Optical properties of carbon nanotubes
کاربن نینو ٹیوبز کی نظری خصوصیات مادے کی سائنس کے لیے انتہائی متعلقہ ہیں۔ جس طرح سے وہ مواد برقی مقناطیسی تابکاری کے ساتھ تعامل کرتے ہیں وہ بہت سے معاملات میں منفرد ہے، جیسا کہ ان کے مخصوص جذب، فوٹو لومینسینس (فلوروسینس)، اور رمن سپیکٹرم سے ظاہر ہوتا ہے۔ کاربن نینو ٹیوبز منفرد "ایک جہتی" مواد ہیں، جن کے کھوکھلی ریشوں (ٹیوبوں) میں ایک منفرد اور انتہائی ترتیب شدہ جوہری اور الیکٹرانک ڈھانچہ ہوتا ہے، اور اسے طول و عرض کی ایک وسیع رینج میں بنایا جا سکتا ہے۔ قطر عام طور پر 0.4 سے 40 این ایم (یعنی ~ 100 گنا کی حد) تک مختلف ہوتا ہے۔ تاہم، لمبائی پہنچ سکتی ہے، جس کا مطلب لمبائی سے قطر کا تناسب 132,000,000:1 جتنا زیادہ ہے ؛ جو کسی دوسرے مواد سے غیر مساوی ہے۔ نتیجتا، کاربن نینو ٹیوبز کی تمام الیکٹرانک، آپٹیکل، الیکٹرو کیمیکل اور مکینیکل خصوصیات انتہائی انیسوٹروپک (سمت پر منحصر) اور ٹیون ایبل ہیں۔ آپٹکس اور فوٹوونکس میں کاربن نینو ٹیوبز کے استعمال اب بھی دوسرے شعبوں کے مقابلے میں کم ترقی یافتہ ہیں۔ کچھ خصوصیات جو عملی استعمال کا باعث بن سکتی ہیں ان میں ٹیون ایبلٹی اور ویو لینتھ سلیکٹیویٹی شامل ہیں۔ جن ممکنہ ایپلی کیشنز کا مظاہرہ کیا گیا ہے ان میں لائٹ ایمیٹنگ ڈایڈس (ایل ای ڈی)، بولومیٹر اور آپٹو الیکٹرانک میموری شامل ہیں۔ براہ راست استعمال کے علاوہ، کاربن نینو ٹیوبز کی نظری خصوصیات ان کی تیاری اور دیگر شعبوں میں استعمال میں بہت مفید ثابت ہو سکتی ہیں۔ سپیکٹروسکوپک طریقے کاربن نینو ٹیوبز کی نسبتا بڑی مقدار کی فوری اور غیر تباہ کن خصوصیت کا امکان پیش کرتے ہیں، جس سے غیر ٹیوبلر کاربن مواد، ٹیوب کی قسم اور چیرالیٹی، ساختی نقائص، اور بہت سی دوسری خصوصیات کی تفصیلی پیمائش ہوتی ہے جو ان دیگر ایپلی کیشنز سے متعلق ہیں۔ ہندسی ساخت چیرل زاویہ ایک واحد دیوار والے کاربن نینو ٹیوبز (ایس ڈبلیو سی این ٹی) کا تصور گرافین مالیکیول (گریفائٹ کی ایک واحد شیٹ) کی پٹی کے طور پر کیا جا سکتا ہے اور اسے ایک ہموار سلنڈر میں جوڑ دیا جا سکتا ہے۔ نینو ٹیوب کی ساخت کو اس فرضی پٹی کی چوڑائی (یعنی ٹیوب کا دائرہ c یا قطر d) اور ہیکساگونل گرافین لیٹس کے مرکزی ہم آہنگی محوروں سے متعلق پٹی کا زاویہ α سے نمایاں کیا جا سکتا ہے۔ یہ زاویہ، جو 0 سے 30 ڈگری تک مختلف ہو سکتا ہے، ٹیوب کا "چیرل اینگل" کہلاتا ہے۔ (n، m) اشارے متبادل طور پر، ساخت کو دو عدد اشاریہ جات (n، m) کے ذریعے بیان کیا جا سکتا ہے جو اس فرضی پٹی کی چوڑائی اور سمت کو گرافین جالی کے بنیادی حوالہ فریم میں نقاط کے طور پر بیان کرتے ہیں۔ اگر گرافین کے کسی بھی 6 رکنی دائرے کے آس پاس کے ایٹموں کو ترتیب وار 1 سے 6 تک شمار کیا جاتا ہے، تو اس فریم کے دو ویکٹر u اور v بالترتیب ایٹم 1 سے ایٹم 3 اور 5 میں نقل مکانی ہیں۔ ان دونوں ویکٹروں کی لمبائی ایک جیسی ہے، اور ان کی سمتوں میں 60 ڈگری کا فرق ہے۔ اس کے بعد ویکٹر ڈبلیو = این یو + ایم وی کی تشریح گرافین جالی پر غیر رولڈ ٹیوب کے دائرے کے طور پر کی جاتی ہے۔ یہ پٹی کے ایک کنارے پر موجود ہر نقطہ اے 1 کو دوسرے کنارے پر موجود نقطہ اے 2 سے جوڑتا ہے جس کی شناخت اس کے ساتھ کی جائے گی جب پٹی کو لپیٹا جاتا ہے۔ چیرل زاویہ α پھر u اور w کے درمیان کا زاویہ ہے۔ جوڑے (n، m) جو الگ الگ ٹیوب ڈھانچے کو بیان کرتے ہیں وہ ہیں جن میں 0 ≤ m ≤ n اور n> 0 ہیں۔ ٹیوب کی تمام ہندسی خصوصیات، جیسے قطر، چیرل اینگل، اور سمیٹریز کا حساب ان اشاریوں سے لگایا جا سکتا ہے۔ قسم ٹیوب کے الیکٹرانک ڈھانچے کا بھی تعین کرتی ہے۔ خاص طور پر، ٹیوب دھات کی طرح برتاؤ کرتی ہے اگر |m-n | 3 کا ضرب ہے، اور بصورت دیگر سیمی کنڈکٹر کی طرح۔ زگ زگ اور آرم چیئر ٹیوبیں n = m (چیرل اینگل = 30°) والی قسم (n، m) کی ٹیوبوں کو "آرم چیئر" اور m = 0 (چیرل اینگل = 0°) والی ٹیوبوں کو "زگ زگ" کہا جاتا ہے۔ ان ٹیوبوں میں آئینے کی ہم آہنگی ہوتی ہے، اور انہیں سادہ بند راستوں (بالترتیب "زگ زیگ" اور "آرم چیئر" راستوں) کے ڈھیر کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ الیکٹرانک ڈھانچہ کاربن نینو ٹیوبز کی نظری خصوصیات کا تعین بڑی حد تک ان کی منفرد الیکٹرانک ساخت سے ہوتا ہے۔ گرافین جالی کا رول اپ اس ڈھانچے کو ان طریقوں سے متاثر کرتا ہے جو ہندسی ساخت کی قسم (n، m) پر مضبوطی سے منحصر ہوتے ہیں۔ وان ہوو سنگلٹیز ایک جہتی کرسٹل کی ایک خصوصیت یہ ہے کہ ان کی ڈینسٹی آف اسٹیٹس (ڈی او ایس) کی تقسیم توانائی کا ایک مسلسل فعل نہیں ہے، بلکہ یہ آہستہ آہستہ نیچے اترتا ہے اور پھر ایک غیر متزلزل سپائیک میں بڑھتا ہے۔ ان تیز چوٹیوں کو وان ہوو کی انفرادیت کہا جاتا ہے۔ اس کے برعکس، تین جہتی مواد میں مسلسل DOS ہوتا ہے۔ وان ہوو کی انفرادیت کے نتیجے میں کاربن نینو ٹیوبز کی درج ذیل قابل ذکر نظری خصوصیات پیدا ہوتی ہیں: وی 1 − سی 1، وی 2 − سی 2، وغیرہ، سیمی کنڈکٹنگ یا دھاتی نینو ٹیوبز کی حالتوں کے درمیان آپٹیکل ٹرانزیشن ہوتی ہیں اور روایتی طور پر انہیں ایس 11، ایس 22، ایم 11، وغیرہ کے طور پر لیبل کیا جاتا ہے، یا، اگر ٹیوب کی "چالکتا" نامعلوم یا غیر اہم ہے، جیسے ای 11، ای 22، وغیرہ۔ کراس اوور ٹرانزیشن c1 − v2، c2 − v1، وغیرہ، دو قطبی طور پر ممنوع ہیں اور اس طرح انتہائی کمزور ہیں، لیکن ممکنہ طور پر ان کا مشاہدہ کراس پولرائزڈ آپٹیکل جیومیٹری کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا۔ وان ہوو کی یکسانیت کے درمیان توانائیاں نینو ٹیوب کی ساخت پر منحصر ہیں۔ اس طرح اس ڈھانچے کو تبدیل کرکے، کاربن نینو ٹیوب کی آپٹو الیکٹرانک خصوصیات کو ٹیون کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کی باریک ٹیوننگ کا تجرباتی طور پر پولیمر سے پھیلے ہوئے سی این ٹی کی یو وی روشنی کا استعمال کرتے ہوئے مظاہرہ کیا گیا ہے۔ آپٹیکل ٹرانزیشن کافی تیز (~ 10 میگاواٹ) اور مضبوط ہوتی ہیں۔ نتیجتا، بعض (این، ایم) اشاریہ جات والے نینو ٹیوبوں کو منتخب طور پر متحرک کرنا نسبتا آسان ہے، ساتھ ہی انفرادی نینو ٹیوبوں سے نظری اشاروں کا پتہ لگانا بھی آسان ہے۔ کٹورا پلاٹ کاربن نینو ٹیوبز کے بینڈ ڈھانچے کا حساب آسانی سے لگایا جا سکتا ہے جس میں کچھ (n، m) انڈیکس ہوتے ہیں۔ ان حسابات پر مبنی ایک نظریاتی گراف 1999 میں ہیرومیچی کٹورا نے تجرباتی نتائج کو معقول بنانے کے لیے ڈیزائن کیا تھا۔ کٹورا پلاٹ نینو ٹیوب کے قطر اور قطر کی حد میں تمام نینو ٹیوبوں کے لیے اس کی بینڈ گیپ توانائیوں سے متعلق ہے۔ کٹورا پلاٹ کی ہر شاخ کی ارتعاش پذیر شکل ایس ڈبلیو این ٹی خصوصیات کے قطر کے بجائے (این، ایم) انڈیکس پر اندرونی مضبوط انحصار کی عکاسی کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، (10، 1) اور (8، 3) ٹیوبوں کا قطر تقریبا ایک ہی ہے، لیکن بہت مختلف خصوصیات ہیں: سابقہ دھات ہے، لیکن مؤخر الذکر سیمی کنڈکٹر ہے۔ آپٹیکل خصوصیات کاربن نینو ٹیوبز میں آپٹیکل جذب جذب کی حد کے بجائے تیز چوٹیوں (1 ڈی نینو ٹیوبز) کی موجودگی کے ذریعے روایتی 3 ڈی مواد میں جذب سے مختلف ہے جس کے بعد جذب میں اضافہ (زیادہ تر 3 ڈی ٹھوس) ہوتا ہے۔ نینو ٹیوبز میں جذب v2 سے c2 (توانائی E22) یا v1 سے c1 (E11) کی سطحوں وغیرہ میں الیکٹرانک منتقلی سے شروع ہوتا ہے۔ منتقلی نسبتا تیز ہوتی ہے اور اسے نینو ٹیوب کی اقسام کی شناخت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نوٹ کریں کہ تیز رفتار بڑھتی ہوئی توانائی کے ساتھ خراب ہوتی ہے، اور یہ کہ بہت سے نینو ٹیوبز میں E22 یا E11 توانائیاں بہت ملتی جلتی ہوتی ہیں، اور اس طرح جذب سپیکٹر میں نمایاں اوورلیپ ہوتا ہے۔ فوٹو لومینسینس میپنگ پیمائشوں میں اس اوورلیپ سے گریز کیا جاتا ہے (نیچے دیکھیں)، جو اوورلیپڈ ٹرانزیشن کے امتزاج کے بجائے انفرادی (E22، E11) جوڑوں کی شناخت کرتا ہے۔ نینو ٹیوبوں کے درمیان تعاملات، جیسے بنڈلنگ، نظری لکیروں کو وسیع کرتے ہیں۔ اگرچہ بنڈلنگ فوٹو لومینسینس کو مضبوطی سے متاثر کرتی ہے، لیکن اس کا نظری جذب اور رمن بکھرنے پر بہت کمزور اثر پڑتا ہے۔ نتیجتا، مؤخر الذکر دو تکنیکوں کے لیے نمونے کی تیاری نسبتا آسان ہے۔ آپٹیکل جذب معمول کے مطابق کاربن نینو ٹیوب پاؤڈر کے معیار کی مقدار کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ سپیکٹرم کا تجزیہ نینو ٹیوب سے متعلق چوٹیوں، پس منظر اور پائی کاربن چوٹی کی شدت کے لحاظ سے کیا جاتا ہے۔ مؤخر الذکر دو زیادہ تر آلودہ نمونوں میں غیر نینو ٹیوب کاربن سے پیدا ہوتے ہیں۔ تاہم، حال ہی میں یہ دکھایا گیا ہے کہ قریب سے پیک شدہ وین ڈیر والز بنڈلوں میں تقریبا واحد چیرالیٹی سیمی کنڈکٹنگ نینو ٹیوبز کو جمع کرنے سے جذب کے پس منظر کو انٹر ٹیوب چارج ٹرانسفر سے شروع ہونے والی فری کیریئر منتقلی سے منسوب کیا جا سکتا ہے۔ کاربن نینو ٹیوبز بطور بلیک باڈی ایک مثالی بلیک باڈی میں 1 کی اخراج یا جذب ہونا چاہیے، جسے عملی طور پر حاصل کرنا مشکل ہے، خاص طور پر وسیع سپیکٹرم رینج میں۔ سنگل وال کاربن نینو ٹیوبز کے عمودی طور پر منسلک "جنگلات" میں دور الٹرا وایلیٹ (200 این ایم) سے لے کر دور انفراریڈ (200 مائیکرو میٹر) طول موج تک 0.98-0.99 جذب ہو سکتے ہیں۔ یہ ایس ڈبلیو این ٹی جنگلات (بکی پیپر) سپر گروتھ سی وی ڈی طریقہ کار کے ذریعے تقریبا 10 مائیکرو میٹر اونچائی تک اگائے گئے تھے۔ دو عوامل ان ڈھانچوں کے ذریعے روشنی کے مضبوط جذب میں معاون ثابت ہو سکتے ہیں: (i) سی این ٹی چیرالیٹیز کی تقسیم کے نتیجے میں انفرادی سی این ٹیز کے لیے مختلف بینڈ گیپس پیدا ہوئے۔ اس طرح براڈ بینڈ جذب کے ساتھ ایک مرکب مواد تشکیل پایا۔ (ii) ان جنگلات میں روشنی متعدد عکاسی کی وجہ سے پھنس سکتی ہے۔ لومینسینس فوٹو لومینسینس (فلوروسینس) سیمی کنڈکٹنگ سنگل والڈ کاربن نینو ٹیوبز فوٹو ایکسائٹیشن پر قریب اورکت روشنی کا اخراج کرتے ہیں، جسے ایک دوسرے کے ساتھ فلوروسینس یا فوٹو لومینسینس (پی ایل) کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ پی ایل کا جوش عام طور پر مندرجہ ذیل ہوتا ہے: نینو ٹیوب میں ایک الیکٹران ایس 22 منتقلی کے ذریعے جوش و خروش کی روشنی کو جذب کرتا ہے، جس سے الیکٹران ہول جوڑا (ایکسائٹن) بنتا ہے۔ الیکٹران اور سوراخ دونوں تیزی سے آرام کرتے ہیں (فونون کی مدد سے عمل کے ذریعے) بالترتیب c2 سے c1 اور v2 سے v1 حالتوں میں۔ پھر وہ c1 − v1 منتقلی کے ذریعے دوبارہ مل جاتے ہیں جس کے نتیجے میں روشنی کا اخراج ہوتا ہے۔ دھاتی ٹیوبوں میں کوئی محرک روشنی پیدا نہیں کی جا سکتی۔ ان کے الیکٹرانوں کو پرجوش کیا جا سکتا ہے، اس طرح آپٹیکل جذب ہوتا ہے، لیکن دھات میں دستیاب بہت سے الیکٹرانوں میں سے سوراخ فوری طور پر دوسرے الیکٹرانوں سے بھر جاتے ہیں۔ اس لیے کوئی جوش پیدا نہیں ہوتا۔ ایس ڈبلیو این ٹی سے فوٹو لومینسینس کی نمایاں خصوصیات کے ساتھ ساتھ نظری جذب اور رمن بکھرنا، ٹیوب کے محور کے ساتھ لکیری طور پر پولرائزڈ ہے۔ یہ براہ راست خوردبین مشاہدے کے بغیر ایس ڈبلیو این ٹی کی واقفیت کی نگرانی کی اجازت دیتا ہے۔ پی ایل تیز ہے: آرام عام طور پر 100 پکسیکنڈز کے اندر ہوتا ہے۔ پی ایل کی کارکردگی پہلے کم (~0.01%) پائی گئی، لیکن بعد کے مطالعات میں بہت زیادہ کوانٹم پیداوار کی پیمائش کی گئی۔ نینو ٹیوبز کے ساختی معیار اور الگ تھلگ کو بہتر بنانے سے اخراج کی کارکردگی میں اضافہ ہوا۔ گریڈینٹ سینٹری فیوگیشن کے ذریعے قطر اور لمبائی کے لحاظ سے ترتیب دی گئی نینو ٹیوبز میں 1 فیصد کی کوانٹم پیداوار کی اطلاع دی گئی تھی، اور حل میں انفرادی نینو ٹیوبز کو الگ کرنے کے طریقہ کار کو بہتر بنا کر اسے مزید 20 فیصد تک بڑھا دیا گیا تھا۔ پی ایل کی سپیکٹرم رینج کافی وسیع ہے۔ اخراج کی طول موج نینو ٹیوب کی ساخت کے لحاظ سے 0.8 اور 2.1 مائیکرو میٹر کے درمیان مختلف ہو سکتی ہے۔ ایکسائٹن بظاہر واحد چیرالیٹی بنڈلوں میں کئی نینو ٹیوبز پر ڈیلوکلائز ہوتے ہیں کیونکہ فوٹوولومینسینس سپیکٹرم انٹر ٹیوب ایکسائٹن ٹنلنگ کے مطابق تقسیم کو ظاہر کرتا ہے۔ نینو ٹیوبوں کے درمیان یا نینو ٹیوب اور کسی دوسرے مواد کے درمیان تعامل پی ایل کو بجھا سکتا ہے یا بڑھا سکتا ہے۔ کثیر دیوار والے کاربن نینو ٹیوبز میں کوئی پی ایل نہیں دیکھا جاتا ہے۔ ڈبل وال کاربن نینو ٹیوبز سے پی ایل تیاری کے طریقہ کار پر مضبوطی سے انحصار کرتا ہے: سی وی ڈی میں اگائے گئے ڈی ڈبلیو سی این ٹی اندرونی اور بیرونی دونوں خولوں سے اخراج ظاہر کرتے ہیں۔ تاہم، ڈی ڈبلیو سی این ٹی ایس ڈبلیو این ٹی میں فلرینز کو جوڑ کر تیار کیے جاتے ہیں اور اینیلنگ صرف بیرونی خولوں سے پی ایل دکھاتے ہیں۔ سبسٹریٹ پر پڑے الگ تھلگ ایس ڈبلیو این ٹی انتہائی کمزور پی ایل دکھاتے ہیں جس کا پتہ صرف چند مطالعات میں لگایا گیا ہے۔ سبسٹریٹ سے ٹیوبوں کی علیحدگی پی ایل میں زبردست اضافہ کرتی ہے۔ (S22، S11) پی ایل چوٹیوں کی پوزیشن نینو ٹیوب ماحول (ہوا، منتشر وغیرہ) پر قدرے (2 فیصد کے اندر) منحصر ہے۔ تاہم، تبدیلی کا انحصار (این، ایم) انڈیکس پر ہوتا ہے، اور اس طرح پورا پی ایل نقشہ نہ صرف بدلتا ہے، بلکہ سی این ٹی میڈیم کو تبدیل کرنے پر بھی الٹ جاتا ہے۔ رمن بکھرنے والی رمن سپیکٹروسکوپی میں اچھی مقامی ریزولوشن (~ 0.5 مائکرو میٹر) اور حساسیت (سنگل نینو ٹیوبز) ہوتی ہے ؛ اس کے لیے صرف کم سے کم نمونے کی تیاری کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ کافی معلوماتی ہوتی ہے۔ نتیجتا، رمن سپیکٹروسکوپی شاید کاربن نینو ٹیوب کی خصوصیت کی سب سے مقبول تکنیک ہے۔ ایس ڈبلیو این ٹی میں رمن بکھرنا گونج دار ہوتا ہے، یعنی، صرف ان ٹیوبوں کی جانچ کی جاتی ہے جن میں ایک بینڈ گیپ دلچسپ لیزر توانائی کے برابر ہوتا ہے۔ کئی بکھرنے کے طریقے ایس ڈبلیو این ٹی سپیکٹرم پر حاوی ہیں، جیسا کہ ذیل میں بحث کی گئی ہے۔ فوٹو لومینسینس میپنگ کی طرح، ایکسائٹیشن لائٹ کی توانائی کو رمن پیمائش میں اسکین کیا جا سکتا ہے، اس طرح رمن نقشے تیار ہوتے ہیں۔ ان نقشوں میں انڈاکار شکل کی خصوصیات بھی ہوتی ہیں جو (n، m) اشاریہ جات کی منفرد شناخت کرتی ہیں۔ پی ایل کے برعکس، رمن میپنگ نہ صرف سیمی کنڈکٹنگ بلکہ دھاتی ٹیوبوں کا بھی پتہ لگاتا ہے، اور یہ پی ایل کے مقابلے میں نینو ٹیوب بنڈلنگ کے لیے کم حساس ہے۔ تاہم، ٹیون ایبل لیزر اور ایک مخصوص سپیکٹرومیٹر کی ضرورت ایک مضبوط تکنیکی رکاوٹ ہے۔ ریڈیل بریتھنگ موڈ (آر بی ایم) نینو ٹیوب کے ریڈیل توسیع-سکڑنے سے مطابقت رکھتا ہے۔ لہذا، اس کی تعدد νRBM (cm−1 میں) نینو ٹیوب کے قطر d پر منحصر ہے جیسا کہ νRBM A/d + B (جہاں A اور B مستقل ہیں جو اس ماحول پر منحصر ہیں جس میں نینو ٹیوب موجود ہے۔ مثال کے طور پر، انفرادی نینو ٹیوبز کے لیے B = 0۔) (نینو میٹر میں) اور ایس ڈبلیو این ٹی یا ڈی ڈبلیو این ٹی کے لیے اندازہ لگایا جا سکتا ہے، جو آر بی ایم پوزیشن سے سی این ٹی قطر کا اندازہ لگانے میں بہت مفید ہے۔ عام آر بی ایم رینج 100-350 cm−1 ہے۔ اگر آر بی ایم کی شدت خاص طور پر مضبوط ہے، تو اس کی کمزور سیکنڈ اوورٹون کو ڈبل فریکوئنسی پر دیکھا جا سکتا ہے۔ بنڈلنگ موڈ بنڈلنگ موڈ آر بی ایم کی ایک خاص شکل ہے جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ یہ ایس ڈبلیو این ٹی کے بنڈل میں اجتماعی کمپن سے پیدا ہوتا ہے۔ جی موڈ ایک اور بہت اہم موڈ جی موڈ (گریفائٹ سے جی) ہے۔ یہ موڈ کاربن ایٹموں کے پلینر کمپن سے مطابقت رکھتا ہے اور زیادہ تر گریفائٹ جیسے مواد میں موجود ہوتا ہے۔ ایس ڈبلیو این ٹی میں جی بینڈ کو گریفائٹ (1580 سینٹی میٹر−1) کے مقابلے میں کم تعدد میں منتقل کیا جاتا ہے اور اسے کئی چوٹیوں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ تقسیم کا نمونہ اور شدت ٹیوب کی ساخت اور جوش و خروش کی توانائی پر منحصر ہے۔ انہیں استعمال کیا جا سکتا ہے، حالانکہ آر بی ایم موڈ کے مقابلے میں بہت کم درستگی کے ساتھ، ٹیوب کے قطر کا اندازہ لگانے کے لیے اور یہ کہ ٹیوب دھاتی ہے یا سیمی کنڈکٹنگ۔ ڈی موڈ ڈی موڈ تمام گریفائٹ جیسے کاربن میں موجود ہوتا ہے اور ساختی نقائص سے پیدا ہوتا ہے۔ لہذا، جی/ڈی طریقوں کا تناسب روایتی طور پر کاربن نینو ٹیوبز کے ساختی معیار کی مقدار کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اعلی معیار کے نینو ٹیوبز کا یہ تناسب 100 سے نمایاں طور پر زیادہ ہے۔ نینو ٹیوب کی کم فعالیت پر، جی/ڈی تناسب تقریبا غیر تبدیل شدہ رہتا ہے۔ یہ تناسب نینو ٹیوب کی فعالیت کا اندازہ دیتا ہے۔ جی موڈ اس موڈ کا نام گمراہ کن ہے: یہ اس لیے دیا گیا ہے کیونکہ گریفائٹ میں، یہ موڈ عام طور پر جی موڈ کے بعد دوسرا مضبوط ترین ہوتا ہے۔ تاہم، یہ دراصل عیب سے متاثر ڈی موڈ کا دوسرا اوورٹون ہے (اور اس طرح منطقی طور پر اسے ڈی کا نام دیا جانا چاہیے)۔ انتخاب کے مختلف اصولوں کی وجہ سے اس کی شدت ڈی موڈ سے زیادہ مضبوط ہے۔ خاص طور پر، مثالی نینو ٹیوب میں ڈی موڈ ممنوع ہے اور اس کے لیے ایک ساختی عیب کی ضرورت ہوتی ہے، جو ایک مخصوص کونیی مومنٹم کا فونون فراہم کرتا ہے۔ اس کے برعکس، جی 'موڈ میں فونون کی "خود کو ختم کرنے والی" جوڑی شامل ہوتی ہے اور اس طرح نقائص کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ G 'موڈ کی سپیکٹرم پوزیشن قطر پر منحصر ہوتی ہے، لہذا اسے تقریبا ایس ڈبلیو این ٹی قطر کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ خاص طور پر، جی 'موڈ ڈبل وال کاربن نینو ٹیوبز میں ڈبلٹ ہے، لیکن لائن کو وسیع کرنے کی وجہ سے ڈبلٹ اکثر حل نہیں ہوتا ہے۔ دیگر اوورٹونز، جیسے کہ ~ 1750 سینٹی میٹر −1 پر آر بی ایم + جی موڈ کا مجموعہ، اکثر سی این ٹی رمن سپیکٹرم میں دیکھا جاتا ہے۔ تاہم، وہ کم اہم ہیں اور یہاں ان پر غور نہیں کیا جاتا ہے۔ اینٹی اسٹاک بکھرنے والے مذکورہ بالا تمام رمن طریقوں کو اسٹوکس اور اینٹی اسٹاک بکھرنے والے دونوں کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، سی این ٹی سے رمن کا بکھرنا فطرت میں گونجتا ہے، یعنی۔ صرف ایسی نلیاں جن کے بینڈ گیپ کی توانائی لیزر توانائی سے ملتی جلتی ہو وہ پرجوش ہوتی ہیں۔ ان دو توانائیوں کے درمیان فرق، اور اس طرح انفرادی ٹیوبوں کے بینڈ کے فرق کا اندازہ اسٹوکس/اینٹی اسٹوکس لائنوں کی شدت کے تناسب سے لگایا جا سکتا ہے۔ تاہم یہ تخمینہ درجہ حرارت کے عنصر (بولٹزمین عنصر) پر منحصر ہے، جس کا اکثر غلط حساب لگایا جاتا ہے-پیمائش میں ایک فوکسڈ لیزر بیم استعمال کیا جاتا ہے، جو مطالعہ شدہ نمونے کے مجموعی درجہ حرارت کو تبدیل کیے بغیر مقامی طور پر نینو ٹیوبز کو گرم کر سکتا ہے۔ ریلیگ بکھرنے والے کاربن نینو ٹیوبز کا پہلو تناسب بہت بڑا ہوتا ہے، یعنی ان کی لمبائی ان کے قطر سے بہت زیادہ ہوتی ہے۔ نتیجتا، جیسا کہ کلاسیکی برقی مقناطیسی نظریہ سے توقع کی جاتی ہے، سیدھے سی این ٹیز کے ذریعہ لچکدار روشنی بکھرنے (یا ریلیگ بکھرنے) میں انیسوٹروپک کونیی انحصار ہوتا ہے، اور اس کے سپیکٹرم سے، انفرادی نینو ٹیوبز کے بینڈ گیپس کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ ریلیگ بکھرنے کا ایک اور مظہر "اینٹینا اثر" ہے، سبسٹریٹ پر کھڑے نینو ٹیوبز کی ایک صف میں عکاسی شدہ روشنی کی مخصوص کونیی اور سپیکٹرم تقسیم ہوتی ہے، اور یہ دونوں تقسیم نینو ٹیوب کی لمبائی پر منحصر ہوتی ہیں۔ ایپلی کیشنز لیب میں ایک نینو ٹیوب پر مبنی لائٹ ایمیٹنگ ڈایڈس (ایل ای ڈی) اور فوٹو ڈیٹیکٹر تیار کیے گئے ہیں۔ ان کی منفرد خصوصیت کارکردگی نہیں ہے، جو ابھی نسبتا کم ہے، بلکہ اخراج کی طول موج اور روشنی کا پتہ لگانے میں تنگ انتخاب اور نینو ٹیوب ڈھانچے کے ذریعے اس کی باریک ٹیوننگ کا امکان ہے۔ اس کے علاوہ، بولومیٹر اور آپٹو الیکٹرانک میموری ڈیوائسز کو واحد دیوار والے کاربن نینو ٹیوبز کے مجموعوں پر حاصل کیا گیا ہے۔ کسی نمونے میں سیمی کنڈکٹنگ نینو ٹیوب پرجاتیوں کی مقدار کی پیمائش کے لیے خصوصیت کے مقاصد کے لیے فوٹو لومینسینس کا استعمال کیا جاتا ہے۔ نینو ٹیوبز کو انٹر ٹیوب بجھانے کو کم کرنے کے لیے ایک مناسب کیمیائی ایجنٹ ("منتشر") کا استعمال کرتے ہوئے الگ (منتشر) کیا جاتا ہے۔ پھر پی ایل کی پیمائش کی جاتی ہے، حوصلہ افزائی اور اخراج دونوں توانائیوں کو اسکین کیا جاتا ہے اور اس طرح پی ایل کا نقشہ تیار کیا جاتا ہے۔ نقشے میں اوولز (S22، S11) جوڑوں کی وضاحت کرتے ہیں، جو ٹیوب کے (n، m) انڈیکس کی منفرد شناخت کرتے ہیں۔ ویس مین اور باچیلو کا ڈیٹا روایتی طور پر شناخت کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز میں امیجنگ اور سینسنگ کے مقاصد کے لیے نینو ٹیوب فلوروسینس کی تحقیق کی گئی ہے۔ حساسیت آپٹیکل خصوصیات، بشمول پی ایل کی کارکردگی، میں نامیاتی رنگوں (کیروٹین، لائکوپین وغیرہ) کو شامل کرکے ترمیم کی جا سکتی ہے۔ ٹیوبوں کے اندر۔ موثر توانائی کی منتقلی منسلک رنگ اور نینو ٹیوب کے درمیان ہوتی ہے-روشنی کو رنگ کے ذریعے مؤثر طریقے سے جذب کیا جاتا ہے اور بغیر کسی اہم نقصان کے ایس ڈبلیو این ٹی میں منتقل کیا جاتا ہے۔ اس طرح ممکنہ طور پر کاربن نینو ٹیوب کی نظری خصوصیات کو اس کے اندر کچھ مالیکیول کو جوڑ کر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، اینکیپسولیشن نامیاتی مالیکیولز کی علیحدگی اور خصوصیت کی اجازت دیتا ہے جو ماحول کے حالات میں غیر مستحکم ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، رمن سپیکٹرم کو ان کے مضبوط پی ایل (100% کے قریب کارکردگی) کی وجہ سے رنگوں سے ناپنا انتہائی مشکل ہے۔ تاہم، ایس ڈبلیو این ٹی کے اندر ڈائی مالیکیولز کا ان کیپسول ڈائی پی ایل کو مکمل طور پر بجھاتا ہے، اس طرح ان کے رمن سپیکٹرم کی پیمائش اور تجزیہ کی اجازت دیتا ہے۔ کیتھوڈولومینسینس کیتھوڈولومینسینس (سی ایل)-الیکٹران بیم کے ذریعہ پرجوش روشنی کا اخراج-ایک ایسا عمل ہے جو عام طور پر ٹی وی اسکرینوں میں دیکھا جاتا ہے۔ ایک الیکٹران بیم کو باریک مرکوز کیا جا سکتا ہے اور مطالعہ شدہ مواد میں اسکین کیا جا سکتا ہے۔ یہ تکنیک بڑے پیمانے پر نینو میٹر پیمانے کے مقامی ریزولوشن کے ساتھ سیمی کنڈکٹرز اور نینو اسٹرکچرز میں نقائص کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اس تکنیک کو کاربن نینو ٹیوبز پر لاگو کرنا فائدہ مند ہوگا۔ تاہم، کوئی قابل اعتماد سی ایل، یعنی۔ کاربن نینو ٹیوبز سے ابھی تک کچھ (این، ایم) اشاریہ جات کے لیے تفویض کردہ تیز چوٹیوں کا پتہ چلا ہے۔ اگر مناسب برقی رابطے نینو ٹیوب سے منسلک ہوتے ہیں، تو الیکٹران سوراخ کے جوڑے (ایکسائٹن) رابطوں سے الیکٹرانوں اور سوراخوں کو انجیکشن لگا کر پیدا کیے جا سکتے ہیں۔ اس کے بعد کے ایکسائٹن ریکومبینیشن کے نتیجے میں الیکٹرو لومینسینس (ای ایل) ہوتا ہے۔ الیکٹرو لومینسینٹ آلات سنگل نینو ٹیوبز اور ان کی میکروسکوپک اسمبلیوں سے تیار کیے گئے ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ ریکومبینیشن ٹرپلٹ ٹرپلٹ اینہیلیشن کے ذریعے آگے بڑھتی ہے جو E11 اور E22 ٹرانزیشن کے مطابق الگ الگ چوٹیاں دیتی ہے۔ ملٹی والڈ کاربن نانوٹیوبز ملٹی والڈ کاربن نانوٹیوبز (ایم ڈبلیو این ٹی) کئی نیسٹڈ سنگل والڈ ٹیوبوں پر مشتمل ہو سکتے ہیں، یا ایک گرافین کی پٹی کو متعدد بار رول کیا جا سکتا ہے، جیسے ایک سکرول۔ ان کا مطالعہ کرنا مشکل ہے کیونکہ ان کی خصوصیات کا تعین تمام انفرادی خولوں کی شراکت اور تعاملات سے ہوتا ہے، جن کی ساخت مختلف ہوتی ہے۔ مزید برآں، ان کی ترکیب کے لیے استعمال ہونے والے طریقے ناقص طور پر منتخب ہوتے ہیں اور اس کے نتیجے میں نقائص کے زیادہ واقعات ہوتے ہیں۔ مزید دیکھیں کاربن بکی پیپر کے ایلوٹروپس فوٹو وولٹیکس میں کاربن نینو ٹیوب گرافین ہیرومیچی کٹورا کاربن نینو ٹیوبوں کی مکینیکل خصوصیات کاربن نینو ٹیوبوں کی نینو فلاور ممکنہ ایپلی کیشنز گونج رمن سپیکٹروسکوپی منتخب کیمسٹری واحد دیوار والے نینو ٹیوبوں کی وینٹابلاک، جو 2014 میں تیار کیا گیا ایک مادہ ہے ؛ سیاہ ترین مادوں میں سے ایک جانا جاتا ہے حوالہ جات بیرونی روابط کاربن نینو ٹیوبوں (نیو جرنل آف فزکس) پر مفت ڈاؤن لوڈ مضامین کا انتخاب ایچ کٹورا کی اشاعت-بہت سے پرانے ڈاؤن لوڈ کے قابل کاربن نینو ٹیوب بلیک باڈی (اے آئی ایس ٹی نینو ٹیک 2009) کاربن نینو ٹیوب کاربن نینو ٹیوب ہیں۔