Optical properties of carbon nanotubes
कार्बन नैनोट्यूब के प्रकाशिक गुण सामग्री विज्ञान के लिए अत्यधिक प्रासंगिक हैं। जिस तरह से वे पदार्थ विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, वह कई मायनों में अद्वितीय है, जैसा कि उनके विशिष्ट अवशोषण, प्रकाश-प्रकाश (प्रतिदीप्ति) और रमन स्पेक्ट्रा से प्रमाणित होता है। कार्बन नैनोट्यूब अद्वितीय "एक-आयामी" सामग्री हैं, जिनके खोखले तंतुओं (ट्यूबों) में एक अद्वितीय और अत्यधिक क्रमबद्ध परमाणु और इलेक्ट्रॉनिक संरचना होती है, और इन्हें आयामों की एक विस्तृत श्रृंखला में बनाया जा सकता है। व्यास आम तौर पर 0.40 से 40 एनएम (यानी, ~ 100 गुना की सीमा) तक भिन्न होता है। हालाँकि, लंबाई पहुँच सकती है, जिसका अर्थ है लंबाई-से-व्यास का अनुपात 132,000,000:1 जितना अधिक; जो किसी भी अन्य सामग्री से असमान है। नतीजतन, कार्बन नैनोट्यूब के सभी इलेक्ट्रॉनिक, ऑप्टिकल, इलेक्ट्रोकेमिकल और मैकेनिकल गुण बेहद अनिसोट्रोपिक (दिशात्मक रूप से निर्भर) और ट्यूनेबल हैं। प्रकाशिकी और फोटोनिक्स में कार्बन नैनोट्यूब के अनुप्रयोग अभी भी अन्य क्षेत्रों की तुलना में कम विकसित हैं। कुछ गुण जो व्यावहारिक उपयोग की ओर ले जा सकते हैं, उनमें ट्यूनबिलिटी और तरंग दैर्ध्य चयन शामिल हैं। जिन संभावित अनुप्रयोगों का प्रदर्शन किया गया है उनमें प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल. ई. डी.), बोलोमीटर और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक स्मृति शामिल हैं। प्रत्यक्ष अनुप्रयोगों के अलावा, कार्बन नैनोट्यूब के ऑप्टिकल गुण उनके निर्माण और अन्य क्षेत्रों में अनुप्रयोग में बहुत उपयोगी हो सकते हैं। स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियाँ अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में कार्बन नैनोट्यूब के त्वरित और गैर-विनाशकारी लक्षण वर्णन की संभावना प्रदान करती हैं, जिससे गैर-ट्यूबलर कार्बन सामग्री, ट्यूब के प्रकार और कायरलिटी, संरचनात्मक दोषों और कई अन्य गुणों का विस्तृत माप मिलता है जो उन अन्य अनुप्रयोगों के लिए प्रासंगिक हैं। ज्यामितीय संरचना चिरल कोण एक एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (एस. डब्ल्यू. सी. एन. टी.) की कल्पना एक ग्राफीन अणु (ग्रेफाइट की एक एकल शीट) की पट्टी के रूप में की जा सकती है और एक निर्बाध सिलेंडर में जोड़ा जा सकता है। नैनोट्यूब की संरचना को इस काल्पनिक पट्टी की चौड़ाई (यानी, ट्यूब की परिधि सी या व्यास डी) और षट्कोणीय ग्राफीन जाली के मुख्य समरूपता अक्षों के सापेक्ष पट्टी के कोण α द्वारा चिह्नित किया जा सकता है। यह कोण, जो 0 से 30 डिग्री तक भिन्न हो सकता है, ट्यूब का "कायरल कोण" कहलाता है। (एन, एम) संकेतन वैकल्पिक रूप से, संरचना को दो पूर्णांक सूचकांकों (एन, एम) द्वारा वर्णित किया जा सकता है जो उस काल्पनिक पट्टी की चौड़ाई और दिशा को ग्राफीन जाली के मौलिक संदर्भ ढांचे में निर्देशांक के रूप में वर्णित करते हैं। यदि ग्राफीन के किसी भी 6-सदस्यीय वलय के आसपास के परमाणुओं को क्रमिक रूप से 1 से 6 तक गिना जाता है, तो उस फ्रेम के दो सदिश u और v क्रमशः परमाणु 1 से परमाणु 3 और 5 में विस्थापन हैं। उन दोनों वैक्टरों की लंबाई समान है, और उनकी दिशाएँ 60 डिग्री की दूरी पर हैं। वेक्टर डब्ल्यू = एन यू + एम वी को तब ग्राफीन जाली पर अनियंत्रित ट्यूब की परिधि के रूप में व्याख्या की जाती है; यह पट्टी के एक किनारे पर प्रत्येक बिंदु ए 1 को दूसरे किनारे पर बिंदु ए 2 से संबंधित करता है जिसे इसके साथ पहचाना जाएगा क्योंकि पट्टी को ऊपर घुमाया जाता है। कायरल कोण α तब यू और डब्ल्यू के बीच का कोण होता है। जो जोड़े (एन, एम) विशिष्ट ट्यूब संरचनाओं का वर्णन करते हैं वे 0 ≤ एम ≤ एन और एन> 0 के साथ होते हैं। ट्यूब के सभी ज्यामितीय गुणों, जैसे व्यास, कायरल कोण और सममितियों की गणना इन सूचकांकों से की जा सकती है। प्रकार ट्यूब की इलेक्ट्रॉनिक संरचना को भी निर्धारित करता है। विशेष रूप से, ट्यूब एक धातु की तरह व्यवहार करती है यदि |m-n। 3 का गुणक है, और अन्यथा एक अर्धचालक की तरह। ज़िगज़ैग और आर्मचेयर ट्यूब n = m (कायरल कोण = 30°) वाले प्रकार (n, m) के ट्यूबों को "आर्मचेयर" और m = 0 (कायरल कोण = 0°) वाले ट्यूबों को "ज़िगज़ैग" कहा जाता है। इन नलियों में दर्पण समरूपता होती है, और इन्हें सरल बंद पथों (क्रमशः "ज़िगज़ैग" और "आर्मचेयर" पथ) के ढेर के रूप में देखा जा सकता है। इलेक्ट्रॉनिक संरचना कार्बन नैनोट्यूब के प्रकाशिक गुण काफी हद तक उनकी अनूठी इलेक्ट्रॉनिक संरचना द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। ग्राफीन जाली का लुढ़कना उस संरचना को उन तरीकों से प्रभावित करता है जो ज्यामितीय संरचना प्रकार (एन, एम) पर दृढ़ता से निर्भर करते हैं। वान होव विलक्षणता एक-आयामी स्फटिकों की एक विशेषता यह है कि उनके घनत्व अवस्थाओं (डी. ओ. एस.) का वितरण ऊर्जा का एक निरंतर कार्य नहीं है, बल्कि यह धीरे-धीरे उतरता है और फिर एक असंतत स्पाइक में बढ़ता है। इन तीखी चोटियों को वान होव विलक्षणता कहा जाता है। इसके विपरीत, त्रि-आयामी पदार्थों में निरंतर डी. ओ. एस. होता है। वैन होव विलक्षणताओं के परिणामस्वरूप कार्बन नैनोट्यूब के निम्नलिखित उल्लेखनीय प्रकाशिक गुण होते हैंः अर्धचालक या धातु नैनोट्यूब की अवस्थाओं, v1-c1, v2-c2, आदि के बीच प्रकाशिक संक्रमण होते हैं और पारंपरिक रूप से S11, S22, M11, आदि के रूप में लेबल किए जाते हैं, या, यदि ट्यूब की "चालकता" अज्ञात या महत्वहीन है, जैसे कि E11, E22, आदि। क्रॉसओवर संक्रमण c1-v2, c2-v1, आदि द्विध्रुव-निषिद्ध हैं और इस प्रकार बेहद कमजोर हैं, लेकिन उन्हें संभवतः क्रॉस-पोलराइज्ड ऑप्टिकल ज्यामिति का उपयोग करके देखा गया था। वान होव विलक्षणताओं के बीच की ऊर्जा नैनोट्यूब संरचना पर निर्भर करती है। इस प्रकार इस संरचना को बदलकर, कार्बन नैनोट्यूब के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों को ठीक किया जा सकता है। इस तरह की महीन ट्यूनिंग को प्रायोगिक रूप से बहुलक-बिखरे हुए सी. एन. टी. की यू. वी. रोशनी का उपयोग करके प्रदर्शित किया गया है। ऑप्टिकल संक्रमण अपेक्षाकृत तेज (~ 10 एमईवी) और मजबूत होते हैं। नतीजतन, कुछ (एन, एम) सूचकांकों वाले नैनोट्यूब को चुनिंदा रूप से उत्तेजित करना अपेक्षाकृत आसान है, साथ ही साथ अलग-अलग नैनोट्यूब से ऑप्टिकल संकेतों का पता लगाना भी आसान है। कटौरा प्लॉट कुछ (एन, एम) सूचकांकों वाले कार्बन नैनोट्यूब की बैंड संरचना की आसानी से गणना की जा सकती है। इन गणनाओं के आधार पर एक सैद्धांतिक ग्राफ 1999 में हिरोमिची कटौरा द्वारा प्रायोगिक निष्कर्षों को तर्कसंगत बनाने के लिए तैयार किया गया था। एक कटौरा प्लॉट एक व्यास सीमा में सभी नैनोट्यूब के लिए नैनोट्यूब व्यास और इसकी बैंडगैप ऊर्जा से संबंधित है। कटौरा भूखंड की प्रत्येक शाखा का दोलन आकार इसके व्यास के बजाय (एन, एम) सूचकांक पर एस. डब्ल्यू. एन. टी. गुणों की आंतरिक मजबूत निर्भरता को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, (10,1) और (8,3) ट्यूबों का व्यास लगभग समान है, लेकिन बहुत अलग-अलग गुण हैंः पहला धातु है, लेकिन दूसरा अर्धचालक है। ऑप्टिकल गुण कार्बन नैनोट्यूब में ऑप्टिकल अवशोषण पारंपरिक 3डी सामग्री में अवशोषण से एक अवशोषण सीमा (अधिकांश 3डी ठोस) के बजाय तेज शिखर (1डी नैनोट्यूब) की उपस्थिति से अलग होता है। नैनोट्यूब में अवशोषण v2 से c2 (ऊर्जा E22) या v1 से c1 (E11) स्तरों आदि में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण से उत्पन्न होता है। संक्रमण अपेक्षाकृत तेज होते हैं और इनका उपयोग नैनोट्यूब के प्रकारों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है। ध्यान दें कि बढ़ती ऊर्जा के साथ तीक्ष्णता बिगड़ती है, और कई नैनोट्यूब में बहुत समान E22 या E11 ऊर्जा होती है, और इस प्रकार अवशोषण स्पेक्ट्रा में महत्वपूर्ण ओवरलैप होता है। फोटोल्यूमिनेसेंस मैपिंग माप (नीचे देखें) में इस ओवरलैप से बचा जाता है, जो ओवरलैप किए गए संक्रमणों के संयोजन के बजाय व्यक्तिगत (E22, E11) जोड़े की पहचान करता है। नैनोट्यूब के बीच अंतःक्रिया, जैसे कि बंडलिंग, ऑप्टिकल लाइनों को चौड़ा करती है। जबकि बंडलिंग फोटोल्युमिनेसेंस को दृढ़ता से प्रभावित करता है, इसका ऑप्टिकल अवशोषण और रमन प्रकीर्णन पर बहुत कमजोर प्रभाव पड़ता है। नतीजतन, बाद की दो तकनीकों के लिए नमूना तैयार करना अपेक्षाकृत सरल है। कार्बन नैनोट्यूब पाउडर की गुणवत्ता की मात्रा निर्धारित करने के लिए ऑप्टिकल अवशोषण का नियमित रूप से उपयोग किया जाता है। स्पेक्ट्रम का विश्लेषण नैनोट्यूब से संबंधित चोटियों, पृष्ठभूमि और पाई-कार्बन चोटी की तीव्रता के संदर्भ में किया जाता है; बाद वाले दो ज्यादातर दूषित नमूनों में गैर-नैनोट्यूब कार्बन से उत्पन्न होते हैं। हालांकि, हाल ही में यह दिखाया गया है कि लगभग एकल कायरलिटी अर्धचालक नैनोट्यूब को बारीकी से पैक किए गए वैन डेर वाल्स बंडलों में एकत्रित करके अवशोषण पृष्ठभूमि को इंटरट्यूब चार्ज हस्तांतरण से उत्पन्न मुक्त वाहक संक्रमण के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। एक ब्लैक बॉडी के रूप में कार्बन नैनोट्यूब एक आदर्श ब्लैक बॉडी में 1 की उत्सर्जन या अवशोषण होना चाहिए, जिसे व्यवहार में प्राप्त करना मुश्किल है, विशेष रूप से एक विस्तृत वर्णक्रमीय सीमा में। एकल-दीवार कार्बन नैनोट्यूब के ऊर्ध्वाधर रूप से संरेखित "वनों" में दूर-पराबैंगनी (200 एनएम) से दूर-अवरक्त (200 माइक्रोन) तरंग दैर्ध्य तक 0.98-0.99 का अवशोषण हो सकता है। इन एस. डब्ल्यू. एन. टी. वनों (बकीपेपर) को सुपर-ग्रोथ सी. वी. डी. विधि द्वारा लगभग 10 माइक्रोन ऊंचाई तक उगाया गया था। इन संरचनाओं द्वारा मजबूत प्रकाश अवशोषण में दो कारक योगदान कर सकते हैंः (i) सी. एन. टी. काइरलिटी के वितरण के परिणामस्वरूप अलग-अलग सी. एन. टी. के लिए विभिन्न बैंडगैप हो सकते हैं। इस प्रकार ब्रॉडबैंड अवशोषण के साथ एक यौगिक सामग्री का निर्माण हुआ। (ii) कई प्रतिबिंबों के कारण प्रकाश उन जंगलों में फंस सकता है। लुमिनेसेंस फोटोल्युमिनेसेंस (फ्लोरोसेंस) अर्धचालक एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब फोटोएक्साइटेशन पर निकट-अवरक्त प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं, जिसे फ्लोरोसेंस या फोटोल्युमिनेसेंस (पी. एल.) के रूप में वर्णित किया जाता है। पीएल की उत्तेजना आमतौर पर इस प्रकार होती हैः एक नैनोट्यूब में एक इलेक्ट्रॉन एस 22 संक्रमण के माध्यम से उत्तेजना प्रकाश को अवशोषित करता है, जिससे एक इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़ी (एक्साइटॉन) बनती है। इलेक्ट्रॉन और छेद दोनों तेजी से आराम करते हैं (फोनन-सहायता प्राप्त प्रक्रियाओं के माध्यम से) क्रमशः c2 से c1 और v2 से v1 अवस्थाओं में। फिर वे एक c1-v1 संक्रमण के माध्यम से पुनः संयोजित होते हैं जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश उत्सर्जन होता है। धातु नलिकाओं में कोई उत्तेजक प्रकाश उत्पन्न नहीं किया जा सकता है। उनके इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऑप्टिकल अवशोषण होता है, लेकिन छेद तुरंत धातु में उपलब्ध कई इलेक्ट्रॉनों में से अन्य इलेक्ट्रॉनों द्वारा भरे जाते हैं। इसलिए, कोई उत्तेजना उत्पन्न नहीं होती है। एस. डब्ल्यू. एन. टी. से फोटोल्यूमिनेसेंस के प्रमुख गुण, साथ ही ऑप्टिकल अवशोषण और रमन प्रकीर्णन, ट्यूब अक्ष के साथ रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होते हैं। यह प्रत्यक्ष सूक्ष्म अवलोकन के बिना एस. डब्ल्यू. एन. टी. के अभिविन्यास की निगरानी की अनुमति देता है। पी. एल. त्वरित हैः विश्राम आमतौर पर 100 पिकोसेकंड के भीतर होता है। पी. एल. दक्षता पहले कम (~0.01%) पाई गई थी, लेकिन बाद के अध्ययनों ने बहुत अधिक मात्रा में पैदावार को मापा। नैनोट्यूब की संरचनात्मक गुणवत्ता और अलगाव में सुधार करके, उत्सर्जन दक्षता में वृद्धि हुई। ग्रेडिएंट सेन्ट्रीफ्यूगेशन के माध्यम से व्यास और लंबाई द्वारा क्रमबद्ध नैनोट्यूब में 1 प्रतिशत की क्वांटम उपज दर्ज की गई थी, और विलयन में अलग-अलग नैनोट्यूब को अलग करने की प्रक्रिया को अनुकूलित करके इसे 20 प्रतिशत तक बढ़ा दिया गया था। पी. एल. की वर्णक्रमीय सीमा काफी व्यापक है। नैनोट्यूब संरचना के आधार पर उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य 0.8 और 2.1 माइक्रोमीटर के बीच भिन्न हो सकता है। एक्साइटॉन स्पष्ट रूप से एकल कायरलिटी बंडलों में कई नैनोट्यूब पर अलग किए जाते हैं क्योंकि फोटोल्यूमिनेसेंस स्पेक्ट्रम इंटरट्यूब एक्साइटॉन टनलिंग के अनुरूप एक विभाजन प्रदर्शित करता है। नैनोट्यूब के बीच या नैनोट्यूब और किसी अन्य सामग्री के बीच अंतःक्रिया पी. एल. को बुझा या बढ़ा सकती है। बहु-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब में कोई पी. एल. नहीं देखा जाता है। डबल-वॉल कार्बन नैनोट्यूब से पी. एल. दृढ़ता से तैयारी विधि पर निर्भर करता हैः सी. वी. डी. उगाए गए डी. डब्ल्यू. सी. एन. टी. आंतरिक और बाहरी दोनों कोशों से उत्सर्जन दिखाते हैं। हालांकि, फुलरीन को एस. डब्ल्यू. एन. टी. में समाहित करके और एनीलिंग द्वारा उत्पादित डी. डब्ल्यू. सी. एन. टी. केवल बाहरी कोशों से पी. एल. दिखाते हैं। सब्सट्रेट पर पड़े पृथक एस. डब्ल्यू. एन. टी. बेहद कमजोर पी. एल. दिखाते हैं जो केवल कुछ अध्ययनों में पाया गया है। सब्सट्रेट से ट्यूबों के अलग होने से पी. एल. में भारी वृद्धि होती है। (एस22, एस11) पी. एल. शिखरों की स्थिति नैनोट्यूब वातावरण (हवा, फैलाव, आदि) पर थोड़ी (2 प्रतिशत के भीतर) निर्भर करती है। हालांकि, बदलाव (एन, एम) सूचकांक पर निर्भर करता है, और इस प्रकार पूरा पी. एल. मानचित्र न केवल बदलता है, बल्कि सी. एन. टी. माध्यम को बदलने पर भी विकृत हो जाता है। रमन स्कैटरिंग रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में अच्छा स्थानिक रिज़ॉल्यूशन (~ 0.5 माइक्रोमीटर) और संवेदनशीलता (एकल नैनोट्यूब) होती है; इसके लिए केवल न्यूनतम नमूना तैयार करने की आवश्यकता होती है और यह सूचनात्मक है। नतीजतन, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी शायद कार्बन नैनोट्यूब लक्षण वर्णन की सबसे लोकप्रिय तकनीक है। एस. डब्ल्यू. एन. टी. में रमन प्रकीर्णन प्रतिध्वनित होता है, यानी केवल उन नलिकाओं की जांच की जाती है जिनमें रोमांचक लेजर ऊर्जा के बराबर बैंडगैप होता है। एस. डब्ल्यू. एन. टी. स्पेक्ट्रम पर कई स्कैटरिंग मोड हावी हैं, जैसा कि नीचे चर्चा की गई है। फोटोल्यूमिनेसेंस मैपिंग के समान, उत्तेजना प्रकाश की ऊर्जा को रमन माप में स्कैन किया जा सकता है, इस प्रकार रमन मानचित्रों का उत्पादन होता है। उन मानचित्रों में अंडाकार आकार की विशेषताएं भी होती हैं जो विशिष्ट रूप से (एन, एम) सूचकांकों की पहचान करती हैं। पीएल के विपरीत, रमन मानचित्रण न केवल अर्धचालक बल्कि धातु नलिकाओं का भी पता लगाता है, और यह पीएल की तुलना में नैनोट्यूब बंडलिंग के प्रति कम संवेदनशील है। हालांकि, एक ट्यूनेबल लेजर और एक समर्पित स्पेक्ट्रोमीटर की आवश्यकता एक मजबूत तकनीकी बाधा है। रेडियल ब्रीदिंग मोड (आरबीएम) नैनोट्यूब के रेडियल विस्तार-संकुचन से मेल खाता है। इसलिए, इसकी आवृत्ति νRBM (cm−1 में) नैनोट्यूब व्यास d पर निर्भर करती है, νRBM A/d + B (जहां A और B स्थिरांक उस वातावरण पर निर्भर हैं जिसमें नैनोट्यूब मौजूद है। उदाहरण के लिए, अलग-अलग नैनोट्यूब के लिए बी = 0।) (नैनोमीटर में) और एस. डब्ल्यू. एन. टी. या डी. डब्ल्यू. एन. टी. के लिए अनुमान लगाया जा सकता है, जो आर. बी. एम. स्थिति से सी. एन. टी. व्यास का अनुमान लगाने में बहुत उपयोगी है। विशिष्ट आरबीएम सीमा 100-350 सेमी−1 है। यदि आर. बी. एम. की तीव्रता विशेष रूप से मजबूत है, तो इसकी कमजोर दूसरी ओवरटोन को दोहरी आवृत्ति पर देखा जा सकता है। बंडलिंग मोड आर. बी. एम. का एक विशेष रूप है जो माना जाता है कि एस. डब्ल्यू. एन. टी. के एक बंडल में सामूहिक कंपन से उत्पन्न होता है। जी मोड एक अन्य बहुत महत्वपूर्ण मोड जी मोड (ग्रेफाइट से जी) है। यह मोड कार्बन परमाणुओं के समतलीय कंपन से मेल खाता है और अधिकांश ग्रेफाइट जैसी सामग्री में मौजूद होता है। एस. डब्ल्यू. एन. टी. में जी बैंड को ग्रेफाइट (1580 से. मी.-1) के सापेक्ष कम आवृत्तियों में स्थानांतरित किया जाता है और इसे कई शिखरों में विभाजित किया जाता है। विभाजन पैटर्न और तीव्रता ट्यूब संरचना और उत्तेजना ऊर्जा पर निर्भर करती है; उनका उपयोग किया जा सकता है, हालांकि आरबीएम मोड की तुलना में बहुत कम सटीकता के साथ, ट्यूब व्यास का अनुमान लगाने के लिए और क्या ट्यूब धातु या अर्धचालक है। डी मोड डी मोड सभी ग्रेफाइट जैसे कार्बन में मौजूद होता है और संरचनात्मक दोषों से उत्पन्न होता है। इसलिए, जी/डी मोड के अनुपात का उपयोग पारंपरिक रूप से कार्बन नैनोट्यूब की संरचनात्मक गुणवत्ता की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले नैनोट्यूब का यह अनुपात 100 से काफी अधिक है। नैनोट्यूब के कम कार्यात्मक होने पर, जी/डी अनुपात लगभग अपरिवर्तित रहता है। यह अनुपात एक नैनोट्यूब के कार्यात्मककरण का एक विचार देता है। जी 'मोड इस मोड का नाम भ्रामक हैः यह दिया गया है क्योंकि ग्रेफाइट में, यह मोड आमतौर पर जी मोड के बाद दूसरा सबसे मजबूत मोड होता है। हालाँकि, यह वास्तव में दोष-प्रेरित डी मोड का दूसरा ओवरटोन है (और इसलिए तार्किक रूप से इसे डी 'नाम दिया जाना चाहिए)। विभिन्न चयन नियमों के कारण इसकी तीव्रता डी मोड की तुलना में अधिक मजबूत है। विशेष रूप से, आदर्श नैनोट्यूब में डी मोड निषिद्ध है और इसे प्रेरित करने के लिए एक संरचनात्मक दोष की आवश्यकता होती है, जो कुछ कोणीय संवेग का एक फोनन प्रदान करता है। इसके विपरीत, जी 'मोड में फोनोन की एक "स्व-विनाशकारी" जोड़ी शामिल होती है और इस प्रकार दोषों की आवश्यकता नहीं होती है। जी 'मोड की वर्णक्रमीय स्थिति व्यास पर निर्भर करती है, इसलिए इसका उपयोग मोटे तौर पर एस. डब्ल्यू. एन. टी. व्यास का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है। विशेष रूप से, डबल-वॉल कार्बन नैनोट्यूब में जी 'मोड एक डबल्ट है, लेकिन लाइन के चौड़े होने के कारण डबल्ट अक्सर अनसुलझा रहता है। सी. एन. टी. रमन स्पेक्ट्रा में अन्य स्वर, जैसे कि ~ 1750 से. मी.-1 पर आर. बी. एम. + जी मोड का संयोजन, अक्सर देखा जाता है। हालाँकि, वे कम महत्वपूर्ण हैं और यहाँ उन पर विचार नहीं किया गया है। एंटी-स्टोक्स स्कैटरिंग उपरोक्त सभी रमन मोड को स्टोक्स और एंटी-स्टोक्स स्कैटरिंग दोनों के रूप में देखा जा सकता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, सी. एन. टी. से रमन का प्रकीर्णन प्रकृति में प्रतिध्वनित होता है, अर्थात। केवल वे नलिकाएँ उत्तेजित होती हैं जिनकी बैंड अंतराल ऊर्जा लेजर ऊर्जा के समान होती है। उन दो ऊर्जाओं के बीच का अंतर, और इस प्रकार अलग-अलग ट्यूबों के बैंड अंतर का अनुमान स्टोक्स/एंटी-स्टोक्स लाइनों के तीव्रता अनुपात से लगाया जा सकता है। हालाँकि यह अनुमान तापमान कारक (बोल्ट्ज़मैन कारक) पर निर्भर करता है, जिसकी अक्सर गलत गणना की जाती है-माप में एक केंद्रित लेजर बीम का उपयोग किया जाता है, जो अध्ययन किए गए नमूने के समग्र तापमान को बदले बिना स्थानीय रूप से नैनोट्यूब को गर्म कर सकता है। रेले स्कैटरिंग कार्बन नैनोट्यूब्स का पहलू अनुपात बहुत बड़ा होता है, यानी उनकी लंबाई उनके व्यास से बहुत बड़ी होती है। नतीजतन, जैसा कि शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत से उम्मीद की जाती है, सीधे सी. एन. टी. द्वारा लोचदार प्रकाश प्रकीर्णन (या रेले स्कैटरिंग) में अनिसोट्रोपिक कोणीय निर्भरता होती है, और इसके स्पेक्ट्रम से, अलग-अलग नैनोट्यूब के बैंड अंतराल का अनुमान लगाया जा सकता है। रेले स्कैटरिंग की एक अन्य अभिव्यक्ति "एंटीना प्रभाव" है, एक सब्सट्रेट पर खड़े नैनोट्यूब की एक सरणी में परावर्तित प्रकाश के विशिष्ट कोणीय और वर्णक्रमीय वितरण होते हैं, और वे दोनों वितरण नैनोट्यूब की लंबाई पर निर्भर करते हैं। प्रयोगशाला में एकल नैनोट्यूब पर आधारित प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल. ई. डी.) और फोटो-डिटेक्टरों का उत्पादन किया गया है। उनकी अनूठी विशेषता दक्षता नहीं है, जो अभी तक अपेक्षाकृत कम है, बल्कि उत्सर्जन की तरंग दैर्ध्य में संकीर्ण चयनात्मकता और प्रकाश का पता लगाना और नैनोट्यूब संरचना के माध्यम से इसके ठीक ट्यूनिंग की संभावना है। इसके अलावा, एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब के समूहों पर बोलोमीटर और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक मेमोरी उपकरणों का उपयोग किया गया है। फोटोल्यूमिनेसेंस का उपयोग एक नमूने में अर्धचालक नैनोट्यूब प्रजातियों की मात्रा को मापने के लिए लक्षण वर्णन उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इंटरट्यूब शमन को कम करने के लिए एक उपयुक्त रासायनिक एजेंट ("फैलाव") का उपयोग करके नैनोट्यूब को अलग किया जाता है (फैलाया जाता है)। फिर पी. एल. को मापा जाता है, उत्तेजना और उत्सर्जन ऊर्जा दोनों को स्कैन किया जाता है और इस तरह एक पी. एल. मानचित्र का उत्पादन होता है। मानचित्र में अंडाकार (S22, S11) जोड़े को परिभाषित करते हैं, जो एक ट्यूब के (n, m) सूचकांक की विशिष्ट पहचान करते हैं। वीसमैन और बचिलो के डेटा का उपयोग पारंपरिक रूप से पहचान के लिए किया जाता है। बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में इमेजिंग और सेंसिंग के उद्देश्यों के लिए नैनोट्यूब प्रतिदीप्ति की जांच की गई है। संवेदीकरण पीएल दक्षता सहित ऑप्टिकल गुणों को कार्बनिक रंगों (कैरोटीन, लाइकोपीन, आदि) को समाहित करके संशोधित किया जा सकता है। ट्यूबों के अंदर। कैप्सुलेटेड डाई और नैनोट्यूब के बीच कुशल ऊर्जा हस्तांतरण होता है-प्रकाश को डाई द्वारा कुशलता से अवशोषित किया जाता है और बिना किसी महत्वपूर्ण नुकसान के एस. डब्ल्यू. एन. टी. में स्थानांतरित किया जाता है। इस प्रकार संभावित रूप से, एक कार्बन नैनोट्यूब के ऑप्टिकल गुणों को उसके अंदर कुछ अणुओं को समाहित करके नियंत्रित किया जा सकता है। इसके अलावा, एनकैप्सुलेशन कार्बनिक अणुओं के अलगाव और लक्षण वर्णन की अनुमति देता है जो परिवेशी परिस्थितियों में अस्थिर होते हैं। उदाहरण के लिए, रमन स्पेक्ट्रा को उनके मजबूत पी. एल. (दक्षता 100% के करीब) के कारण रंगों से मापना बेहद मुश्किल है। हालांकि, एस. डब्ल्यू. एन. टी. के अंदर डाई अणुओं का कैप्सूलेशन पूरी तरह से डाई पी. एल. को बुझा देता है, इस प्रकार उनके रमन स्पेक्ट्रा के माप और विश्लेषण की अनुमति देता है। कैथोडोल्युमिनेसेंस कैथोडोल्युमिनेसेंस (सी. एल.)-इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा उत्तेजित प्रकाश उत्सर्जन-आमतौर पर टीवी स्क्रीन में देखी जाने वाली एक प्रक्रिया है। एक इलेक्ट्रॉन किरण को बारीकी से केंद्रित किया जा सकता है और अध्ययन की गई सामग्री में स्कैन किया जा सकता है। इस तकनीक का व्यापक रूप से नैनोमीटर-स्केल स्थानिक संकल्प के साथ अर्धचालकों और नैनो संरचनाओं में दोषों का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस तकनीक को कार्बन नैनोट्यूब पर लागू करना फायदेमंद होगा। हालांकि, कोई विश्वसनीय सी. एल. नहीं है। कार्बन नैनोट्यूब से अभी तक कुछ (एन, एम) सूचकांकों के लिए निर्धारित तेज चोटियों का पता चला है। यदि उपयुक्त विद्युत संपर्क एक नैनोट्यूब से जुड़े होते हैं, तो संपर्कों से इलेक्ट्रॉनों और छेदों को इंजेक्ट करके इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े (एक्साइटॉन) उत्पन्न किए जा सकते हैं। बाद के उत्तेजना पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस (ई. एल.) होता है। एकल नैनोट्यूब और उनके मैक्रोस्कोपिक संयोजनों से इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंट उपकरणों का उत्पादन किया गया है। ऐसा प्रतीत होता है कि पुनर्संयोजन ट्रिपल-ट्रिपलेट विनाश के माध्यम से आगे बढ़ता है जो E11 और E22 संक्रमणों के अनुरूप अलग-अलग शिखर देता है। मल्टी-वॉल्ड कार्बन नैनोट्यूब (एम. डब्ल्यू. एन. टी.) में कई नेस्टेड सिंगल-वॉल्ड ट्यूब हो सकते हैं, या एक एकल ग्राफीन पट्टी कई बार लुढ़की हो सकती है, जैसे कि एक स्क्रॉल। उनका अध्ययन करना मुश्किल है क्योंकि उनके गुण सभी अलग-अलग कोशों के योगदान और अंतःक्रियाओं से निर्धारित होते हैं, जिनकी अलग-अलग संरचनाएँ होती हैं। इसके अलावा, उन्हें संश्लेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियाँ खराब चयनात्मक होती हैं और इसके परिणामस्वरूप दोषों की अधिक घटनाएँ होती हैं। कार्बन बकीपेपर के एलोट्रोप भी देखें फोटोवोल्टिक में कार्बन नैनोट्यूब ग्राफीन हीरोमीची कटौरा कार्बन नैनोट्यूब के यांत्रिक गुण कार्बन नैनोट्यूब के नैनोफ्लावर संभावित अनुप्रयोग कार्बन नैनोट्यूब का अनुनाद रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी एकल-दीवार वाले नैनोट्यूब का चयनात्मक रसायन विज्ञान 2014 में उत्पादित एक पदार्थ वैंटाब्लैक; ज्ञात सबसे काले पदार्थों में से एक संदर्भ बाहरी लिंक कार्बन नैनोट्यूब पर मुक्त-डाउनलोड लेखों का चयन (न्यू जर्नल ऑफ फिजिक्स) एच. कटौरा के प्रकाशन-पुराने में से कई डाउनलोड करने योग्य कार्बन नैनोट्यूब ब्लैक बॉडी (एआईएसटी नैनो टेक 2009) कार्बन नैनोट्यूब कार्बन नैनोट्यूब हैं।