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現行的製備技術生產出來的單壁奈米碳管(single-walled carbon nanotube, SWCNT)通常具有不同的捲曲方式，此性質又稱為對掌性(chirality)。奈米碳管的電子性質與對掌性有關，因此對掌性會影響裝置的性質，然而要辨別基板或元件中個別碳管的對掌性卻極為困難。最近，美國研究人員最近提出一套使用反射式偏光顯微鏡(reflective polarized light microscopy)的方法，可望能克服此難題。
SWCNT可視為由具有六角晶格的碳平面捲曲而成，直徑約為1 nm。對掌性指的是晶格相對於碳管對稱軸的方向，它決定了碳管為金屬或半導體性。SWCNT由於擁有極高表面積和絕佳電荷傳輸性質，非常適合用來製作感應器和電晶體等元件，然而目前各種方法造出來的碳管仍免不了是半導性與金屬性碳管的混合物。
最近，加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的Feng Wang與勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)的合作者提出一種辨別碳管對掌性的方法。團隊成員Kaihui Liu解釋，確認對掌性的最佳方式是使用偏光顯微鏡和光譜，原因是偏振光對於系統中光學各向異性極為敏感。然而，奈米碳管受偏振光照射後產生的訊號極為微弱，在背景噪訊的影響下難以測得。
對於光學顯微鏡而言，通常需要大數值孔徑(numerical aperture, NA)的物鏡來探究材料結構的特徵，可是如此一來卻會使通過物鏡的偏振光去極化(depolarized)。該研究團隊藉由分開控制照射物體的光及收集自物體的反射光來克服此問題。Wang解釋，他們使用大數值孔徑的物鏡來收光線以獲得高空間解析度，但使用有效物數值孔徑較小的鏡來照射樣本以確保光源維持高度偏振。
實驗以數值孔徑0.8的物鏡收集奈米碳管所散射之光線，並以超連續譜雷射(supercontinuum laser)產生較為集中的入射光束。此方法使研究人員能獲得數以百計奈米碳管的對掌性質，並能監控如場效電晶體等元件中個別碳管的電子性質。除此之外，此技術可望用來增強各向異性奈米材料的光學對比，此類材料包含石墨烯奈米帶、半導性奈米線和奈米棒，甚至是奈米生物材料如肌動蛋白絲等。
此研究團隊計畫使用該技術觀察奈米碳管中不同的物理和電子過程，譬如電子和聲子的超快動力學。詳見Nature Nanotechnology ｜ doi:10.1038/nnano.2013.227。 |