纳米管 - 发色团杂化体系的光谱性质

最近，研究表明单个功能化了偶氮苯发色团的单壁碳纳米管 (SWNTs) 形成了一类用于光电子学应用的新型杂化纳米材料。在此，我们利用多种实验技术和理论来理解发色团与纳米管之间的结合、取向及耦合性质，所有这些对于未来优化这些杂化材料都至关重要。我们发现，发色团与纳米管之间的结合能强烈依赖于用于将发色团结合到纳米管上的连接体类型，其中芘连接体在加工过程中能使超过 90% 的发色团发生结合。密度泛函理论 (DFT) 计算表明，即使使用了连接体，当发色团平行于纳米管侧壁时，其结合能达到最大；二次谐波产生实验显示，尽管如此，纳米管上的发色团仍存在部分径向取向。我们发现发色团与 SWNTs 之间存在弱电子耦合，这与非共价结合一致。发色团 - 纳米管耦合虽然较弱，但足以猝灭发色团荧光。Stern-Volmer 图呈非线性，支持静态和动态猝灭过程的组合。发色团取向是发色团 - 纳米管光电晶体管的一个重要变量，我们的实验表明有可能进一步优化这一取向自由度。