Optical properties of carbon nanotubes
கார்பன் நானோகுழாய்களின் ஒளியியல் பண்புகள் பொருள் அறிவியலுக்கு மிகவும் பொருத்தமானவை. அந்த பொருட்கள் மின்காந்த கதிர்வீச்சுடன் தொடர்பு கொள்ளும் விதம் பல விஷயங்களில் தனித்துவமானது, அவற்றின் விசித்திரமான உறிஞ்சுதல், ஒளிரும் ஒளி (ஒளிரும் ஒளி) மற்றும் ராமன் நிறமாலை ஆகியவற்றால் சான்றளிக்கப்படுகிறது. கார்பன் நானோகுழாய்கள் தனித்துவமான "ஒரு பரிமாண" பொருட்கள், அவற்றின் வெற்று இழைகள் (குழாய்கள்) ஒரு தனித்துவமான மற்றும் அதிக வரிசைப்படுத்தப்பட்ட அணு மற்றும் மின்னணு கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை பரந்த அளவிலான பரிமாணங்களில் உருவாக்கப்படலாம். விட்டம் பொதுவாக 0.40 முதல் 40 நானோமீட்டர் வரை மாறுபடும் (அதாவது, ~ 100 மடங்கு வரம்பு). இருப்பினும், நீளம் அடையலாம், இது 132,000,000:1 வரை நீள-விட்டம் விகிதத்தைக் குறிக்கிறது; இது வேறு எந்தப் பொருளாலும் சமமானதல்ல. இதன் விளைவாக, கார்பன் நானோகுழாய்களின் அனைத்து மின்னணு, ஒளியியல், மின் வேதியியல் மற்றும் இயந்திர பண்புகளும் மிகவும் அனிசோட்ரோபிக் (திசையை சார்ந்தவை) மற்றும் சரிசெய்யக்கூடியவை. ஒளியியல் மற்றும் ஃபோட்டோனிக்ஸ் ஆகியவற்றில் கார்பன் நானோகுழாய்களின் பயன்பாடுகள் மற்ற துறைகளை விட இன்னும் குறைவாகவே வளர்ந்துள்ளன. நடைமுறை பயன்பாட்டிற்கு வழிவகுக்கும் சில பண்புகளில் ட்யூனபிலிட்டி மற்றும் அலைநீளம் தேர்வு ஆகியவை அடங்கும். ஒளி உமிழும் டையோட்கள் (எல். ஈ. டி), போலோமீட்டர்கள் மற்றும் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் நினைவகம் ஆகியவை நிரூபிக்கப்பட்ட சாத்தியமான பயன்பாடுகளில் அடங்கும். நேரடி பயன்பாடுகளைத் தவிர, கார்பன் நானோகுழாய்களின் ஒளியியல் பண்புகள் அவற்றின் உற்பத்தி மற்றும் பிற துறைகளுக்கு பயன்படுத்துவதில் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபிக் முறைகள் ஒப்பீட்டளவில் பெரிய அளவிலான கார்பன் நானோகுழாய்களின் விரைவான மற்றும் அழிவற்ற தன்மைக்கான சாத்தியத்தை வழங்குகின்றன, இது குழாய் அல்லாத கார்பன் உள்ளடக்கம், குழாய் வகை மற்றும் சிராலிட்டி, கட்டமைப்பு குறைபாடுகள் மற்றும் அந்த பிற பயன்பாடுகளுக்கு பொருத்தமான பல பண்புகள் பற்றிய விரிவான அளவீடுகளை வழங்குகிறது. வடிவியல் அமைப்பு சிரல் கோணம் ஒற்றைச் சுவர் கொண்ட கார்பன் நானோகுழாய்களை (எஸ். டபிள்யூ. சி. என். டி) ஒரு கிராஃபீன் மூலக்கூறின் துண்டு (கிராஃபைட்டின் ஒற்றைத் தாள்) உருட்டப்பட்டு தடையற்ற உருளைக்குள் இணைக்கப்படுவதாகக் கருதலாம். நானோகுழாயின் கட்டமைப்பை இந்த கற்பனையான துண்டின் அகலம் (அதாவது, குழாயின் சுற்றளவு c அல்லது விட்டம் d) மற்றும் அறுகோண கிராஃபீன் லட்டிஸின் முக்கிய சமச்சீர் அச்சுகளுடன் தொடர்புடைய துண்டின் கோணம் α ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்தலாம். 0 முதல் 30 டிகிரி வரை மாறுபடும் இந்த கோணம், குழாயின் "சிரல் கோணம்" என்று அழைக்கப்படுகிறது. (n, m) குறியீடு மாற்றாக, கட்டமைப்பை இரண்டு முழு எண் குறியீடுகளால் (n, m) விவரிக்க முடியும், அவை அந்த கற்பனையான துண்டின் அகலத்தையும் திசையையும் கிராஃபீன் லட்டிஸின் அடிப்படை குறிப்பு சட்டகத்தின் ஆயத்தொகுதிகளாக விவரிக்கின்றன. கிராஃபீனின் எந்த 6 உறுப்பு வளையத்தைச் சுற்றியுள்ள அணுக்கள் 1 முதல் 6 வரை தொடர்ச்சியாக எண்ணப்பட்டிருந்தால், அந்த சட்டகத்தின் இரண்டு திசையன்கள் u மற்றும் v முறையே அணு 1 இலிருந்து அணுக்கள் 3 மற்றும் 5 க்கு இடப்பெயர்வுகள் ஆகும். அந்த இரண்டு திசையன்களும் ஒரே நீளத்தைக் கொண்டுள்ளன, அவற்றின் திசைகள் 60 டிகிரி இடைவெளியில் உள்ளன. திசையன் w = nu + mv பின்னர் கிராஃபீன் லட்டிஸில் உள்ள உருட்டப்படாத குழாயின் சுற்றளவு என்று விளக்கப்படுகிறது; இது துண்டின் ஒரு விளிம்பில் உள்ள ஒவ்வொரு புள்ளி A1 ஐ மற்ற விளிம்பில் உள்ள புள்ளி A2 உடன் தொடர்புபடுத்துகிறது, இது துண்டு உருட்டப்பட்டவுடன் அடையாளம் காணப்படும். சிரல் கோணம் α என்பது u மற்றும் w க்கு இடையிலான கோணமாகும். தனித்துவமான குழாய் கட்டமைப்புகளை விவரிக்கும் ஜோடிகள் (n, m) 0 ≤ m ≤ n மற்றும் n> 0 கொண்டவை. குழாயின் விட்டம், சுருள் கோணம் மற்றும் சமச்சீர் போன்ற அனைத்து வடிவியல் பண்புகளையும் இந்த குறியீடுகளிலிருந்து கணக்கிட முடியும். குழாயின் மின்னணு கட்டமைப்பையும் இந்த வகை தீர்மானிக்கிறது. குறிப்பாக, குழாய் ஒரு உலோகத்தைப் போல செயல்படுகிறது, |m-n | என்பது 3 இன் பெருக்கலாக இருந்தால், இல்லையெனில் ஒரு குறைக்கடத்தி போல. ஜிக்சாக் மற்றும் கை நாற்காலி குழாய்கள் n = m (சிரல் கோணம் = 30°) கொண்ட (n, m) வகை குழாய்கள் "கை நாற்காலி" என்றும் m = 0 (சிரல் கோணம் = 0°) கொண்ட குழாய்கள் "ஜிக்சாக்" என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. இந்த குழாய்கள் கண்ணாடி சமச்சீர்மையைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை எளிய மூடிய பாதைகளின் அடுக்குகளாகக் கருதப்படலாம் (முறையே "ஜிக்ஜாக்" மற்றும் "கை நாற்காலி" பாதைகள்). மின்னணு அமைப்பு கார்பன் நானோகுழாய்களின் ஒளியியல் பண்புகள் பெரும்பாலும் அவற்றின் தனித்துவமான மின்னணு கட்டமைப்பால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. கிராஃபீன் லட்டிஸின் உருட்டுதல் அந்த கட்டமைப்பை வடிவியல் அமைப்பு வகையை (n, m) வலுவாக சார்ந்திருக்கும் வழிகளில் பாதிக்கிறது. வான் ஹோவ் ஒற்றுமைகள் ஒரு பரிமாண படிகங்களின் ஒரு சிறப்பியல்பு அம்சம் என்னவென்றால், அவற்றின் அடர்த்தி நிலைகளின் விநியோகம் (டிஓஎஸ்) என்பது ஆற்றலின் தொடர்ச்சியான செயல்பாடு அல்ல, ஆனால் அது படிப்படியாக இறங்குகிறது, பின்னர் தொடர்ச்சியற்ற ஸ்பைக்கில் அதிகரிக்கிறது. இந்த கூர்மையான சிகரங்கள் வான் ஹோவ் ஒற்றுமைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இதற்கு மாறாக, முப்பரிமாண பொருட்கள் தொடர்ச்சியான DOS ஐக் கொண்டுள்ளன. வான் ஹோவ் ஒற்றுமைகள் கார்பன் நானோகுழாய்களின் பின்வரும் குறிப்பிடத்தக்க ஒளியியல் பண்புகளை விளைவிக்கின்றனஃ v1 − c1, v2 − c2, போன்றவற்றுக்கு இடையில் ஒளியியல் மாற்றங்கள் நிகழ்கின்றன, குறைக்கடத்தல் அல்லது உலோக நானோகுழாய்களின் நிலைகள் மற்றும் பாரம்பரியமாக S11, S22, M11 போன்றவை என்று பெயரிடப்படுகின்றன, அல்லது குழாயின் "கடத்துத்திறன்" அறியப்படவில்லை அல்லது முக்கியமற்றதாக இருந்தால், E11, E22 போன்றவை. குறுக்குவெட்டு மாற்றங்கள் c1 − v2, c2 − v1 போன்றவை இருமுனை-தடைசெய்யப்பட்டவை, எனவே அவை மிகவும் பலவீனமானவை, ஆனால் அவை குறுக்கு-துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியியல் வடிவவியலைப் பயன்படுத்தி காணப்பட்டிருக்கலாம். வான் ஹோவ் ஒற்றுமைகளுக்கு இடையிலான ஆற்றல்கள் நானோகுழாய் கட்டமைப்பைப் பொறுத்தது. எனவே இந்த கட்டமைப்பை மாற்றுவதன் மூலம், கார்பன் நானோகுழாயின் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் பண்புகளை ஒருவர் சரிசெய்ய முடியும். பாலிமர்-சிதறடிக்கப்பட்ட சிஎன்டிகளின் புற ஊதா ஒளியைப் பயன்படுத்தி இத்தகைய சிறந்த ட்யூனிங் சோதனை ரீதியாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. ஒளியியல் மாற்றங்கள் மிகவும் கூர்மையானவை (~ 10 மீவி) மற்றும் வலுவானவை. இதன் விளைவாக, சில (n, m) குறியீடுகளைக் கொண்ட நானோகுழாய்களைத் தேர்ந்தெடுத்துத் தூண்டுவதும், தனிப்பட்ட நானோகுழாய்களிலிருந்து ஒளியியல் சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிவதும் ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது. கட்டௌரா பிளாட் சில (n, m) குறியீடுகளைக் கொண்ட கார்பன் நானோகுழாய்களின் பட்டை கட்டமைப்பை எளிதாக கணக்கிட முடியும். இந்த கணக்கீடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு கோட்பாட்டு வரைபடம் 1999 ஆம் ஆண்டில் ஹிரோமிகி கட்டௌராவால் சோதனை கண்டுபிடிப்புகளை பகுத்தறிவதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டது. ஒரு கட்டௌரா பிளாட் நானோகுழாய் விட்டம் மற்றும் விட்டம் வரம்பில் உள்ள அனைத்து நானோகுழாய்களுக்கும் அதன் பேண்ட்கேப் ஆற்றல்களை தொடர்புபடுத்துகிறது. கட்டௌரா நிலப்பரப்பின் ஒவ்வொரு கிளையின் ஊசலாடும் வடிவமும் எஸ். டபிள்யூ. என். டி பண்புகளின் உள்ளார்ந்த வலுவான சார்பை அதன் விட்டத்தை விட (என், எம்) குறியீட்டில் பிரதிபலிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, (10,1) மற்றும் (8,3) குழாய்கள் கிட்டத்தட்ட ஒரே விட்டம் கொண்டவை, ஆனால் மிகவும் மாறுபட்ட பண்புகளைக் கொண்டுள்ளனஃ முந்தையது ஒரு உலோகம், ஆனால் பிந்தையது ஒரு குறைக்கடத்தி. ஆப்டிகல் பண்புகள் கார்பன் நானோகுழாய்களில் ஆப்டிகல் உறிஞ்சுதல் ஆப்டிகல் உறிஞ்சுதல் வழக்கமான 3D பொருட்களில் உறிஞ்சுதலில் இருந்து வேறுபடுகிறது, இது உறிஞ்சுதல் வரம்பிற்கு பதிலாக கூர்மையான சிகரங்கள் (1D நானோகுழாய்கள்) இருப்பதன் மூலம் உறிஞ்சப்படுகிறது, அதைத் தொடர்ந்து உறிஞ்சுதல் அதிகரிப்பு (பெரும்பாலான 3D திடப்பொருட்கள்). நானோகுழாய்களில் உறிஞ்சுதல் என்பது v2 இலிருந்து c2 (ஆற்றல் E22) அல்லது v1 இலிருந்து c1 (E11) நிலைகளுக்கு மின்னணு மாற்றங்களிலிருந்து உருவாகிறது. மாற்றங்கள் ஒப்பீட்டளவில் கூர்மையானவை மற்றும் நானோகுழாய் வகைகளை அடையாளம் காண பயன்படுத்தப்படலாம். அதிகரித்து வரும் ஆற்றலுடன் கூர்மை மோசமடைகிறது என்பதையும், பல நானோகுழாய்கள் மிகவும் ஒத்த E22 அல்லது E11 ஆற்றல்களைக் கொண்டுள்ளன என்பதையும் கவனியுங்கள், இதனால் உறிஞ்சுதல் நிறமாலையில் குறிப்பிடத்தக்க ஒன்றுடன் ஒன்று நிகழ்கிறது. ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸ் மேப்பிங் அளவீடுகளில் இந்த ஒன்றுடன் ஒன்று தவிர்க்கப்படுகிறது (கீழே காண்க), இது ஒன்றுடன் ஒன்று மாற்றங்களின் கலவையின் பதிலாக தனிப்பட்ட (E22, E11) ஜோடிகளை அடையாளம் காட்டுகிறது. நானோகுழாய்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகள், கட்டுதல் போன்றவை, ஒளியியல் கோடுகளை விரிவுபடுத்துகின்றன. தொகுப்பு ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸை வலுவாக பாதிக்கும் அதே வேளையில், இது ஒளியியல் உறிஞ்சுதல் மற்றும் ராமன் சிதறல் ஆகியவற்றில் மிகவும் பலவீனமான விளைவைக் கொண்டுள்ளது. இதன் விளைவாக, பிந்தைய இரண்டு நுட்பங்களுக்கான மாதிரி தயாரிப்பு ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது. கார்பன் நானோகுழாய் பொடிகளின் தரத்தை அளவிட ஒளியியல் உறிஞ்சுதல் வழக்கமாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. நானோகுழாய் தொடர்பான சிகரங்கள், பின்னணி மற்றும் பை-கார்பன் சிகரத்தின் தீவிரத்தின் அடிப்படையில் ஸ்பெக்ட்ரம் பகுப்பாய்வு செய்யப்படுகிறது; பிந்தைய இரண்டும் பெரும்பாலும் மாசுபட்ட மாதிரிகளில் நானோகுழாய் அல்லாத கார்பனில் இருந்து உருவாகின்றன. இருப்பினும், கிட்டத்தட்ட ஒற்றை சிராலிட்டி செமிகண்டக்டிங் நானோகுழாய்களை நெருக்கமாக நிரம்பிய வான் டெர் வால்ஸ் மூட்டைகளாக திரட்டுவதன் மூலம் உறிஞ்சுதல் பின்னணி இன்டர்ட்யூப் சார்ஜ் பரிமாற்றத்திலிருந்து உருவாகும் இலவச கேரியர் மாற்றத்திற்கு காரணமாக இருக்கலாம் என்று சமீபத்தில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு கருப்புப் பொருளாக கார்பன் நானோகுழாய்கள் ஒரு சிறந்த கருப்புப் பொருள் 1.0 உமிழ்வு அல்லது உறிஞ்சுதலைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், இது நடைமுறையில், குறிப்பாக பரந்த நிறமாலை வரம்பில் அடைய கடினமாக உள்ளது. ஒற்றை-சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்களின் செங்குத்தாக சீரமைக்கப்பட்ட "காடுகள்" தொலைதூர புற ஊதா (200 நானோமீட்டர்) முதல் தொலைதூர அகச்சிவப்பு (200 மைக்ரோமீட்டர்) அலைநீளங்கள் வரை 0.98-0.99 உறிஞ்சுதல்களைக் கொண்டிருக்கலாம். இந்த எஸ். டபிள்யூ. என். டி காடுகள் (பக்பேப்பர்) சூப்பர்-வளர்ச்சி சிவிடி முறையால் சுமார் 10 மைக்ரோமீட்டர் உயரத்திற்கு வளர்க்கப்பட்டன. இந்த கட்டமைப்புகளால் வலுவான ஒளி உறிஞ்சுதலுக்கு இரண்டு காரணிகள் பங்களிக்கக்கூடும்ஃ (i) சிஎன்டி சிராலிட்டிகளின் விநியோகம் தனிப்பட்ட சிஎன்டி-களுக்கு பல்வேறு பேண்ட்கேப்களை ஏற்படுத்தியது. இவ்வாறு பிராட்பேண்ட் உறிஞ்சுதலுடன் ஒரு கலவை பொருள் உருவாக்கப்பட்டது. (ii) பல பிரதிபலிப்புகள் காரணமாக அந்த காடுகளில் ஒளி சிக்கிக் கொள்ளலாம். ஒளிச்சேர்க்கை ஒளிரும் ஒளிச்சேர்க்கை (ஒளிரும் ஒளிச்சேர்க்கை) ஒற்றை சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்களை குறைக்கடத்தும் ஒளிச்சேர்க்கை மீது அருகிலுள்ள அகச்சிவப்பு ஒளியை வெளியிடுகிறது, இது ஒளிரும் ஒளிச்சேர்க்கை அல்லது ஒளிரும் ஒளிச்சேர்க்கை (பி. எல்.) என மாற்றாக விவரிக்கப்படுகிறது. பி. எல் இன் கிளர்ச்சி பொதுவாக பின்வருமாறு நிகழ்கிறதுஃ ஒரு நானோகுழாயில் உள்ள ஒரு எலக்ட்ரான் எஸ் 22 மாற்றம் வழியாக கிளர்ச்சி ஒளியை உறிஞ்சி, ஒரு எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடியை (எக்ஸிடான்) உருவாக்குகிறது. எலக்ட்ரான் மற்றும் துளை இரண்டும் முறையே c2 முதல் c1 வரை மற்றும் v2 முதல் v1 நிலைகள் வரை விரைவாக (ஃபோனான்-உதவி செயல்முறைகள் மூலம்) ஓய்வெடுக்கின்றன. பின்னர் அவை c1 − v1 மாற்றத்தின் மூலம் மீண்டும் இணைகின்றன, இதன் விளைவாக ஒளி உமிழ்வு ஏற்படுகிறது. உலோகக் குழாய்களில் எக்ஸைட்டோனிக் ஒளிரும் தன்மையை உற்பத்தி செய்ய முடியாது. அவற்றின் எலக்ட்ரான்கள் உற்சாகமாக இருக்கலாம், இதனால் ஒளியியல் உறிஞ்சப்படுகிறது, ஆனால் துளைகள் உடனடியாக உலோகத்தில் கிடைக்கும் பல எலக்ட்ரான்களில் மற்ற எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படுகின்றன. எனவே, தூண்டுதல்கள் எதுவும் உற்பத்தி செய்யப்படுவதில்லை. எஸ். டபிள்யூ. என். டி. யின் ஒளிமின்னழுத்தத்தின் முக்கிய பண்புகள், அதே போல் ஒளியியல் உறிஞ்சுதல் மற்றும் ராமன் சிதறல் ஆகியவை குழாய் அச்சில் நேரியல் துருவப்படுத்தப்படுகின்றன. இது நேரடி நுண்ணோக்கி கண்காணிப்பு இல்லாமல் எஸ். டபிள்யூ. என். டி. களின் நோக்குநிலையைக் கண்காணிக்க அனுமதிக்கிறது. பிஎல் விரைவானதுஃ தளர்வு பொதுவாக 100 பைக்கோ விநாடிகளுக்குள் நிகழ்கிறது. பிஎல் செயல்திறன் முதலில் குறைவாக இருப்பது கண்டறியப்பட்டது (~0.01%), ஆனால் பின்னர் ஆய்வுகள் மிக அதிக குவாண்டம் விளைச்சலை அளவிட்டன. நானோகுழாய்களின் கட்டமைப்பு தரம் மற்றும் தனிமைப்படுத்தலை மேம்படுத்துவதன் மூலம், உமிழ்வு செயல்திறன் அதிகரித்தது. சாய்வு மையவிலக்கு மூலம் விட்டம் மற்றும் நீளம் மூலம் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட நானோகுழாய்களில் 1 சதவீதம் குவாண்டம் விளைச்சல் பதிவாகியுள்ளது, மேலும் கரைசலில் தனிப்பட்ட நானோகுழாய்களை தனிமைப்படுத்துவதற்கான செயல்முறையை மேம்படுத்துவதன் மூலம் இது மேலும் 20 சதவீதமாக அதிகரிக்கப்பட்டது. பி. எல் இன் நிறமாலை வரம்பு மிகவும் அகலமானது. நானோகுழாய் கட்டமைப்பைப் பொறுத்து உமிழ்வு அலைநீளம் 0.8 முதல் 2.1 மைக்ரோமீட்டர்கள் வரை மாறுபடும். ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரம் இன்டர்ட்யூப் எக்ஸிடான் டன்னலிங்குடன் ஒத்துப்போகும் பிளவுகளைக் காட்டுவதால், ஒற்றை சிராலிட்டி மூட்டைகளில் பல நானோகுழாய்களில் எக்ஸிடான்கள் வெளிப்படையாக இடமாற்றம் செய்யப்படுகின்றன. நானோகுழாய்களுக்கு இடையிலான அல்லது ஒரு நானோகுழாய்க்கும் மற்றொரு பொருளுக்கும் இடையிலான தொடர்பு பி. எல். ஐத் தணிக்கலாம் அல்லது அதிகரிக்கலாம். பல சுவர் கொண்ட கார்பன் நானோகுழாய்களில் பி. எல் எதுவும் காணப்படவில்லை. இரட்டை சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்களில் இருந்து பி. எல் தயாரிக்கும் முறையை வலுவாக சார்ந்துள்ளதுஃ சி. வி. டி வளர்ந்த டி. டபிள்யூ. சி. என். டி. க்கள் உள் மற்றும் வெளிப்புற குண்டுகளிலிருந்து உமிழ்வைக் காட்டுகின்றன. இருப்பினும், ஃபுல்லரீன்களை எஸ். டபிள்யூ. என். டி. களில் இணைப்பதன் மூலமும், அனீலிங் செய்வதன் மூலமும் உற்பத்தி செய்யப்படும் டி. டபிள்யூ. சி. என். டி. க்கள் வெளிப்புற குண்டுகளிலிருந்து மட்டுமே பி. எல். ஐக் காட்டுகின்றன. அடி மூலக்கூறில் இருக்கும் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட எஸ். டபிள்யூ. என். டி-க்கள் மிகவும் பலவீனமான பி. எல்-ஐக் காட்டுகின்றன, இது சில ஆய்வுகளில் மட்டுமே கண்டறியப்பட்டுள்ளது. அடி மூலக்கூறிலிருந்து குழாய்களைப் பிரிப்பது பி. எல்-ஐ கடுமையாக அதிகரிக்கிறது. (S22, S11) பி. எல் சிகரங்களின் நிலை நானோகுழாய் சூழலில் (காற்று, சிதறல் போன்றவை) சற்று (2 சதவீதத்திற்குள்) சார்ந்துள்ளது. இருப்பினும், மாற்றம் (n, m) குறியீட்டைப் பொறுத்தது, இதனால் முழு பி. எல் வரைபடமும் மாறுவது மட்டுமல்லாமல், சிஎன்டி ஊடகத்தை மாற்றுவதிலும் வளைகிறது. ராமன் சிதறல் ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி நல்ல இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறன் (~ 0.5 மைக்ரோமீட்டர்கள்) மற்றும் உணர்திறன் (ஒற்றை நானோகுழாய்கள்) ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது; இதற்கு குறைந்தபட்ச மாதிரி தயாரிப்பு மட்டுமே தேவைப்படுகிறது, மேலும் இது தகவலறிந்தது. இதன் விளைவாக, ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி அநேகமாக கார்பன் நானோகுழாய் குணாதிசயத்தின் மிகவும் பிரபலமான நுட்பமாகும். எஸ். டபிள்யூ. என். டி. களில் ராமன் சிதறல் எதிரொலிக்கிறது, அதாவது, உற்சாகமான லேசர் ஆற்றலுக்கு சமமான பேண்ட்கேப்களில் ஒன்றைக் கொண்ட குழாய்கள் மட்டுமே ஆராயப்படுகின்றன. கீழே விவாதிக்கப்பட்டபடி, பல சிதறல் முறைகள் எஸ். டபிள்யூ. என். டி ஸ்பெக்ட்ரத்தில் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸ் மேப்பிங்கைப் போலவே, கிளர்ச்சி ஒளியின் ஆற்றலை ராமன் அளவீடுகளில் ஸ்கேன் செய்யலாம், இதனால் ராமன் வரைபடங்களை உருவாக்கலாம். அந்த வரைபடங்களில் (n, m) குறியீடுகளை தனித்துவமாக அடையாளம் காணும் ஓவல் வடிவ அம்சங்களும் உள்ளன. பி. எல். க்கு மாறாக, ராமன் மேப்பிங் செமிகண்டக்டிங் மட்டுமல்லாமல் உலோகக் குழாய்களையும் கண்டறிகிறது, மேலும் இது பி. எல். ஐ விட நானோகுழாய் தொகுப்புக்கு குறைவான உணர்திறன் கொண்டது. இருப்பினும், ஒரு ட்யூனபிள் லேசர் மற்றும் ஒரு பிரத்யேக ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரின் தேவை ஒரு வலுவான தொழில்நுட்ப தடையாக உள்ளது. ரேடியல் சுவாச முறை (ஆர். பி. எம்) நானோகுழாயின் ரேடியல் விரிவாக்கம்-சுருக்கத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது. எனவே, அதன் அதிர்வெண் νRBM (cm−1 இல்) நானோகுழாய் விட்டம் d ஐப் பொறுத்தது, νRBM A/d + B (இதில் A மற்றும் B மாறிலிகள் நானோகுழாய் இருக்கும் சூழலைப் பொறுத்தது. எடுத்துக்காட்டாக, தனிப்பட்ட நானோகுழாய்களுக்கு B = 0.) (நானோமீட்டர்களில்) மற்றும் எஸ். டபிள்யூ. என். டி அல்லது டி. டபிள்யூ. என். டி என மதிப்பிடப்படலாம், இது ஆர். பி. எம் நிலையில் இருந்து சிஎன்டி விட்டத்தைக் கண்டறிய மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும். வழக்கமான ஆர். பி. எம் வரம்பு 100-350 cm−1 ஆகும். ஆர். பி. எம் தீவிரம் குறிப்பாக வலுவாக இருந்தால், அதன் பலவீனமான இரண்டாவது ஓவர்டோனை இரட்டை அதிர்வெண்ணில் காணலாம். கட்டுதல் முறை கட்டுதல் முறை என்பது ஆர். பி. எம் இன் ஒரு சிறப்பு வடிவமாகும், இது எஸ். டபிள்யூ. என். டி. களின் தொகுப்பில் உள்ள கூட்டு அதிர்வுகளிலிருந்து தோன்றுவதாகக் கூறப்படுகிறது. ஜி முறை மற்றொரு மிக முக்கியமான முறை ஜி முறை (கிராஃபைட்டிலிருந்து ஜி) ஆகும். இந்த முறை கார்பன் அணுக்களின் சமதள அதிர்வுகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது மற்றும் பெரும்பாலான கிராஃபைட் போன்ற பொருட்களில் உள்ளது. எஸ். டபிள்யூ. என். டி. யில் உள்ள ஜி பேண்ட் கிராஃபைட்டுடன் (1580 செமீ-1) ஒப்பிடுகையில் குறைந்த அதிர்வெண்களுக்கு மாற்றப்பட்டு பல சிகரங்களாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது. பிளவு முறை மற்றும் தீவிரம் குழாய் அமைப்பு மற்றும் கிளர்ச்சி ஆற்றலைப் பொறுத்தது; ஆர். பி. எம் பயன்முறையுடன் ஒப்பிடும்போது மிகக் குறைந்த துல்லியத்துடன், குழாய் விட்டம் மற்றும் குழாய் உலோகமா அல்லது குறைக்கடத்தலா என்பதை மதிப்பிடுவதற்கு அவற்றைப் பயன்படுத்தலாம். டி முறை டி முறை அனைத்து கிராஃபைட் போன்ற கார்பன்களிலும் உள்ளது மற்றும் கட்டமைப்பு குறைபாடுகளிலிருந்து உருவாகிறது. எனவே, ஜி/டி முறைகளின் விகிதம் வழக்கமாக கார்பன் நானோகுழாய்களின் கட்டமைப்பு தரத்தை அளவிட பயன்படுத்தப்படுகிறது. உயர்தர நானோகுழாய்கள் இந்த விகிதத்தை 100 க்கும் கணிசமாக அதிகமாகக் கொண்டுள்ளன. நானோகுழாயின் குறைந்த செயல்பாட்டில், ஜி/டி விகிதம் கிட்டத்தட்ட மாறாமல் உள்ளது. இந்த விகிதம் ஒரு நானோகுழாயின் செயல்பாட்டைப் பற்றிய ஒரு யோசனையை வழங்குகிறது. ஜி 'முறை இந்த முறையின் பெயர் தவறாக வழிநடத்துகிறதுஃ கிராஃபைட்டில், இந்த முறை பொதுவாக ஜி முறைக்குப் பிறகு இரண்டாவது வலுவானது என்பதால் இது வழங்கப்படுகிறது. இருப்பினும், இது உண்மையில் குறைபாட்டால் தூண்டப்பட்ட டி பயன்முறையின் இரண்டாவது ஓவர்டோன் ஆகும் (எனவே தர்க்கரீதியாக டி 'என்று பெயரிடப்பட வேண்டும்). வெவ்வேறு தேர்வு விதிகள் காரணமாக அதன் தீவிரம் டி பயன்முறையை விட வலுவானது. குறிப்பாக, டி முறை சிறந்த நானோகுழாயில் தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது மற்றும் தூண்டப்படுவதற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட கோண உந்தத்தின் ஃபோனானை வழங்கும் ஒரு கட்டமைப்பு குறைபாடு தேவைப்படுகிறது. இதற்கு மாறாக, ஜி 'முறை ஒரு "சுய-அழிக்கும்" ஜோடி ஃபோனான்களை உள்ளடக்கியது, எனவே குறைபாடுகள் தேவையில்லை. ஜி 'பயன்முறையின் நிறமாலை நிலை விட்டத்தைப் பொறுத்தது, எனவே இது எஸ். டபிள்யூ. என். டி விட்டத்தை மதிப்பிடுவதற்கு தோராயமாக பயன்படுத்தப்படலாம். குறிப்பாக, ஜி 'முறை இரட்டை சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்களில் ஒரு இரட்டை, ஆனால் இரட்டை பெரும்பாலும் கோடு விரிவாக்கம் காரணமாக தீர்க்கப்படவில்லை. ~ 1750 செமீ-1 இல் ஆர்பிஎம் + ஜி பயன்முறையின் கலவை போன்ற பிற மேலோட்டங்கள் சிஎன்டி ராமன் ஸ்பெக்ட்ராவில் அடிக்கடி காணப்படுகின்றன. இருப்பினும், அவை குறைவான முக்கியத்துவம் வாய்ந்தவை மற்றும் இங்கே கருத்தில் கொள்ளப்படவில்லை. ஆன்டி-ஸ்டோக்ஸ் சிதறல் மேற்கண்ட அனைத்து ராமன் முறைகளையும் ஸ்டோக்ஸ் மற்றும் ஆன்டி-ஸ்டோக்ஸ் சிதறல் என இரண்டிலும் காணலாம். மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, சிஎன்டிகளிலிருந்து ராமன் சிதறல் இயற்கையில் எதிரொலிக்கிறது, அதாவது. பேண்ட் இடைவெளி ஆற்றல் லேசர் ஆற்றலைப் போலவே இருக்கும் குழாய்கள் மட்டுமே உற்சாகப்படுத்தப்படுகின்றன. அந்த இரண்டு ஆற்றல்களுக்கும் இடையிலான வேறுபாடு, இதனால் தனிப்பட்ட குழாய்களின் பேண்ட் இடைவெளி, ஸ்டோக்ஸ்/ஆன்டி-ஸ்டோக்ஸ் கோடுகளின் தீவிர விகிதத்திலிருந்து மதிப்பிடப்படலாம். இருப்பினும் இந்த மதிப்பீடு வெப்பநிலை காரணியை (போல்ட்ஸ்மேன் காரணி) நம்பியுள்ளது, இது பெரும்பாலும் தவறாக கணக்கிடப்படுகிறது-அளவீட்டில் ஒரு கவனம் செலுத்தப்பட்ட லேசர் கற்றை பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரியின் ஒட்டுமொத்த வெப்பநிலையை மாற்றாமல் நானோகுழாய்களை உள்ளூரில் சூடாக்க முடியும். ரேலே சிதறல் கார்பன் நானோகுழாய்கள் மிகப் பெரிய விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது அவற்றின் நீளம் அவற்றின் விட்டத்தை விட மிகப் பெரியது. இதன் விளைவாக, கிளாசிக்கல் மின்காந்தக் கோட்பாட்டிலிருந்து எதிர்பார்க்கப்பட்டபடி, நேரான சிஎன்டிகளால் நெகிழ்வான ஒளி சிதறல் (அல்லது ரேலே சிதறல்) அனிசோட்ரோபிக் கோண சார்பைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அதன் நிறமாலையிலிருந்து, தனிப்பட்ட நானோகுழாய்களின் பட்டை இடைவெளிகளைக் கண்டறியலாம். ரேலே சிதறலின் மற்றொரு வெளிப்பாடு "ஆண்டெனா விளைவு" ஆகும், ஒரு அடி மூலக்கூறில் நிற்கும் நானோகுழாய்களின் வரிசை பிரதிபலித்த ஒளியின் குறிப்பிட்ட கோண மற்றும் நிறமாலை விநியோகங்களைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அந்த இரண்டு விநியோகங்களும் நானோகுழாயின் நீளத்தைப் பொறுத்தது. பயன்பாடுகள் ஒளி உமிழும் டையோட்கள் (எல். ஈ. டி) மற்றும் ஒற்றை நானோகுழாயை அடிப்படையாகக் கொண்ட புகைப்படக் கண்டறிதல்கள் ஆய்வகத்தில் தயாரிக்கப்பட்டுள்ளன. அவற்றின் தனித்துவமான அம்சம் செயல்திறன் அல்ல, இது இன்னும் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது, ஆனால் உமிழ்வு மற்றும் ஒளியைக் கண்டறிவதற்கான அலைநீளத்தில் குறுகிய தேர்ந்தெடுப்பு மற்றும் நானோகுழாய் கட்டமைப்பின் மூலம் அதன் சிறந்த ட்யூனிங்கின் சாத்தியம். கூடுதலாக, போலோமீட்டர் மற்றும் ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் நினைவக சாதனங்கள் ஒற்றை சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்களின் குழுக்களில் உணரப்பட்டுள்ளன. ஒரு மாதிரியில் அரை கடத்தல் நானோகுழாய் இனங்களின் அளவை அளவிடுவதற்கு வகைப்படுத்தல் நோக்கங்களுக்காக ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸ் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நானோகுழாய்கள் பொருத்தமான இரசாயன முகவர் ("சிதறல்") பயன்படுத்தி தனிமைப்படுத்தப்படுகின்றன (சிதறடிக்கப்படுகின்றன). பின்னர் பிஎல் அளவிடப்படுகிறது, கிளர்ச்சி மற்றும் உமிழ்வு ஆற்றல்கள் இரண்டையும் ஸ்கேன் செய்து அதன் மூலம் பிஎல் வரைபடத்தை உருவாக்குகிறது. வரைபடத்தில் உள்ள ஓவல்கள் (S22, S11) ஜோடிகளை வரையறுக்கின்றன, அவை ஒரு குழாயின் (n, m) குறியீட்டை தனித்துவமாக அடையாளம் காட்டுகின்றன. வெய்ஸ்மான் மற்றும் பேசிலோவின் தரவு பாரம்பரியமாக அடையாளம் காண பயன்படுத்தப்படுகிறது. உயிரியல் மருத்துவ பயன்பாடுகளில் இமேஜிங் மற்றும் உணர்தல் நோக்கங்களுக்காக நானோகுழாய் ஃப்ளோரசன்ஸ் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. பிஎல் செயல்திறன் உள்ளிட்ட ஒளியியல் பண்புகளை கரிம சாயங்களை (கரோட்டின், லைகோபீன் போன்றவை) இணைப்பதன் மூலம் மாற்றியமைக்கலாம். குழாய்களுக்குள். மூடப்பட்ட சாயத்திற்கும் நானோகுழாய்க்கும் இடையில் திறமையான ஆற்றல் பரிமாற்றம் நிகழ்கிறது-ஒளி சாயத்தால் திறம்பட உறிஞ்சப்படுகிறது மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க இழப்பு இல்லாமல் எஸ். டபிள்யூ. என். டி. க்கு மாற்றப்படுகிறது. எனவே, ஒரு கார்பன் நானோகுழாயின் ஒளியியல் பண்புகளை அதன் உள்ளே சில மூலக்கூறுகளை இணைப்பதன் மூலம் கட்டுப்படுத்த முடியும். தவிர, சுற்றுப்புற நிலைமைகளின் கீழ் நிலையற்றதாக இருக்கும் கரிம மூலக்கூறுகளை தனிமைப்படுத்தவும் வகைப்படுத்தவும் என்கேப்சுலேஷன் அனுமதிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ராமன் ஸ்பெக்ட்ராவை சாயங்களிலிருந்து அளவிடுவது மிகவும் கடினம், ஏனெனில் அவற்றின் வலுவான பி. எல் (செயல்திறன் 100% க்கு அருகில் உள்ளது). இருப்பினும், எஸ். டபிள்யூ. என். டி. களுக்குள் சாய மூலக்கூறுகளை இணைப்பது சாய பி. எல்-ஐ முற்றிலுமாக தணிக்கிறது, இதனால் அவற்றின் ராமன் நிறமாலையை அளவிடவும் பகுப்பாய்வு செய்யவும் அனுமதிக்கிறது. கேத்தோடோலுமினென்சென்ஸ் கேத்தோடோலுமினென்சென்ஸ் (சி. எல்)-எலக்ட்ரான் கற்றை மூலம் தூண்டப்பட்ட ஒளி உமிழ்வு-பொதுவாக தொலைக்காட்சி திரைகளில் காணப்படும் ஒரு செயல்முறையாகும். ஒரு எலக்ட்ரான் கற்றை நன்றாக குவிக்கப்பட்டு ஆய்வு செய்யப்பட்ட பொருள் முழுவதும் ஸ்கேன் செய்யப்படலாம். நானோமீட்டர் அளவிலான இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறனுடன் குறைக்கடத்திகள் மற்றும் நானோ கட்டமைப்புகளில் உள்ள குறைபாடுகளை ஆய்வு செய்ய இந்த நுட்பம் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த நுட்பத்தை கார்பன் நானோகுழாய்களுக்கு பயன்படுத்துவது பயனுள்ளதாக இருக்கும். இருப்பினும், நம்பகமான சிஎல் இல்லை, அதாவது. சில (n, m) குறியீடுகளுக்கு ஒதுக்கப்பட்ட கூர்மையான சிகரங்கள், கார்பன் நானோகுழாய்களில் இருந்து இன்னும் கண்டறியப்பட்டுள்ளன. ஒரு நானோகுழாயுடன் பொருத்தமான மின் தொடர்புகள் இணைக்கப்பட்டிருந்தால், தொடர்புகளிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளை செலுத்துவதன் மூலம் எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகள் (எக்ஸைட்டான்கள்) உருவாக்கப்படலாம். அடுத்தடுத்த கிளர்ச்சி மறுசீரமைப்பு எலக்ட்ரோலுமினென்சென்ஸில் (EL) விளைகிறது. மின்காந்த ஒளி சாதனங்கள் ஒற்றை நானோகுழாய்கள் மற்றும் அவற்றின் மேக்ரோஸ்கோபிக் கூட்டங்களிலிருந்து தயாரிக்கப்பட்டுள்ளன. E11 மற்றும் E22 மாற்றங்களுடன் தொடர்புடைய தனித்துவமான சிகரங்களை வழங்கும் மூன்று மடங்கு-மூன்று மடங்கு அழிவு வழியாக மறுசீரமைப்பு தொடர்வதாகத் தெரிகிறது. பல சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்கள் பல சுவர் கார்பன் நானோகுழாய்கள் (எம். டபிள்யூ. என். டி) பல கூடு ஒற்றை சுவர் குழாய்களைக் கொண்டிருக்கலாம், அல்லது ஒரு கிராஃபீன் துண்டு ஒரு சுருள் போல பல முறை உருட்டப்படலாம். வெவ்வேறு கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட அனைத்து தனிப்பட்ட குண்டுகளின் பங்களிப்புகள் மற்றும் தொடர்புகளால் அவற்றின் பண்புகள் தீர்மானிக்கப்படுவதால் அவற்றைப் படிப்பது கடினம். மேலும், அவற்றை ஒருங்கிணைக்கப் பயன்படுத்தப்படும் முறைகள் மோசமாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டவை மற்றும் குறைபாடுகள் அதிக அளவில் ஏற்படுகின்றன. மேலும் காண்க கார்பன் பக்பேப்பர் கார்பன் நானோகுழாயின் அலோட்ரோப்கள் ஒளிமின்னழுத்தத்தில் கார்பன் நானோகுழாய்களில் கார்பன் நானோகுழாய்கள் கிராஃபீன் ஹிரோமிச்சி கட்டௌரா கார்பன் நானோகுழாய்களின் இயந்திர பண்புகள் கார்பன் நானோகுழாய்களின் நானோஃப்ளவர் சாத்தியமான பயன்பாடுகள் ரெசோனன்ஸ் ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வேதியியல் ஒற்றை-சுவர் நானோகுழாய்களின் வாண்டாப்லாக், 2014 இல் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட ஒரு பொருள்; அறியப்பட்ட கருப்பு பொருட்களில் ஒன்று குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் கார்பன் நானோகுழாய்கள் (இயற்பியலின் புதிய இதழ்) எச். கட்டௌராவின் வெளியீடுகள்-பழையவற்றில் பல பதிவிறக்கம் செய்யக்கூடிய கார்பன் நானோகுழாய் கருப்பு உடல் (ஏஐஎஸ்டி நானோ தொழில்நுட்பம் 2009) கார்பன் நானோகுழாய்கள் கார்பன் நானோகுழாய்கள்