শিখরের তীব্রতার পরিপ্রেক্ষিতে বিশ্লেষণ করা হয়; পরের দুটি বেশিরভাগ দূষিত নমুনায় অ-ন্যানোটিউব কার্বন থেকে উদ্ভূত হয়। যাইহোক, সম্প্রতি দেখা গেছে যে প্রায় একক কাইরালিটি অর্ধপরিবাহী ন্যানোটিউবগুলিকে ঘনিষ্ঠভাবে প্যাক করা ভ্যান ডার ওয়ালস বান্ডিলগুলিতে একত্রিত করে শোষণের পটভূমিকে ইন্টারটিউব চার্জ স্থানান্তর থেকে উদ্ভূত মুক্ত বাহক রূপান্তরকে দায়ী করা যেতে পারে। একটি কালো বস্তু হিসাবে কার্বন ন্যানোটিউব একটি আদর্শ কালো বস্তুর নির্গমনশীলতা বা শোষণ 1.0 হওয়া উচিত, যা অনুশীলনে অর্জন করা কঠিন, বিশেষ করে একটি বিস্তৃত বর্ণালী পরিসরে। একক-প্রাচীর কার্বন ন্যানোটিউবগুলির উল্লম্বভাবে সারিবদ্ধ "বন"-এর দূর-অতিবেগুনী (200 এনএম) থেকে দূর-ইনফ্রারেড (200 মাইক্রোমিটার) তরঙ্গদৈর্ঘ্য পর্যন্ত 0.98-0.99 শোষণ থাকতে পারে। এই এস. ডব্লিউ. এন. টি বনগুলি (বাকিপেপার) অতি-বৃদ্ধি সি. ভি. ডি পদ্ধতিতে প্রায় 10 মাইক্রোমিটার উচ্চতায় চাষ করা হত। দুটি কারণ এই কাঠামোগুলির দ্বারা শক্তিশালী আলো শোষণের ক্ষেত্রে অবদান রাখতে পারেঃ (i) সিএনটি কাইরালিটির বিতরণের ফলে পৃথক সিএনটিগুলির জন্য বিভিন্ন ব্যান্ডগ্যাপ তৈরি হয়। এইভাবে ব্রডব্যান্ড শোষণের সাথে একটি যৌগিক উপাদান গঠিত হয়েছিল। (ii) একাধিক প্রতিবিম্বের কারণে সেই বনাঞ্চলে আলো আটকে থাকতে পারে। লুমিনেসেন্স ফটোলুমিনেসেন্স (ফ্লুরোসেন্স) সেমিকন্ডাক্টিং একক-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবগুলি ফটোএক্সাইটেশন-এর উপর নিকট-ইনফ্রারেড আলো নির্গত করে, যা বিনিময়যোগ্যভাবে ফ্লুরোসেন্স বা ফটোলুমিনেসেন্স (পিএল) হিসাবে বর্ণনা করা হয়। পিএল-এর উত্তেজনা সাধারণত নিম্নরূপ ঘটেঃ একটি ন্যানোটিউবে একটি ইলেক্ট্রন এস 22 রূপান্তরের মাধ্যমে উত্তেজনা আলো শোষণ করে, একটি ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া (এক্সাইটন) তৈরি করে। ইলেক্ট্রন এবং গর্ত উভয়ই দ্রুত শিথিল হয় (ফোনন-সহায়ক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে) যথাক্রমে সি2 থেকে সি1 এবং ভি2 থেকে ভি1 অবস্থায়। তারপর তারা একটি সি1-ভি1 রূপান্তরের মাধ্যমে পুনরায় একত্রিত হয় যার ফলে আলো নির্গত হয়। ধাতব নলগুলিতে কোনও উত্তেজক আলোকসজ্জা তৈরি করা যায় না। তাদের ইলেকট্রনগুলি উত্তেজিত হতে পারে, যার ফলে আলোকীয় শোষণ হয়, তবে গর্তগুলি ধাতুর মধ্যে উপলব্ধ অনেকগুলি ইলেকট্রনের মধ্যে অবিলম্বে অন্যান্য ইলেকট্রন দ্বারা পূর্ণ হয়। অতএব, কোন উত্তেজনা উৎপন্ন হয় না। এস. ডব্লিউ. এন. টি থেকে ফোটোলুমিনেসেন্স, পাশাপাশি অপটিক্যাল শোষণ এবং রমন বিচ্ছুরণের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি নলের অক্ষ বরাবর রৈখিকভাবে মেরুকৃত হয়। এটি সরাসরি মাইক্রোস্কোপিক পর্যবেক্ষণ ছাড়াই এস. ডব্লিউ. এন. টি-র অভিযোজন পর্যবেক্ষণের অনুমতি দেয়। পিএল দ্রুতঃ শিথিলতা সাধারণত 100 পিকোসেকেন্ডের মধ্যে ঘটে। পিএল দক্ষতা প্রথমে কম (~0.01%) পাওয়া গিয়েছিল, তবে পরবর্তী গবেষণায় অনেক বেশি কোয়ান্টাম ফলন পরিমাপ করা হয়েছিল। ন্যানোটিউবগুলির কাঠামোগত গুণমান এবং পৃথকীকরণের উন্নতি করে, নির্গমন দক্ষতা বৃদ্ধি পেয়েছে। গ্রেডিয়েন্ট সেন্ট্রিফিউগেশনের মাধ্যমে ব্যাস এবং দৈর্ঘ্য দ্বারা সাজানো ন্যানোটিউবগুলিতে 1 শতাংশ কোয়ান্টাম ফলন রিপোর্ট করা হয়েছিল এবং দ্রবণে পৃথক ন্যানোটিউবগুলিকে পৃথক করার পদ্ধতিটি অনুকূল করে এটি আরও 20 শতাংশে বৃদ্ধি করা হয়েছিল। পিএল-এর বর্ণালী পরিসীমা বেশ প্রশস্ত। ন্যানোটিউব কাঠামোর উপর নির্ভর করে নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য 0.8 থেকে 2.1 মাইক্রোমিটারের মধ্যে পরিবর্তিত হতে পারে। এক্সাইটনগুলি আপাতদৃষ্টিতে একক কাইরালিটি বান্ডিলগুলিতে বেশ কয়েকটি ন্যানোটিউবের উপর বিচ্ছিন্ন হয়ে যায় কারণ ফোটোলুমিনেসেন্স বর্ণালী ইন্টারটিউব এক্সাইটন টানেলিংয়ের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি বিভাজন প্রদর্শন করে। ন্যানোটিউবগুলির মধ্যে বা একটি ন্যানোটিউব এবং অন্য কোনও উপাদানের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া পি. এল-কে প্রশমিত বা বৃদ্ধি করতে পারে। বহু-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবে কোনও পি. এল দেখা যায় না। ডাবল-ওয়াল কার্বন ন্যানোটিউব থেকে পিএল প্রস্তুতির পদ্ধতির উপর দৃঢ়ভাবে নির্ভর করেঃ সিভিডি উত্থিত ডিডব্লিউসিএনটিগুলি অভ্যন্তরীণ এবং বাইরের উভয় খোল থেকে নির্গমন দেখায়। যাইহোক, ফুলেরিনগুলিকে এস. ডব্লিউ. এন. টি-তে আবদ্ধ করে এবং অ্যানিলিং করে উত্পাদিত ডি. ডব্লিউ. সি. এন. টি শুধুমাত্র বাইরের খোল থেকে পি. এল দেখায়। সাবস্ট্রেটে থাকা বিচ্ছিন্ন এস. ডব্লিউ. এন. টি অত্যন্ত দুর্বল পি. এল দেখায় যা শুধুমাত্র কয়েকটি গবেষণায় সনাক্ত করা হয়েছে। সাবস্ট্রেট থেকে টিউবগুলির বিচ্ছিন্নতা পিএল-কে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে। (এস22, এস11) পিএল শিখরগুলির অবস্থান ন্যানোটিউব পরিবেশের (বায়ু, বিচ্ছুরক ইত্যাদি) উপর সামান্য (2 শতাংশের মধ্যে) নির্ভর করে। যাইহোক, পরিবর্তনটি (এন, এম) সূচকের উপর নির্ভর করে, এবং এইভাবে পুরো পিএল মানচিত্রটি কেবল পরিবর্তিত হয় না, সিএনটি মাধ্যম পরিবর্তনের উপরও বিকৃত হয়। রমন বিচ্ছুরণ রমন স্পেকট্রোস্কোপির ভাল স্থানিক রেজোলিউশন (~ 0.5 মাইক্রোমিটার) এবং সংবেদনশীলতা (একক ন্যানোটিউব) রয়েছে; এর জন্য শুধুমাত্র ন্যূনতম নমুনা প্রস্তুতির প্রয়োজন হয় এবং এটি বরং তথ্যমূলক। ফলস্বরূপ, রমন স্পেকট্রোস্কোপি সম্ভবত কার্বন ন্যানোটিউব বৈশিষ্ট্যের সবচেয়ে জনপ্রিয় কৌশল। এস. ডব্লিউ. এন. টি-তে রমন বিচ্ছুরণ অনুরণিত হয়, অর্থাৎ, শুধুমাত্র সেই টিউবগুলি পরীক্ষা করা হয় যেখানে উত্তেজনাপূর্ণ লেজার শক্তির সমান একটি ব্যান্ডগ্যাপ থাকে। বেশ কয়েকটি বিচ্ছুরণ পদ্ধতি এস. ডব্লিউ. এন. টি বর্ণালীতে আধিপত্য বিস্তার করে, যা নীচে আলোচনা করা হয়েছে। ফোটোলুমিনেসেন্স ম্যাপিংয়ের মতো, উত্তেজনা আলোর শক্তি রমন পরিমাপে স্ক্যান করা যেতে পারে, এইভাবে রমন মানচিত্র তৈরি করে। এই মানচিত্রগুলিতে ডিম্বাকৃতি বৈশিষ্ট্যও রয়েছে যা অনন্যভাবে (এন, এম) সূচকগুলি চিহ্নিত করে। পিএল-এর বিপরীতে, রমন ম্যাপিং কেবল অর্ধপরিবাহী নয়, ধাতব টিউবগুলিও সনাক্ত করে এবং এটি পিএল-এর তুলনায় ন্যানোটিউব বান্ডিলিংয়ের প্রতি কম সংবেদনশীল। তবে, একটি টিউনেবল লেজার এবং একটি ডেডিকেটেড স্পেকট্রোমিটারের প্রয়োজন একটি শক্তিশালী প্রযুক্তিগত বাধা। রেডিয়াল ব্রেথিং মোড রেডিয়াল ব্রেথিং মোড (আরবিএম) ন্যানোটিউবের রেডিয়াল সম্প্রসারণ-সংকোচনের সাথে মিলে যায়। অতএব, এর ফ্রিকোয়েন্সি νRBM (cm−1-এ) নির্ভর করে ন্যানোটিউব ব্যাস d-এর উপর, νRBM A/d + B (যেখানে A এবং B ধ্রুবকগুলি ন্যানোটিউব উপস্থিত পরিবেশের উপর নির্ভরশীল। উদাহরণস্বরূপ, পৃথক ন্যানোটিউবের জন্য বি = 0।) (ন্যানোমিটারে) এবং এস. ডব্লিউ. এন. টি বা ডি. ডব্লিউ. এন. টি হিসাবে অনুমান করা যেতে পারে, যা আর. বি. এম অবস্থান থেকে সি. এন. টি ব্যাস নির্ণয়ে খুব কার্যকর। সাধারণ আরবিএম পরিসীমা হল 100-350 সেমি-1। যদি আরবিএম তীব্রতা বিশেষভাবে শক্তিশালী হয়, তবে এর দুর্বল দ্বিতীয় ওভারটোন দ্বিগুণ ফ্রিকোয়েন্সিতে পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে। বান্ডিলিং মোড বান্ডিলিং মোড হল আরবিএম-এর একটি বিশেষ রূপ যা সম্ভবত এসডব্লিউএনটি-র একটি বান্ডিলের সমষ্টিগত কম্পন থেকে উদ্ভূত হয়। জি মোড আরেকটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ মোড হল জি মোড (গ্রাফাইট থেকে জি)। এই মোডটি কার্বন পরমাণুর সমতলীয় কম্পনের সাথে মিলে যায় এবং বেশিরভাগ গ্রাফাইটের মতো উপাদানে উপস্থিত থাকে। এস. ডব্লিউ. এন. টি-তে জি ব্যান্ড গ্রাফাইটের (1580 সেমি-1) তুলনায় নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে স্থানান্তরিত হয় এবং বেশ কয়েকটি শিখরে বিভক্ত হয়। বিভাজনের ধরণ এবং তীব্রতা নলের কাঠামো এবং উত্তেজনা শক্তির উপর নির্ভর করে; এগুলি ব্যবহার করা যেতে পারে, যদিও আরবিএম মোডের তুলনায় অনেক কম নির্ভুলতার সাথে, নলের ব্যাস এবং নলটি ধাতব বা অর্ধপরিবাহী কিনা তা অনুমান করতে। ডি মোড সমস্ত গ্রাফাইট-সদৃশ কার্বনে উপস্থিত থাকে এবং কাঠামোগত ত্রুটি থেকে উদ্ভূত হয়। অতএব, জি/ডি মোডের অনুপাত প্রচলিতভাবে কার্বন ন্যানোটিউবগুলির কাঠামোগত গুণমান পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। উচ্চমানের ন্যানোটিউবগুলির এই অনুপাত 100-এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। ন্যানোট্যুবের কম কার্যকারিতার ক্ষেত্রে, জি/ডি অনুপাত প্রায় অপরিবর্তিত থাকে। এই অনুপাতটি একটি ন্যানোটিউবের কার্যকারিতার ধারণা দেয়। জি 'মোড এই মোডের নাম বিভ্রান্তিকরঃ এটি দেওয়া হয়েছে কারণ গ্রাফাইটে, এই মোডটি সাধারণত জি মোডের পরে দ্বিতীয় শক্তিশালী। যাইহোক, এটি আসলে ত্রুটি-প্ররোচিত ডি মোডের দ্বিতীয় ওভারটোন (এবং তাই যৌক্তিকভাবে ডি 'নামকরণ করা উচিত)। বিভিন্ন নির্বাচনের নিয়মের কারণে এর তীব্রতা ডি মোডের চেয়ে বেশি। বিশেষত, আদর্শ ন্যানোটিউবে ডি মোড নিষিদ্ধ এবং একটি কাঠামোগত ত্রুটি প্রয়োজন, যা নির্দিষ্ট কৌণিক ভরবেগের একটি ফোনন সরবরাহ করে। বিপরীতে, জি 'মোডে একটি "স্ব-বিনাশকারী" জোড়া ফোনন জড়িত থাকে এবং তাই ত্রুটির প্রয়োজন হয় না। জি 'মোডের বর্ণালী অবস্থান ব্যাসের উপর নির্ভর করে, তাই এটি মোটামুটিভাবে এস. ডব্লিউ. এন. টি ব্যাস অনুমান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। বিশেষত, ডাবল-ওয়াল কার্বন ন্যানোটিউবে জি 'মোড একটি ডাবল্ট, তবে লাইন প্রশস্ত হওয়ার কারণে ডাবল্ট প্রায়শই অমীমাংসিত থাকে। অন্যান্য ওভারটোন, যেমন ~ 1750 সেমি-1 এ আরবিএম + জি মোডের সংমিশ্রণ, প্রায়শই সিএনটি রমন বর্ণালীতে দেখা যায়। তবে, এগুলি কম গুরুত্বপূর্ণ এবং এখানে বিবেচনা করা হয় না। অ্যান্টি-স্টোকস বিচ্ছুরণ উপরের সমস্ত রমন মোডগুলি স্টোকস এবং অ্যান্টি-স্টোকস বিচ্ছুরণ উভয় হিসাবেই দেখা যেতে পারে। উপরে উল্লিখিত হিসাবে, সিএনটি থেকে রমন বিচ্ছুরণ প্রকৃতিতে অনুরণিত হয়, অর্থাৎ। শুধুমাত্র টিউবগুলি যার ব্যান্ড ফাঁক শক্তি লেজার শক্তির অনুরূপ উত্তেজিত হয়। এই দুটি শক্তির মধ্যে পার্থক্য, এবং এইভাবে পৃথক টিউবগুলির ব্যান্ড ফাঁক, স্টোকস/অ্যান্টি-স্টোকস লাইনের তীব্রতার অনুপাত থেকে অনুমান করা যেতে পারে। তবে এই অনুমানটি তাপমাত্রা ফ্যাক্টরের (বোল্টজম্যান ফ্যাক্টর) উপর নির্ভর করে, যা প্রায়শই ভুলভাবে গণনা করা হয়-পরিমাপে একটি ফোকাসড লেজার বিম ব্যবহার করা হয়, যা অধ্যয়ন করা নমুনার সামগ্রিক তাপমাত্রা পরিবর্তন না করে স্থানীয়ভাবে ন্যানোটিউবগুলিকে গরম করতে পারে। রেলে বিচ্ছুরিত কার্বন ন্যানোটিউবগুলির দিক অনুপাত খুব বড়, অর্থাৎ তাদের দৈর্ঘ্য তাদের ব্যাসের চেয়ে অনেক বড়। ফলস্বরূপ, ধ্রুপদী বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় তত্ত্ব থেকে যেমন আশা করা হয়েছিল, সোজা সিএনটি দ্বারা স্থিতিস্থাপক আলোর বিচ্ছুরণ (বা রেলে বিচ্ছুরণ) অ্যানিসোট্রপিক কৌণিক নির্ভরতা রয়েছে এবং এর বর্ণালী থেকে পৃথক ন্যানোটিউবগুলির ব্যান্ড ফাঁকগুলি অনুমান করা যেতে পারে। রেলে বিচ্ছুরণের আরেকটি প্রকাশ হল "অ্যান্টেনা প্রভাব", একটি স্তরের উপর দাঁড়িয়ে থাকা ন্যানোটিউবগুলির একটি বিন্যাসে প্রতিফলিত আলোর নির্দিষ্ট কৌণিক এবং বর্ণালী বিতরণ রয়েছে এবং এই উভয় বিতরণই ন্যানোটিউব দৈর্ঘ্যের উপর নির্ভর করে। প্রয়োগগুলি পরীক্ষাগারে একটি একক ন্যানোটিউবের উপর ভিত্তি করে হালকা নির্গমনকারী ডায়োড (এলইডি) এবং ফটো-ডিটেক্টর তৈরি করা হয়েছে। তাদের অনন্য বৈশিষ্ট্য দক্ষতা নয়, যা এখনও তুলনামূলকভাবে কম, তবে নির্গমন এবং আলোর সনাক্তকরণের তরঙ্গদৈর্ঘ্যে সংকীর্ণ নির্বাচনশীলতা এবং ন্যানোটিউব কাঠামোর মাধ্যমে এর সূক্ষ্ম সুরের সম্ভাবনা। উপরন্তু, একক-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবগুলির এনসেম্বলগুলিতে বোলোমিটার এবং অপটোইলেক্ট্রনিক মেমরি ডিভাইসগুলি উপলব্ধি করা হয়েছে। ফটোল্যুমিনেসেন্স একটি নমুনায় অর্ধপরিবাহী ন্যানোটিউব প্রজাতির পরিমাণ পরিমাপ করার জন্য চরিত্রায়নের উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়। ইন্টারটিউব শমন হ্রাস করার জন্য একটি উপযুক্ত রাসায়নিক এজেন্ট ("ডিসপারসেন্ট") ব্যবহার করে ন্যানোটিউবগুলি পৃথক করা হয় (ছড়িয়ে দেওয়া হয়)। তারপর পিএল পরিমাপ করা হয়, উত্তেজনা এবং নির্গমন শক্তি উভয়ই স্ক্যান করে এবং এর ফলে একটি পিএল মানচিত্র তৈরি করা হয়। মানচিত্রে ডিম্বাকৃতিগুলি (এস 22, এস 11) জোড়া সংজ্ঞায়িত করে, যা একটি নলের (এন, এম) সূচককে অনন্যভাবে চিহ্নিত করে। ওয়েইসম্যান এবং বাচিলোর তথ্য প্রচলিতভাবে সনাক্তকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়। বায়োমেডিকাল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ইমেজিং এবং সেন্সিংয়ের উদ্দেশ্যে ন্যানোটিউব ফ্লুরোসেন্স তদন্ত করা হয়েছে। সংবেদনশীলতা পিএল দক্ষতা সহ অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি জৈব রঞ্জকগুলিকে (ক্যারোটিন, লাইকোপিন ইত্যাদি) আবদ্ধ করে সংশোধন করা যেতে পারে। টিউবের ভিতরে। ক্যাপসুলেটেড ডাই এবং ন্যানোটিউবের মধ্যে দক্ষ শক্তি স্থানান্তর ঘটে-আলো দক্ষতার সাথে ডাই দ্বারা শোষিত হয় এবং উল্লেখযোগ্য ক্ষতি ছাড়াই এস. ডব্লিউ. এন. টি-তে স্থানান্তরিত হয়। এইভাবে, একটি কার্বন ন্যানোটিউবের আলোকীয় বৈশিষ্ট্যগুলি তার ভিতরে নির্দিষ্ট অণুকে আবদ্ধ করে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে। এছাড়াও, এনক্যাপসুলেশন জৈব অণুগুলির বিচ্ছিন্নতা এবং বৈশিষ্ট্যের অনুমতি দেয় যা পরিবেষ্টনের পরিস্থিতিতে অস্থির। উদাহরণস্বরূপ, রমন বর্ণালী তাদের শক্তিশালী পিএল (100% এর কাছাকাছি দক্ষতা) এর কারণে রং থেকে পরিমাপ করা অত্যন্ত কঠিন। যাইহোক, এস. ডব্লিউ. এন. টি-র অভ্যন্তরে ডাই অণুগুলির ক্যাপসুলেশন ডাই পি. এল-কে সম্পূর্ণরূপে প্রশমিত করে, এইভাবে তাদের রমন বর্ণালী পরিমাপ এবং বিশ্লেষণের অনুমতি দেয়। ক্যাথোডোলুমিনেসেন্স (সিএল)-ইলেক্ট্রন রশ্মি দ্বারা উত্তেজিত আলো নির্গমন-একটি প্রক্রিয়া যা সাধারণত টিভি পর্দায় দেখা যায়। একটি ইলেক্ট্রন রশ্মি সূক্ষ্মভাবে কেন্দ্রীভূত করা যেতে পারে এবং অধ্যয়ন করা উপাদান জুড়ে স্ক্যান করা যেতে পারে। এই কৌশলটি ন্যানোমিটার-স্কেল স্থানিক রেজোলিউশনের সাথে অর্ধপরিবাহী এবং ন্যানোস্ট্রাকচারের ত্রুটিগুলি অধ্যয়নের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই কৌশলটি কার্বন ন্যানোট্যুবে প্রয়োগ করা লাভজনক হবে। তবে, কোনও নির্ভরযোগ্য সি. এল নেই, অর্থাৎ। কার্বন ন্যানোটিউব থেকে এখনও নির্দিষ্ট (এন, এম) সূচকে নির্ধারিত তীক্ষ্ণ শিখর সনাক্ত করা গেছে। ইলেক্ট্রোলুমিনেসেন্স যদি একটি ন্যানোট্যুবের সাথে উপযুক্ত বৈদ্যুতিক যোগাযোগ সংযুক্ত থাকে, তবে যোগাযোগগুলি থেকে ইলেকট্রন এবং গর্তগুলি ইনজেকশন দিয়ে ইলেক্ট্রন-গর্ত জোড়া (এক্সাইটন) তৈরি করা যেতে পারে। পরবর্তী উত্তেজনা পুনঃসংযোগের ফলে ইলেক্ট্রোলুমিনেসেন্স (ইএল) হয়। ইলেক্ট্রোলুমিনেসেন্ট যন্ত্রগুলি একক ন্যানোটিউব এবং তাদের ম্যাক্রোস্কোপিক সমাবেশ থেকে তৈরি করা হয়েছে। E11 এবং E22 রূপান্তরের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ স্বতন্ত্র শিখর প্রদান করে ত্রয়ী-ত্রয়ী ধ্বংসের মাধ্যমে পুনর্মিলন এগিয়ে চলেছে বলে মনে হয়। বহু-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউব বহু-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউব (এমডাব্লুএনটি) বেশ কয়েকটি নেস্টেড একক-প্রাচীরযুক্ত টিউব বা একটি স্ক্রোলের মতো একাধিকবার ঘূর্ণিত একক গ্রাফিন স্ট্রিপ নিয়ে গঠিত হতে পারে। এগুলি অধ্যয়ন করা কঠিন কারণ তাদের বৈশিষ্ট্যগুলি সমস্ত পৃথক কোষের অবদান এবং মিথস্ক্রিয়া দ্বারা নির্ধারিত হয়, যার বিভিন্ন কাঠামো রয়েছে। উপরন্তু, এগুলিকে সংশ্লেষ করার জন্য ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলি দুর্বলভাবে বাছাই করা হয় এবং ফলস্বরূপ ত্রুটির ঘটনা বেশি হয়। আরও দেখুন কার্বন বাকিপাপারের অ্যালোট্রপ কার্বন ন্যানোটিউব ফটোভোলটাইক গ্র্যাফিন হিরোমিচি কাটোরা কার্বন ন্যানোটিউবগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য কার্বন ন্যানোটিউবগুলির ন্যানোফ্লোয়ার সম্ভাবনাময় প্রয়োগ কার্বন ন্যানোটিউবগুলির অনুরণন রমন স্পেকট্রোস্কোপি একক-প্রাচীরযুক্ত ন্যানোটিউবগুলির নির্বাচিত রসায়ন ভ্যান্টাব্ল্যাক, 2014 সালে উত্পাদিত একটি পদার্থ; পরিচিত কালো পদার্থগুলির মধ্যে একটি রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক কার্বন ন্যানোটিউবগুলির উপর মুক্ত-ডাউনলোড নিবন্ধগুলির নির্বাচন (নিউ জার্নাল অফ ফিজিক্স) এইচ কাটৌরার প্রকাশনা-পুরানোগুলির মধ্যে অনেকগুলি ডাউনলোডযোগ্য কার্বন ন্যানোটিউব ব্ল্যাক বডি (এআইএসটি ন্যানো টেক 2009) কার্বন ন্যানোটিউব কার্বন ন্যানোটিউব