[00125263]离子束作用下碳纳米管的结构相变研究

该项目主要研究荷能粒子与碳纳米管之间的相互作用及纳米结构相变，掌握在纳米尺度下荷能粒子束与纳米结构的作用规律和结构转换规律，以期实现荷能粒子驱动下新型纳米结构的可控构建。利用中高能量的离子束对处于不同温度的碳纳米管进行辐照，产生了碳洋葱纳米结构，这种碳洋葱结构是在粒子束辐照下形成金刚石结构的中间体，通过观察获得了碳洋葱结构的形成规律及相关的非平衡态相变规律。利用氢等离子体中碳纳米管和非晶碳纳米线对氢原子的化学吸附，改变其中的碳原子轨道成键的杂化方式，在高温和离子束辐照下，形成了金刚石晶核，并观察了金刚石的成核和生长过程，成功实现了碳纳米管向金刚石的相变和超高密度金刚石成核。在此基础上成功实现了小尺寸金刚石纳米线的直接合成，所提出的金刚石纳米线的非晶碳辅助生长机制对金刚石纳米线的生长具有普适性。除此之外，在碳纳米管的生长、分离提纯、退火晶化等方面进行了大量系统的研究工作，如超低温碳纳米管生长、水蒸气对单壁碳纳米管的提纯、以及羟基对碳纳米管的刻蚀效应等；利用高度准直的低能离子束技术并结合双离子束技术成功实现了纳米环、纳米点等阵列材料的可控制备，显示了离子束技术在纳米结构构建中的独特优势。