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第1章 石墨的拉曼光谱学1

1.1 引言1

1.2 对称性和选择规则2

1.3 石墨的拉曼光谱4

1.4 双共振拉曼散射6

1.4.1 线性能带情况6

1.4.2 石墨8

1.4.3 选择规则10

1.4.4 二阶拉曼光谱12

1.4.5 anti-Stokes拉曼散射12

1.5 双共振拉曼散射测量得到声子色散曲线13

1.6 结论15

参考文献16

第2章 非平面石墨的拉曼散射——弧形边，多面体晶体，晶须和石墨锥18

2.1 引言18

2.2 天然石墨晶体边平面的拉曼散射19

2.3 单根石墨晶须的拉曼光谱24

2.4 管状石墨锥的拉曼散射30

2.5 石墨多面体晶体的拉曼散射31

2.6 天然石墨圆锥体的拉曼散射34

2.7 结论36

附：实验的细节37

参考文献37

第3章 拉曼光谱测定碳纳米管的物理性质40

3.1 引言40

3.2 单壁碳纳米管的物理性质41

3.2.1 单壁碳纳米管的单胞42

3.2.2 单壁碳纳米管的倒易空间42

3.2.3 光学跃迁的电子结构和选择规则44

3.2.4 单壁碳纳米管的声子结构45

3.3 一阶单共振拉曼光谱47

3.3.1 选择定则47

3.3.2 呼吸模48

3.3.3 拉曼G模51

3.3.4 偏振分析53

3.4 双共振拉曼谱54

3.4.1 组合模55

3.4.2 无序诱导的光谱特征57

3.5 其他碳纳米管系统的拉曼光谱59

3.6 利用单壁碳纳米管认识石墨60

3.7 小结61

参考文献61

第4章 碳纳米管的共振拉曼光谱64

4.1 引言64

4.2 一阶拉曼散射中的共振65

4.3 高阶共振拉曼散射68

4.4 碳纳米管的双共振过程70

4.4.1 能量移动和缺陷散射机制71

4.4.2 拉曼线型72

4.4.3 拉曼强度73

4.4.4 Stokes和anti-Stokes拉曼谱74

4.4.5 碳纳米管两光学声子的色散75

4.4.6 与双共振相关的电子色散76

4.5 “金属的”光谱与“半导体的”光谱比较77

4.6 D模79

4.7 呼吸模81

4.8 结论82

参考文献82

第5章 单壁碳纳米管的表面增强拉曼散射86

5.1 引言86

5.2 局域光场被剧烈增强时单壁碳纳米管的表面增强拉曼散射，单壁碳纳米管中表面增强拉曼散射效应的“电磁场”贡献88

5.3 碳纳米管和金属载体之间的特殊界面过程：单壁碳纳米管表面增强拉曼散射效应的“化学”贡献92

5.4 结论95

参考文献96

第6章 富勒烯和富勒烯／碳纳米管复合物的拉曼光谱99

6.1 引言99

6.2 富勒烯101

6.2.1 巴基球C60101

6.2.2 高阶富勒烯109

6.2.3 内含式富勒烯的拉曼光谱110

6.3 单壁碳纳米管112

6.3.1 呼吸振动模式112

6.3.2 直径分布确定113

6.3.3 掺杂单壁碳纳米管115

6.4 C60豆荚状结构116

6.4.1 C60豆荚状结构拉曼光谱116

6.4.2 C60含量120

6.4.3 掺杂C60豆荚结构120

6.5 小结123

参考文献124

第7章 碳纳米管基复合材料拉曼光谱128

7.1 碳纳米管：发现、结构和应用128

7.2 碳纳米管复合材料及其性质128

7.3 碳纳米管的拉曼光谱129

7.3.1 碳纳米管的拉曼光谱130

7.3.2 由拉曼光谱确定碳纳米管的存在和状态130

7.4 碳纳米管复合材料的拉曼光谱132

7.4.1 聚合物中碳纳米管取向132

7.4.2 碳纳米管／聚合物的相互作用132

7.4.3 碳纳米管对应力与应变的灵敏度133

7.4.4 不连续部位的应力分布137

7.4.5 纤维-聚合物复合材料模型中对应力成像的偏振拉曼光谱138

7.5 小结140

参考文献140

第8章 共轭分子和材料的拉曼光谱：一维和二维限制效应144

8.1 引言144

8.2 低聚烯和聚乙炔的实验拉曼光谱147

8.3 低聚烯和聚乙炔的振动力场：有效共轭配位理论151

8.4 超越有效共轭配位理论156

8.5 多烯的第一原理计算157

8.6 多环芳香烃和石墨的拉曼光谱161

8.7 无序石墨材料拉曼信号的模型168

8.8 结论169

参考文献170

第9章 碳氢化合物的紫外拉曼光谱173

9.1 引言173

9.2 实验174

9.3 结果与讨论176

9.3.1 碳氢化合物紫外拉曼光谱图库176

9.3.2 波长相关性181

9.3.3 紫外拉曼光谱状态相关性183

9.4 结论185

参考文献185

第10章 无定形、纳米结构、类金刚石碳材料以及纳米金刚石的拉曼光谱187

10.1 引言187

10.2 碳膜分类187

10.3 石墨D和G峰及Kohn反常190

10.4 无氮碳的拉曼光谱193

10.4.1 可见光拉曼光谱193

10.4.2 多波长拉曼光谱198

10.4.3 T峰和sp3含量203

10.4.4 从头算法计算共振拉曼光谱204

10.5 氮化碳的拉曼光谱206

10.6 使用紫外拉曼光谱表征异种原子212

10.7 纳米金刚石的拉曼光谱213

10.8 结论218

参考文献218

第11章 石墨、金刚石及类金刚石碳、富勒烯和碳纳米管的低频拉曼光谱和布里渊光谱221

11.1 分子、晶体和纳米结构的振动动力学和非弹性光学散射221

11.1.1 分子和晶体的振动激发和非弹性散射221

11.1.2 纳米结构的振动激发和非弹性散射222

11.2 声学波和布里渊散射223

11.2.1 声学波及其声子224

11.2.2 非弹性光散射227

11.3 碳材料中的应用230

11.3.1 石墨230

11.3.2 金刚石230

11.3.3 类金刚石碳231

11.3.4 纳米结构无定形碳234

11.3.5 富勒烯和C60晶体235

11.3.6 碳纳米管235

11.4 结论238

参考文献238

第12章 金刚石和掺杂金刚石的拉曼光谱243

12.1 绪言243

12.1.1 引言243

12.1.2 单晶金刚石和金刚石薄膜拉曼光谱244

12.1.3 波长依赖效应：紫外激发246

12.1.4 金刚石和金刚石薄膜的表面增强拉曼光谱249

12.2 拉曼光谱在金刚石科学中的应用252

12.2.1 测量气相化学沉积金刚石中组分纯度和结晶完整性252

12.2.2 应力与压力相关性253

12.2.3 有限晶畴的声子限制效应256

12.2.4 非接触温度测量257

12.2.5 检测缺陷和退火259

12.2.6 掺杂261

12.3 结论265

参考文献265