使用光阱控制碳纳米管制造技术

本发明专利技术的实施方案是控制碳纳米管（ＣＮＴ）的技术。激光束被聚焦于流体中的碳纳米管（ＣＮＴ）。ＣＮＴ对捕获频率有响应。通过控制聚焦激光束来操纵ＣＮＴ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施方案涉及半导体领域，并且特别地，涉及纳米技术。技术背景碳纳米管是纳米技术中有前景的元件。它们是和富勒烯(fullerene)相关的结 构，由二维碳原子片圆柱体(graphene cylinder)组成。碳纳米管可以被功能化(通过将 分子的部分(moiety)连到纳米管)，以提高其在溶剂中的溶解性，并控制其与其他分子或 固体材料的亲合性。当前用于纳米管分离的方法是离心以及基于化学亲合性的液相色谱法。捕获在介 电电泳电极的边缘完成。对于纳米管操纵，当前的方法是基于扫描探针显微镜(scanning probemicroscope)和直流(DC)或交流(AC)电场排列(alignment)。对于用于各种应用场 合来讲，这些技术不够精确和灵活。附图说明通过参考下面的描述以及用来说明本专利技术的实施方案的附图，可以最佳地理解本 专利技术的实施方案。在附图中图1是说明在其中可以实践本专利技术的一个实施方案的系统的图。图2是根据本专利技术的一个实施方案说明CNT操纵的图。图3是根据本专利技术的一个可实践的实施方案，说明使用具有不同粘度的层操纵 CNT的图。图4是根据本专利技术的一个实施方案，说明使用偏振激光束操纵CNT的图。具体实施方式本专利技术的实施方案是控制碳纳米管(carbon nanotube,CNT)的技术。激光束被聚 焦于流体中的碳纳米管(CNT)。CNT对捕获频率有响应。通过控制聚焦激光束来操纵CNT。在下列描述中，给出了许多具体细节。但是要理解，无需这些具体细节也可以实践 本专利技术的实施方案。在其他的实例中，为了不使对描述的理解模糊，没有示出公知的电路、 结构和技术。本专利技术的一个实施方案可以被描述为一种过程，它通常被描绘为流程图、流图、结 构图或框图。尽管流程图可以将操作描述为顺序的过程，但是很多操作可以被并行执行或 同时执行。此外，可以重新安排操作的顺序。当过程的操作完成时，所述过程被终止。过程 可以对应于方法、程序、制造或制作的方法，等等。图1是示出系统100的图，在系统100中可以实践本专利技术的一个实施方案。系统 100包括激光器110、光学组件120和流体130。激光器110将激光束125通过光学组件120聚焦到腔130。激光器110可以被控 制为具有很多个工作模式。它可以被控制为具有变化的强度和光学频率。它可以被偏振。光学组件120提供处理激光束125的光学元件。光学元件的实施例包括衍射光学 装置、透镜、望远透镜、光学调制器以及滤光器。光学组件120将激光束125引导到流体130 中的碳纳米管(CNT)。流体130包括多个层或通道的不同流体。它可以被包含在由玻璃或聚合材料制 成的流体通道中或者容器中。流体130包括很多个CNT 1351到135,。CNT可以是单壁 CNT (SffNT)或多壁CNT (MWNT)。CNT可以被功能化。系统100允许以很多种方式控制流体130中的CNT。操纵包括捕获某种类别的 CNT、移动被捕获的CNT、释放被捕获的CNT，以及排列被捕获的CNT。使用激光器110操纵 CNT是基于光偶极子阱(optical dipole trap)的概念。通过在激光束的电场和粒子或分子中诱导的(induced)自发偶极子动量 (spontaneousdipole momentum)之间的相互作用，聚焦激光束能够捕获中性粒子或分子。 中性粒子在激光束的电场中的感生偶极子动量可以被表示为P= ε 0xE(1)其中P是每单位体积的极化强度或偶极子动量，ε C1是自由空间的介电常数，X是 电介质极化率，并且E是电场。势能可以被表示为U = (-1/2) <Ρ · Ε> = (-1/2) ε 0 χ <Ε>2(2)电介质极化率可以以复数形式表示为如下频率的函数χ ( ω ) = χ，( ω ) + χ，，( ω )(3)其中，X，(ω)是实部，并且χ ”(ω)是虚部。当ω < ω。时，χ，(ω) >0，其中ω。是谐振频率。从等式(2)得出，当光强增加时，势能U降低。此外，假设激光束的光强分布是高 斯型的，则粒子容易移动到较高E的区域并被捕获(trap)在激光束的中心。依赖于直径和手性(chirality)，SffNT可以是金属的或半导体。SWNT的电子态密 M (electron density ofstates) fifH^^^J van Hove 胃&白勺丰勾@。)(寸jS白勺 ran Hove 奇点之间的能隙是光学上允许的带间跃迁(inter-band transition)能。通过选择适当的 激光频率或者连续地对激光频率进行调谐，可以捕获某种类型的纳米管。MWNT是多个具有 不同直径和手性的SWNT的组件。MWNT的捕获依赖于其组成，即不同SWNT类型的比例。能 够捕获所有类型的SWNT的激光频率也能够捕获MWNT。还可以使用偏振激光束排列(align)纳米管。 极化强度P可以被分解为平行分量Pp和正交分量P。P = Pp+P。^ Pp = ε 0 χ Ep(4)其中，Ep是E的平行分量。然后，势能可以被表示为U = (-1/2) <Ρ ‘ E> = (-1/2)<Ep>2cos θ(5)其中θ是E和CNT的轴线之间的角度。由上面的等式，E的增加导致U的降低。而且，当ω < ω。 降低导致U的降低。因此，偏振激光束可以捕获并排列CNT。图2是根据本专利技术的一个实施方案说明CNT的操纵的图，偶极子总是平行于纳米管的轴线。X，(ω) > 0 时，θ 的 流体130包括第一层210、缓冲层220和第二层230。三个层210、220和230是层流层(laminar flow layer)。缓冲层220防止CNT在 第一层210和第二层230之间的随机扩散。第一层210包含许多自由CNT ISS1到135N。激光束被聚焦，以俘获(capture)在第一层210中的部位(site) 240处的CNT 135k。激光束被以被称作捕获频率的特定频率聚焦，以选择性地捕获和/或释放对该捕获 频率有响应的CNT 135k。一旦将CNT 135k捕获，则可以通过控制激光束将其移动和释放。为了移动CNT 135k，激光焦点的位置被从部位240改变到第二层230中的部位 250。可以精确地移动激光，因此可以精确地控制CNT 135k的移动。一旦将CNT 135k移动 到新位置，则可将其释放。可以使用许多种方法，在第一层210或第二层230处任意位置(例如部位240或 250)释放捕获的CNT 135k。在第一种方法中，激光器110被简单地关闭，切断激光束。电场 被去除，CNT 135k变成自由的。在第二种方法中，激光束被光学或机械阻挡器所阻挡。在第 三种方法种，通过在光学组件120或激光器110自身中使用滤光器，减小激光强度。在第四 种方法中，激光器110的频率被改变为与捕获频率不同。在第五种方法中，第二层230处的 流体被用具有和第一层210不同的粘度或介电常数的另一种流体代替。在第六种方法中， 激光束跨越液_固界面(例如微流体通道的壁)移动。通过使激光束的扫描和释放CNT的事件同步，捕获、移动和释放CNT可以被连续地 执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：将激光束聚焦于流体中的碳纳米管（ＣＮＴ），所述ＣＮＴ对捕获频率有响应；以及通过控制所述聚焦激光束操纵所述碳纳米管（ＣＮＴ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y张，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]