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　　尤其是碳納米管優異的性質極易受到周圍環境的影響，以往使用混合樣品研究碳納米管的物理性質，往往只能得到樣品中各種結構的平均信息，更無法分析碳納米管的結構與物理性質的關系。因此，表征單根碳納米管的本征物理性質一直是研究人員探究的前沿。例如，在碳納米管的光吸收探測方面，隨著CCD技術的發展和激光強度的提高，探測微小光學信號已經不再是難以解決的問題。然而，在探測和放大單根碳納米管樣品光學信號的同時，剔除襯底和周圍環境的影響，仍然是困難重重。而在碳納米管的熱學性質方面，理論研究證明碳納米管具有極高的熱傳導性能，然而由于測量方法不同，加上所使用的樣品的質量參差不齊和結構不一，實驗上測得碳納米管的熱導值差異很大。除了碳納米管的結構表征，使用非接觸方式測算納米材料的溫度也是必須解決的問題。

　　中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)先進材料與結構分析實驗室“納米材料與介觀物理”研究小組(A05組)，多年來一直致力于碳納米管的制備、物性與應用研究。在以往工作的基礎上，該課題組解思深院士指導的博士生張霄等人發展了一種可逆、持久且無損的單根懸空單壁碳納米管光學可見化與本征物理性質探測的方法(中國發明專利，申請號201410682661.7， 201410681975.5)，最近，與中國科學技術大學宋禮教授、本所SF1組白雪冬研究員、田學增博士、國家納米科學中心齊笑迎博士合作，在單根懸空單壁碳納米管的光學可見化及其本征光學、熱學性質研究中取得重要進展。

　　基于部分懸空的超長碳納米管，通過形成冰-碳納米管微米級直徑異質殼芯結構，使納米級直徑碳納米管的構型在光學顯微鏡下可見。通過使用不同偏振激光照射該異質殼芯結構，根據不同的表面冰層消失現象和電子衍射確定的碳納米管手性，系統研究了單根碳納米管的光吸收截面問題。基于這種激光誘導的部分融化現象，建立了分段的一維穩態熱傳導方程，利用通過碳納米管拉曼G模紅移確定的激光光斑邊緣位置的溫度，以及冰層邊界不變的冰的融化溫度作為邊界條件，結合碳納米管的幾何信息，計算得到不同手性的超長懸空碳納米管的軸向熱導率在2000-6000 W K-1 m-1范圍，接近于理論計算值。相關研究結果發表在(NPG)Light： Science & Applications(2015， 4， e318; DOI： 10.1038/lsa.2015.91.)上。

　　該工作得到了科技部、國家自然科學基金委和中國科學院等項目的支持。

　　圖1 (左圖a， b)部分懸空超長碳納米管樣品作為碳納米管結構-性質測試平臺;(右圖)在窄狹縫處碳納米管結構和手性表征：(a)HRTEM圖像、(c)電子衍射圖和(b)理論模擬結果。

　　圖2 (a)碳管被激光加熱導致表面冰層的融化示意圖;(b-d)不同偏振激光導致表面冰層局部消失情況不同。

　　圖3 用一維穩態熱傳導方程計算得到的多根分立碳納米管的軸向熱導率