星际石墨烯

星际空间中的石墨烯陈秀慧导师：李爱根湘潭大学(星际物理与化学学术交流研讨会，大连，2014年7月17日）YoursitehereLOGO主要内容1.星际石墨烯2.石墨烯消光3.结果4.总结与讨论YoursitehereLOGO一、研究背景了解星际尘埃的组成、尺寸、丰度和形状等的途径：星际消光星际辐射星际偏振图1星际消光曲线(D.C.B.Whittet.DustintheGalacticEnvironment,2nded,Brostol:IOP,2003)图2星际弥散介质中的红外辐射谱分布(A.Li,&B.T.Draine.ApJ,554(2001))YoursitehereLOGO一、研究背景[1][1]D.A.García-Hernández,etal.ApJ,737(2011)L30[2]OlivierBerné,&A.G.G.M.Tielens.PNAS,109(2012)401-406YoursitehereLOGO二、课题进展情况尘埃理论模型硅酸盐-石墨-PAHs模型[1]J.C.Weingartner,&B.T.Draine.ApJ,548(2001)296-309[2]Aigen,Li,&B.T.Draine.ApJ,554(2001)778-802图3观测与硅酸盐-石墨-PAHs尘埃模型得到的消光曲线的对比。与星际消光曲线的对比YoursitehereLOGO二、课题进展情况与星际红外辐射的对比Aigen,Li,&B.T.Draine.ApJ,554(2001)778-802图4观测与硅酸盐-石墨-PAHs尘埃模型得到的辐射的对比。YoursitehereLOGO二、课题进展情况理论基础石墨烯的含量上限fc石墨烯的消光曲线∝石墨烯的介电函数[1]H.C.VandeHulst(1957).Lightscatteringbysmallparticle.[2]L.Yang,etal.Phys.Rev.Lett.103,186802(2009)YoursitehereLOGO二、课题进展情况数据处理图6用三个洛伦兹谐振子拟合出的石墨烯的介电函数。[1]F.J.Nelson,etal.Appl.Phys.Lett.97(2010)253110[2]T.Mukai,&C.Koike.Icarus,87(1990)180-187YoursitehereLOGO二、课题进展情况初步结果图70/5ppm石墨烯，理论模型得到的消光曲线与观测结果的对比。YoursitehereLOGO二、课题进展情况图87.5/10ppm石墨烯，理论模型得到的消光曲线与观测结果的对比。结论：星际空间中的石墨烯含量上限为~5-7ppmYoursitehereLOGO三、近期工作PlanarC24~6.6,9.8,20μm有红外谱特征衍生物C24+，C24-有更丰富的红外谱特征[1]D.A.García-Hernández,etal.ApJ,737(2011)L30[2]S.Kuzmin,&W.W.Duley.inpress(arXiv:1103.2989)平面C24比富勒烯C24更稳定石墨烯的红外辐射谱观测与理论计算结果吻合YoursitehereLOGO石墨烯的红外辐射谱对比观测数据，探究“未证认”的红外辐射特征的起源石墨烯的红外辐射谱振动能级的粒子布局数星际条件下受紫外星光激发石墨烯的振动模式三、近期工作JanM.L.Martin,etal.ChemicalPhysicsLetters225,7(1996)YoursitehereLOGO三、近期工作星际空间中的carbonnanotubescarbonnanotubes&星际弥散带(DIBs)(2175Å)[1]Z.Zhou,etal.ApJ638,L105(2006)[2]AigenLi,etal.MNRAS390,L39(2008)[3]H.J.Liu,&C.T.Chan.Phys.Rev.B66,115416(2002)图9图左为石墨烯平面及单壁碳纳米管描述矢量示意图。右图为半径4Å的单壁碳纳米管：a)锯齿型(5,0)管，b)椅型(3,3)管,c)手性(4,2)管。YoursitehereLOGO四、总结与讨论紫外可见光、近红外消光曲线，与观测对比得出含量为5-7ppm石墨烯的红外辐射可能对星际红外辐射某些特征谱带进行解释从石墨烯到碳纳米管（二维到一维）星际空间中的石墨烯总结YoursitehereLOGO四、总结与讨论讨论Q1：石墨烯的消光峰会更接近2175Å吗？理由：石墨烯的吸收峰在某些条件下可以在~5.1eV左右出现，在之后的实验和计算中，也有可能使得这一结果更接近~5.7eV（2175Å）。但是，也有可能实验和理论计算结果与观测结果的差距变得更大。Q2：石墨烯的含量可能与实际的星际石墨烯含量差别较大？理由：不同的地面实验以及计算方法，可能导致得到的石墨烯光学常数有数量上的差异，更何况星际环境十分复杂，我们无法完全预测，此外，我们采用的是尘埃理论模型，与实际的星际尘埃肯定是有区别的。但是在目前的情况下，我们只能采用估算的办法，首先从理论上来证认星际空间中石墨烯可能存在。YoursitehereLOGO