Propriétés vibrationnelles et optiques des nanotubes de carbone individuels

La diffusion Raman résonante de la lumière par les nanotubes de carbone est un outil puissant pour l’étude de leurs propriétés physiques et pour leur caractérisation. Les propriétés physiques et la signature Raman des nanotubes de carbone individuels sont liées à leur structure atomique (diamètre et chiralité). Des études au niveau du nanotube individuel sont décisives car la grande disparité des types de nanotubes présents dans les échantillons massifs complique souvent l’interprétation des données.

Nos activités de recherche sont consacrées à la détermination des propriétés intrinsèques des nanotubes de carbone individuels, mono-paroi (SWNT) et double-paroi (DWNT), de structures parfaitement identifiées. Dans ce cadre des expériences pionnières menées dans notre groupe ont consisté à combiner sur un même nanotube de carbone individuel, suspendu et spatialement isolé, des expériences de spectroscopie Raman et de diffraction électronique.

Notre approche globale implique la maitrise de la synthèse de SWNT et DWNT individuels suspendus et spatialement isolés (collaboration IMS-VAST, Vietnam) et l’étude de leurs propriétés intrinsèques en combinant, sur un même nanotube suspendu, des spectroscopies optiques : spectroscopie Raman de résonance, spectroscopie d’absorption optique (collaboration ILM, Lyon), diffusion Rayleigh, photoluminescence, avec une caractérisation structurale (diffraction électronique et microscopie électronique à haute résolution réalisée à l’INA-UNIZAR, Espagne).

Débutée en 2005, cette approche originale a conduit à une compréhension avancée des propriétés vibrationnelles et optiques des SWNTs et DWNTs en relation avec leur structure atomique telles que résumées dans un article de synthèse [1], un chapitre de livre [2] et un article récent [3].

[1] Carbon, vol. 114 p.141-159 (2017)

[2] Handbook Of Carbon Nanomaterials, vol. 10 chap. 10, p.75-112 (2019)

[3] Carbon Vol. 196, p.930-960 (2022)