Нелинейно-оптические среды для лазеров на основе одностенных углеродных нанотрубок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат физико-математических наук Чернов, Александр Игоревич

• Чернов, Александр Игоревич
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Чернов, Александр Игоревич

4

Глава 1.

Нелинейные оптические среды на основе одностенных углеродных нанотрубок (обзор литературы).

1.1 .Одностенные углеродные нанотрубки (ОУН).

1.1.1. Структура ОУН и основные методы синтеза.

1.1.2. Оптические методы исследования ОУН.

1.1.2.1. Электронная структура ОУН.

1.1.2.2. Комбинационное рассеяние света в ОУН.

1.1.2.3. Спектроскопия оптического поглощения ОУН.

1.1.2.4. Флуоресцентная спектроскопия ОУН.

1.2. Среды на основе односгенных углеродных наногрубок.

1.2.1. Создание суспензий одиночных изолированных ОУН.

1.2.2. Создание пленок на основе ОУН.

1.3. Одностенные углеродные нанотрубки с идентичной электронной структурой

1.3.1. Методы разделения ОУН.

1.3.2. Метод градиентного центрифугирования.

1.4. Применение одностенных углеродных нанотрубок в качестве нелинейных оптических элементов в лазерах.

Глава 2.

Материалы и экспериментальные методы.

2.1. Методы синтеза одностенных нанотрубок.

2.2. Методы создания сред на основе одностенных углеродных нанотрубок

2.3. Методика градиентного центрифугирования

2.4. Спектроскопия КР

2.5. Спектроскопия оптического поглощения

2.6. Флуоресцентная спектроскопия.

2.7. Методика г-сканирования

Глава 3.

Оптические свойства сред на основе одностенных углеродных нанотрубок.

3.1. Спектроскопия оптического поглощения и комбинационного рассеяния света сред на основе ОУН.

3.1.1. Обеспечение необходимого рабочего спектрального диапазона.

3.1.2. Влияние окружения на оптические характеристики полимерных сред с распределёнными нанотрубками.

3.1.3. Варьирование величины оптических потерь в полимерных средах с диспергированными нанотрубками.

3.2. Флуоресценция сред с диспергированными индивидуальными ОУН.

3.2.1. Флуоресценция суспензий ОУН.

3.2.2. Флуоресценция ОУН, встроенных в полимерное основание .'.

3.2.3. Флуоресценция покрытий из ОУН, осажденных на кварцевые подложки, не содержащих полимерного основания.

3.2.4. Кинетика фотовозбуждения сред на основе ОУН.

Глава 4.

Выделение и характеризация одностенных углеродных нанотрубок с одинаковой электронной структурой.

4.1. Разделение ОУН по диаметрам, смещение спектрального диапазона поглощения.

4.2. Выделение и характеризация металлических ОУН.

4.3. Выделение и характеризация полупроводниковых ОУН.

4.4. Контроль параметров синтеза с целью получения одинаковых ОУН.

Глава 5.

Среды на основе одностенных углеродных нанотрубок в качестве насыщающихся поглотителей в лазерах.

5.1. Самосинхронизация мод в волоконных лазерах.

Основные результаты.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Нелинейно-оптические среды для лазеров на основе одностенных углеродных нанотрубок»

В настоящее время одностенные углеродные нанотрубки (ОУН) являются одним из наиболее интересных наноразмерных материалов не только с точки зрения изучения его физико-химических свойств, но и благодаря возможности его применения в различных областях. В связи с характерными размерами, сравнимыми с межатомными расстояниями, в нанотрубках проявляются квантово-размерные эффекты, лежащие в основе многих уникальных свойств, обусловивших применение нанотрубок в наноэлектронике, вакуумной электронике, нелинейной оптике, биомедицине.

Свойства нанотрубок, сформированных из листа графена, обладающего уникальной электронной структурой, полностью определяются их геометрией. В зависимости от нее одностенные нанотрубки могут обладать как металлическим, так и полупроводниковым типом проводимости. Ширина запрещенной зоны нанотрубок с полупроводниковым типом проводимости варьируется практически от 0 эВ до 2 эВ. Не смотря на то, что при синтезе образуются нанотрубки различных геометрий и диаметров существуют методы последующего разделения, позволяющие эффективно выделять нанотрубки с определенными параметрами. Полученные трубки с одинаковыми свойствами значительно расширяют область их применения. В частности, на основе выделенных металлических нанотрубок создаются прозрачные проводящие покрытия, по своим показателям превосходящие традиционные прозрачные проводники, такие как оксид индия олова (1ТО).

На основе полупроводниковых нанотрубок ' создаются высокопроизводительные полевые транзисторы.

С другой стороны, наличие полупроводниковых нанотрубок с различной геометрией и диаметрами оказывается востребованным в других областях, в частности, в нелинейной оптике. В средах на основе одностенных углеродных нанотрубок возможна реализация режима самосинхронизации мод в лазерах благодаря эффекту насыщения оптического поглощения. При этом геометрия нанотрубок определяет рабочий спектральный диапазон пассивного нелинейно-оптического элемента. Элементы на основе одностенных углеродных нанотрубок обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционно используемыми для насыщающихся поглотителей материалами. Прежде всего, их рабочий спектральный диапазон очень широк (1-3 р,м) и может изменяться в зависимости от диаметров используемых нанотрубок. Это позволяет применять их для различных твердотельных лазеров. Они обладают характерными временами релаксации электронных возбуждений порядка 150-200 фс. Это является гарантией возможности получения с их помощью фемтосекундных импульсов. И, наконец, они обладают неплохой устойчивостью к термическому лазерному разрушению и остаются стабильными вплоть до плотностей мощности 109 Вт/см2.

Возможность контроля параметров нанотрубок позволяет получать материал, точно соответствующий конкретному применению. Эффективным методом анализа различных параметров нанотрубок, в частности, диаметра и геометрии, является оптическая спектроскопия. Комплексное исследование образцов такими оптическими методами как спектроскопия комбинационного рассеяния света, оптическое поглощение света и флуоресцентная спектроскопия, позволяет получить информацию о наличии одностенных углеродных нанотрубок, о типе их проводимости, о взаимодействии нанотрубок в среде между собой и непосредственно со средой, о распределении нанотрубок по диаметрам, а также точно определить геометрию и относительную концентрацию конкретных геометрий нанотрубок в образце.

За последние десять лет источники лазерного излучения стали применяться в различных совершенно новых областях. Данное обстоятельство повлияло на основные характеристики, требуемые от лазерных источников. Ими стали компактность, легкость настройки, эффективность и невысокая стоимость. По этим причинам большое развитие получили волоконные лазеры. Они применяются в таких областях как волоконно-оптическая связь, обработка материалов, биомедицина. В частности, реализация режимов синхронизации мод позволяет получать короткие импульсы длительностью от нескольких десятков фемтосекунд до сотен наносекунд, которые нашли применение в механической микрообработке, офтальмологических и стоматологических операциях, сварке живых тканей, оптической когерентной томографии, зондировании атмосферы.

Основной целью работы являлось создание, модификация и оптическая характеризация сред на основе одностенных углеродных нанотрубок для формирования на их основе нового поколения насыщающихся поглотителей, позволяющих осуществлять самосинхронизацию мод и формировать суб-пикосекундные импульсы в волоконных лазерах с рабочим спектральным диапазоном 1-2 цм. В работе решались следующие задачи:

1. Создание нелинейно-оптических сред на основе одностенных углеродных нанотрубок. Их комплексное исследование методами комбинационного рассеяния (КР) света, оптического поглощения и флуоресцентной спектроскопии.

2. Исследование взаимодействия нанотрубок между собой и непосредственно со средой в растворах, полимерных пленках и осажденных пленках при помощи спектроскопии флуоресценции и спектроскопии КР света.

3. Разделение нанотрубок с целью исследования характеристик монодисперсных одностенных углеродных нанотрубок с одинаковыми параметрами электронной структуры методами оптической спектроскопии.

4. Применение сред на основе одностенных углеродных нанотрубок для реализации режимов самосинхронизации мод в различных волоконных лазерах.

Заключение диссертации по теме «Лазерная физика», Чернов, Александр Игоревич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Разработаны основы комплексной оптической диагностики сред на основе одностенных углеродных нанотрубок, позволяющие осуществлять обратную связь и формировать среды с заданной величиной оптических потерь и рабочим спектральным диапазоном. Проведено сравнительное исследование сформированных полимерных пленок со встроенными ОУН, синтезированными тремя различными методами: ШРСО, дуговой разряд, аэрозоль. Определены средние диаметры ОУН и их рабочий спектральный диапазон: ШРСО - средний диаметр 1 нм, рабочий спектральный диапазон: от 0.9 рм до 1.5 рм; дуговой разряд - средний диаметр 1.4 нм, рабочий диапазон от 1.5 рм до 2 рм; аэрозольный метод - средний диаметр 1.8 нм, рабочий диапазон от 1.6 рм до 2.5 рм. Продемонстрирована возможность создания пленок с различными коэффициентами пропускания 15% - 90%.

2. Исследованы процессы взаимодействия между нанотрубками, определяющие времена релаксации возбуждения в различных средах на основе ОУН. Методом флуоресцентной спектроскопии выявлено, что ОУН в суспензиях со временем формируют пучки. При этом для нанотрубок появляются дополнительные каналы безызлучательной релаксации возбуждения. При формировании полимерных пленок со встроенными ОУН происходит выборочная изоляция отдельных геометрий нанотрубок.

Определено, что оптические свойства пленок нанотрубок без полимерного основания, осажденных на подложки, обусловлены не только

105 взаимодействием нанотрубок между собой, но, в большей степени, диэлектрическим окружением, зависящим от подложки. Спектроскопией временного разрешения проведено исследование кинетики фотовозбуждения сред на основе ОУН. Обнаружено уменьшение характерного времени релаксации с увеличением взаимосвязи между нанотрубками.

3. Исследованы процессы получения фракций ОУН с одинаковой электронной структурой. При помощи методики центрифугирования с градиентом плотности сформированы фракции ОУН с узким распределением по диаметрам. Продемонстрировано разделение нанотрубок по типу проводимости. Достигнуто сужение распределения по диаметрам металлических нанотрубок до 0.1 нм, ширина распределения [1.26 им - 1.36 нм]. Оптическими методами оценена доля полупроводниковых ОУН после разделения - 95%. Методом флуоресцентной спектроскопии определена температура химического газофазного процесса роста нанотрубок на Си/Ре катализаторе (600°С), при которой формируются монодисперсные нанотрубки с геометрией (6,5).

4. С помощью полимерных пленок, содержащих ОУН, реализован режим л I самосинхронизации мод в Ег , Тш и УЬ волоконных лазерах. Получены стабильные цуги импульсов с пикосекундной и суб-пикосекундной длительностью. Минимальная длительность импульса составила 177 фс.

5. Усовершенствование параметров полимерных пленок со встроенными ОУН, таких как равномерность распределения нанотрубок по пленке, количество нанотрубок и их чистота позволило увеличить насыщающиеся при большой плотности мощности лазерного излучения потери до 15%. Благодаря этому удалось уменьшить длительность выходных импульсов и повысить стабильность формируемых цугов при реализации режима самосинхронизации мод. Порог разрушения полученных пленок был о экспериментально определен как 10 Вт/см .

Выражаю глубокую благодарность моему научному руководителю Елене Дмитриевне Образцовой за интересную тему исследований, организацию научной деятельности, внимание и помощь в работе; Виталию Ивановичу Конову за общую поддержку и создание рабочей атмосферы во всем коллективе; Антону Таусеневу и Максиму Солодянкину за проведение лазерных экспериментов; Екатерине Образцовой за исследования методом спектроскопии временного разрешения; Ивану Никитскому, Роману Синюкову и Павлу Федотову за помощь в проведении экспериментов; Маошуай Хе за предоставленные образцы; всем сотрудникам нашей лаборатории Спектроскопии наноматериалов и Центра естественно-научных исследований Института общей физики им. A.M. Прохорова РАН, а также коллегам из других институтов, в особенности Анатолию Сергеевичу Пожарову, Анатолию Степановичу Лобачу, Александру Осадчему, Софии Боковой, Наталии Арутюнян, Виктору Клещу, Вячеславу Гребенюкову, Максиму Рыбину, Александру Тонких, Игорю Воробьеву, Дмитрию Рыбковскому, Анастасии Тюрниной, Петру Образцову; моим друзьям и родителям.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Чернов, Александр Игоревич, 2011 год

1. S.Iijima, T.Ichinashi, "Singe-shell carbon nanotubes of l-nm diameter", Nature 363 (1993) pp. 603-605.

2. D.S.Bethune, C-H.Kiang, M.S. de Vries, G.Gorman, R.Savoy, J.Vazquez, and R.Beyers, "Cobalt catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls", Nature 363 (1993) pp. 605-607.

3. K.S.Novoselov, A.K.Geim, S.V.Morozov, D.Jiang, Y.Zhang, S.V.Dubonos, I. V.Grigorieva, A.A.Firsov, "Electric field effect in atomically thin carbon films", Science 306 (2004) pp. 666-669.

4. M.Monthioux and V.L.Kuznetsov, "Who should be given the credit for the discovery of carbon nanotubes?", Carbon 44 (2006) pp. 1621-1623.

5. JI.B. Радушкевич и B.M. Лукъянович, "О структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте", Журнал физической химии 26 (1952) стр. 88-95.

6. S.Iijima "Helical microtubules of graphitic carbon", Nature 359 (1991) pp. 5658.

7. H.Kroto, J.Heath, S.C.O'Brien, R.F.Curl, R.E. Smalley, "C60: Buckminsterfullerene", Nature 347 (1990) p. 354.

8. T.Guo, P.Nikolaev, A.Thess, D.T.Colbert and R.E.Smalley, "Catalytic growth of single-walled nanotubes by laser vaporization", Chem. Phys. Lett. 243 (1995) pp. 49-54.

9. A.Thess, R.Lee, P.Nikolaev, H.Dai, P.Petit, J.Robert, C.Xu, Y.H.Lee, S.G.Kim, A.G.Rinzler, D.T.Colbert, G.E.Scuseria, D.Tomanek, J.E.Ficher and R.E.Smalley, "Crystalline ropes of metallic carbon nanotubes", Science 273 (1996) pp. 483-487.

10. Yudasaka M., Tomatsu T., Ichihashi T., Iijima S. "Single-wall carbon nanotube formation by laser ablation using double-targets of carbon and metal", Chem. Phys. Lett. 278 (1997) pp. 102-106.

11. C.Journet, W.K.Maser, P.Bernier, A.Loiseau, M.Lamy de la Chapelle, S.Lefrant, P.Deniard, R.Lee and J.E.Fisher, "Large-scale production of singlewalled carbon nanotubes by the electric arc technique", Nature 388 (1997) pp. 756758.

12. V.Ivanov, J.B.Nagy, Ph.Lambin, A.A.Lucas, X.B.Zhang, X.F.Zhang, D.Bernaerts, G.Van Tendeloo, S.Amelinckx, J.Van Landuyt, "The study of carbon nanotubules produced by catalytic method", Chem. Phys. Lett. 223 (1994) pp. 329-332.

13. W.K.Hsu, Y.Q.Zhu, S.Trasobares, H.Terrones, M.Terrones, N.Grobert, H.Takikawa, J.P.Hare, H.W.Kroto, D.R.M.Walton, "Solid-phase production of carbon nanotubes", Appl. Phys A. 68 (1999) pp. 493- 495.

14. Hafner J. H., Bronikowski M. J., Azamian B.R., Nikolaev P., Rinzler A.G., Colbert D.T., Smith K.A., Smalley R.E. "Catalytic growth of single-wall carbon nanotubes from metal particles", Chem. Phys. Lett. 296 (1998) pp. 195-202.

15. P.Nikolaev, M.J.Bronikowsld, R.K.Bradley, F.Rohmund, D.T.Colbert, K.A. Smith, R.E.Smalley, "Gas-phase catalytic growth of single-walled carbon nanotubes from carbon monoxide", Chem. Phys. Letters 313 (1999) p. 91.

16. Bronikowski M. J., Willis P. A., Colbert D.T., Smith K. A., Smalley R. E. "Gas-phase production of carbon single-walled nanotubes from carbon monoxide via the HiPco process: A parametric study", J. Vac. Sci. Technol. A 19 (2001) pp. 1800- 1805.

17. A.G.Nasibulin, A.Moisala, D.Brown, H Jiang, E.I.Kauppinen, "A Novel aerosol method for single-walled nanotube synthesis", Chemical Physical Letters 402 (2005) pp. 227-232.

18. S.M.Bachilo, L.Balzano, J.E. Herrera, F.Pompeo, D.E.Resasco, R.B.Weisman, "Narrow (n,m)-Distribution of Single-Walled Carbon Nanotubes Grown Using a Solid Supported Catalyst", J. Am. Chem. Soc. 37 (2003), 125, pp. 11186-11187.

19. L.Ding, A.Tselev, J.Wang, D.Yuan, H.Chu, T.P.McNicholas, Y.Li, J.Liu, "Selective Growth of Well-Aligned Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes Nano Lett. 9 (2009), pp. 800-805.

20. R.Saito, G.Dresselhaus and M.S.Dresselhaus, "Physical Properties of Carbon Nanotubes", Imperial College Press, London, 1998 p.272.

21. P.R.Wallace, "The Band Theory of Graphite", Phys. Rev. 71 (1947) pp. 622634.

22. R.Saito, G.Dresselhaus, M.S.Dresselhaus, "Trigonal warping effect of carbon nanotubes", Phys. Rev. B 61 (2000) pp. 2981-2990.

23. J.Maultzsch, H.Telg, S.Reich, C.Thomsen, "Radial breathing mode of single-walled carbon nanotubes: Optical transition energies and chiral-index assignment", Phys. Rev. В 72 (2005) pp. 205438-205454.

24. F.Wang, G.Dukovic, L.E.Brus, and T.F.Heinz, "The Optical Resonances in Carbon Nanotubes Arise from Excitons", Science 308 (2005), pp. 838-841

25. T.Ando, "Excitons in carbon nanotubes", J. Phys. Soc. Jpn. 66 (1997), pp. 1066-1069.

26. C.D.Spataru, S.Ismail-Beigi, L.X.Benedict, and S.G.Louie, "Excitonic effects and optical spectra of single-walled carbon nanotubes", Phys. Rev. Lett. 92 (2004), pp. 077402-077408.

27. V.Perebeinos, J.Tersoff, P.Avouris, "Scaling of excitons in carbon nanotubes", Phys. Rev. Lett. 92 (2004), pp. 257402-257406.

28. M. Кардон, "Рассеяние в твёрдых телах", ред. Мир, 1979 г 392с.

29. Ager III J.W., Veirs D.K., Rosenblatt G.M., "Spatially resolved Raman studies of diamond films grown by chemical vapor deposition", Phys Rev. В 43 (1991), 6491-6500.

30. F.Tuinstra and J.L.Koenig, "Raman spectrum of graphite", Journal of chemical physics, v.53, n.3 (1970) pp.1126-1130.

31. A.Jorio, M.A.Pimenta, A.G.Souza Filho, R.Saito, G.Dresselhaus, M.S.Dresselhaus, "Characterizing carbon nanotube samples with resonance Raman scattering", New Journal of Physics 5 (2003) 139.

32. A.Jorio, C.Fantini, M.S.S.Dantas, M.A.Pimenta, A.G.Souza Filho, Ge.G.Samsonidze, V.W.Brar, G.Dresselhaus, M.S.Dresselhaus, A.K.Swan,

33. M.S.Ûnlu, B.B.Goldberg, R.Saito, "Linewidth of the Raman features of individual single-wall carbon nanotubes", Phys. Rev. B 66 (2002), 115411-115419.

34. Pimenta M.A., Marucci M.A., Empedocles S.A. et al., "Raman modes of metallic carbon nanotubes", Phys.Rev. B 58 (1998) p. 16016.

35. Brown S.D.M., Corio P., Marucci A. et al., "Anti-Stokes Raman spectra of single-walled carbon nanotubes", Phys. Rev. B 61 (2000) pp. 5137-5140.

36. M.Fouquet, H.Telg, J.Maultzsch, Y.Wu, B.Chandra, J.Hone, T.F.Heinz, C.Thomsen, "Longitudinal Optical Phorions in Metallic and Semiconducting Carbon Nanotubes", Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 075501-075505.

37. H.Kuzmany, W.Plank , M.Hulman, Ch.Kramberger, A.Gruneis, Th.Pichler, H.Peterlik, H.Kataura, Y.Achiba, "Determination of SWCNT diameters from the Raman response of the radial breathing mode", Eur.Phys. J. B. 22 (2001) pp. 307320.

38. S.L.Fang, A.M.Rao, P.C.Eklund, P.Nikolaev, A.G.Rizner, R.E.Smalley, "Raman scattering study of coalesced single walled carbon nanotubes", J. Mater. Research 13, N9 (1998) pp.2405 2411.

39. T.Michel, M.Paillet, D.Nakabayashi, M.Picher, Y Jourdain, J.C.Meyer, A.A.Zahab, J.-L.Sauvajol, "Indexing of individual single-walled carbon nanotubes from Raman spectroscopy", Phys. Rev. B 80 (2009) pp. 245416-245424.

40. J.Jiang, R.Saito, K.Sato, J.S.Park, Ge.G.Samsonidze, A.Jorio, G.Dresselhaus, M.S.Dresselhaus, "Exciton-photon, exciton-phonon matrix elements, and resonant Raman intensity of single-wall carbon nanotubes", Phys .Rev. B 75 (2007) pp. 035405-035415.

41. K.Satoa, R.Saito, A.R.T.Nugrahab, S.Maruyama, "Excitonic effects on radial breathing mode intensity of single wall carbon nanotubes", Chem. Phys. Lett. 497 (2010) pp. 94-98.

42. M.S.Strano, "Probing Chiral Selective Reactions Using a Revised Kataura Plot for the Interpretation of Single-Walled Carbon Nanotube Spectroscopy", J. Am. Chem. Soc. 125 (2003), pp. 16148-16153.

43. R.B.Weisman, S.M.Bachilo, "Dependence of Optical Transition Energies on Structure for Single-Walled Carbon Nanotubes in Aqueous Suspension: An Empirical Kataura Plot", NanoLett. 9 (2003), pp. 1235-1238.

44. S.M.Bachilo, M.S.Strano, C.Kittrell, R.H.Hauge, R.E.Smalley, R.B.Weisman, "Structure-Assigned Optical Spectra of Single-Walled Carbon Nanotubes", Science 298 (2002) pp. 2361-2366.

45. P.H.Tan, A.G.Rozhin, T.Hasan, P.Hu, V.Scardaci, W.I.Milne, A.C.Ferrari, "Photoluminescence Spectroscopy of Carbon Nanotube Bundles:Evidence for Exciton Energy Transfer", Phys. Rev. Lett. 99 (2007) pp. 137402 137406.

46. L.Wei, L.Li, M.B.Chan-Park, Y.Yang, Y.Chen, "Aggregation-Dependent Photoluminescence Sidebands in Single-Walled Carbon Nanotube", J. Phys. Chem. C 114 (2010) pp. 6704-6711.

47. Y.Ohno, S.Iwasaki, Y.Murakami, S.Kishimoto, S.Maruyama, T.Mizutani, "Excitonic transition energies in single-walled carbon nanotubes: Dependence on environmental dielectric constant", Phys. Stat. Sol. (b) 244 (2007) pp. 4002-4005.

48. P.W.Barone, H.Yoon, R.Ortiz-Garci'a, J.Zhang, J.Ahn, J.Kim, M.S. Strano, "Modulation of Single-Walled Carbon Nanotube Photoluminescence by Hydrogel Swelling", ACSNano 2 (2009) pp. 3869-3877.

49. J.Maultzsch, R.Pomraenke, S.Reich, E.Chang, D.Prezzi, A.Ruini, E.Molinari, M.S.Strano, C.Thomsen, C.Lienau, "Exciton binding energies in carbon nanotubes from two-photon photoluminescence", Phys. Rev. B 72 (2005) 241402-241406.

50. Y.Miyauchi, S.Maruyama, "Identification of an excitonic phonon sideband by photoluminescence spectroscopy of single-walled carbon-13 nanotubes", Phys. Rev. B 74 (2006) pp. 035415-035422.

51. O.N.Torrens, M.Zheng, J.M.Kikkawa, "Energy of K-Momentum Dark Excitons in Carbon Nanotubes by Optical Spectroscopy", Phys. Rev. Lett. 101 (2008) pp. 157401-157405.

52. V.Perebeinos, J.Tersoff, P.Avouris, "Effect of Exciton-Phonon Coupling in the Calculated Optical Absorption of Carbon Nanotubes", Phys. Rev. Lett. 94 (2005) pp. 027402 027406.

53. Y.Murakami, B.Lu, S.Kazaoui, N.Minami, T.Okubo, S.Maruyama, "Photoluminescence sidebands of carbon nanotube below the bright excitonic levels", Phys. Rev. B 79 (2009) pp. 195407-195412.

54. O.Kiowski, K.Arnold, S.Lebedkin, F.Hennrich, M.M.Kappes, "Direct Observation of Deep Excitonic States in the Photoluminescence Spectra of SingleWalled Carbon Nanotubes", Phys. Rev. Lett. 99 (2007) pp. 237402-237406.

55. R.Saito, A.Jorio, A.G.S.Filho, G.Dresselhaus, M.S.Dresselhaus, M.A.Pimenta, "Probing Phonon Dispersion Relations of Graphite by Double Resonance Raman Scattering", Phys. Rev. Lett. 88 (2001) pp. 027401-027405.

56. M.S.Dresselhaus, G.Dresselhaus, P.Avouris "Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Applications", Springer, Berlin, 2002, p. 447.

57. V.C.Moore, M.S.Strano, E.H.Haroz, R.H.Hauge, R.E.Smalley, "Individually Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes in Various Surfactants", Nano letters 3 (2003) pp. 1379-1382.

58. W.Wenseleers, I.I.Vlasov, E.Goovaerts E.D.Obraztsova, A.S.Lobach, A.Bouwen, "Efficient Isolation and Solubilization of Pristine Single-Walled Nanotubes in Bile Salt Micelles", Adv. Funct. Mater., 14 (2004) pp. 1105-1112.

59. T.Liu, S.Luo, Z.Xiao, C.Zhang, B.Wang, "Preparative Ultracentrifuge Method for Characterization of Carbon Nanotube Dispersions", J. Phys. Chem. C 112 (2008) pp. 19193-19202.

60. D.Nishide, Y.Miyata, K.Yanagi, T.Tanaka, H.Kataura, "Effective Separation of Carbon Nanotubes and Metal Particles from Pristine Raw Soot by Ultracentrifugation", Jap. J. Appl. Phys. 48 (2009) pp. 015004-015008.

61. Y.Kim, N.Minami and S.Kazaoui, "Highly polarized absorption and photoluminescence of stretch-aligned singl-wall nanotubes dispersed in gelatin films", Appl. Phys. Lett. 86 (2005) p. 073 103.

62. N.Minami, Y.Kim, K.Miyashita, S.Kazaoui and B.Nalini, "Cellulose derivatives as excellent dispersant for single-wall carbon nanotubes as demonstrated by absorption and photoluminescence spectroscopy", Applied Phys. Lett. 88 (2006) p. 093123.

63. Q.Cao, J.A.Rogers, "Ultrathin Films of Single-Walled Carbon Nanotubes for Electronics and Sensors: A Review of Fundamental and Applied Aspects", Adv.Mater. 21 (2009) pp.29-53.

64. Y.-C.Chen, N.R.Raravikar, L.S.Schadler, P.M.Ajayan, Y.-P.Zhao, T.-M.Lu, G.i

65. C.Wang, X.-C.Zhang, "Ultrafast optical switching properties of single-wall carbon nanotube polymer composites at 1.55 mkm", Appl Phys Lett. 81 (2002) pp. 975977.

66. S.Y.Set, H.Yaguchi, Y.Tanaka, M.Jablonski, "Laser Mode Locking Using a Saturable Absorber Incorporating Carbon Nanotubes", J. Light. Tech 22 (2004), pp. 51- 56.

67. A.G.Rozhin, Y.Sakakibara, M.Tokumoto, H.Kataura, and Y.Achiba, "Near-infrared nonlinear optical properties of single-wall carbon nanotubes embedded in polymer film", Thin Solid Films 464-465 (2004) pp. 368-372.

68. T.R.Schibli, K.Minoshima, H.Kataura, E.Itoga, N.Minami, S.Kazaoui, K.Miyashita, M.Tokumoto, and Y.Sakakibara, "Ultrashort pulse-generation by saturable absorber mirrors based on polymer-embedded carbon nanotubes", Opt Express 13 (2005) pp. 8025-8031.

69. Y.Kim, N.Minami, S.Kazaoui, "Highly polarized absorption and photoluminescence of stretch-aligned single-wall carbon nanotubes dispersed in gelatin films", Appl. Phys. Lett. 86 (2005) pp. 073103-073106.

70. Z.Wu, Z.Chen, X.Du, J.M. Logan, J.Sippel, M.Nikolou, K.Kamaras, J.R.Reynolds, D.B.Tanner, A.F.Hebard, A.G.Rinzler, "Transparent, Conductive Carbon Nanotube Films", Science 305 (2004) pp. 1273-1276.

71. C.Wei Lee, X.Han, F.Chen, J.Wei, Y.Chen, M.B.Chan-Park, L.Li, "Solution-Processable Carbon Nanotubes for Semiconducting Thin-Film Transistor Devices", Adv. Mater. 22 (2010) pp. 1278-1282.

72. A.Vijayaraghavan, F.Hennrich, N.Sturzl, M.Engel, M.Ganzhorn, M.Oron-Carl, C.W. Marquardt, S.Dehm, S.Lebedkin, M.M.Kappes, R.Krupke, "Toward Single-Chirality Carbon Nanotube Device Arrays", ACSNano 4 (2010) pp. 2748-2754.

73. J.Kong, N.R.Franklin, C.W Zhou, M.G.Chapline, S.Peng, K.J.Cho, H.J.Dai, "Nanotube Molecular Wires as Chemical Sensors", Science 287 (2000) pp. 622625.

74. K. Besteman, J. O. Lee, F. G. M. Wiertz, H. A. Heering, C. Dekker, "Enzyme-Coated Carbon Nanotubes as Single-Molecule Biosensors" Nano Lett. 3 (2003) pp. 727-730.

75. M.E.Roberts, M.C.LeMieux, Z.Bao, "Sorted and Aligned Single-Walled Carbon Nanotube Networks for Transistor-Based Aqueous Chemical Sensors", ACSNano 3 (2009) pp. 3287-3293.

76. R.C.Tenent, T.M.Barnes, J.D.Bergeson, A.J.Ferguson, B.To, L.M.Gedvilas, M.J.Heben, J.L.Blackburn, "Ultrasmooth, Large-Area, High-Uniformity,

77. Conductive Transparent Single-Walled-Carbon-Nanotube Films for Photovoltaics Produced by Ultrasonic Spraying", Adv. Mater. 21 (2009) pp. 3210-3216.

78. R.K.Jackson, A.Munro, K.Nebesny, N.Armstrong, S.Graham, "Evaluation of Transparent Carbon Nanotube Networks of Homogeneous Electronic Type", ACSNano 4 (2010) pp. 1377-1384.

79. A.Hirsch, "Functionalization of single-walled carbon nanotubes. " Angew. Chem. Int. Ed. 41 (2002) pp. 1853-1859.

80. S.Campidelli, M.Meneghetti, M.Prato, "Separation of metallic and semiconducting singlewalled carbon nanotubes via covalent functionalization", Small 3 (2007) pp. 1672-1676.

81. M.S.Strano, C.A.Dyke, M.L.Usrey, P.W.Barone, M.J.Allen, H.Shan, C.Kittrell, R.H.Hauge, J,M.Tour, R'.E.Smalley, "Electronic structure control of single-walled carbon nanotube functionalization" , Science 301 (2003) pp. 1519-1522.

82. W.J.Kim, M.L.Usrey, M.S.Strano, "Selective functionalization and free solution electrophoresis of single-walled carbon nanotubes: Separate enrichment of metallic and semiconducting SWNT", Chem. Mater. 19 (2007) pp. 1571-1576.

83. T.J.McDonald, C.Engtrakul, M.Jones, G.Rumbles, M. J Heben, "Kinetics of PL quenching during single-walled carbon nanotube rebundling and diameter-dependent surfactant interactions", J. Phys. Chem. B 110 (2006) pp. 25339-25346.

84. A.Nish, J.Hwang, J.Doig, R.J.Nicholas, "Highly Selective Dispersion of SingleWalled Carbon Nanotubes Using Aromatic Polymers", Nature Nanotech. 2 (2007) pp. 640-646.

85. F.Hennrich, S.Lebedkin, M.M.Kappes, "Improving Separation Techniques for Single-Walled Carbon Nanotubes: Towards Monodisperse Samples", Phys. Stat. Sol. B 245 (2008) pp. 1951-1953.

86. R.Marquis, C.Greco, I.Sadokierska, S.Lebedkin, M.M.Kappes, T.Michel, L.Alvarez, J.Sauvajol, S.Meunier, C.Mioskowski, "Supramolecular Discrimination of Carbon Nanotubes According to Their Helicity", Nano Lett. 8 (2008) pp. 18301835.

87. C.Fantini, AJorio, A.P.Santos, V.S.T.Peressinotto, M.A.Pimenta, "Characterization of DNAwrapped carbon nanotubes by resonance Raman and optical absorption spectroscopies", Chem. Phys. Lett. 439 (2007) pp. 138-142.

88. D.A.Heller, R.M.Mayrhofer, S.Baik, Y.V.Grinkova, M.L.Usrey, M.S.Strano, "Concomitant length and diameter separation of single-walled carbon nanotubes", J. Am. Chem. Soc. 126 (2004) pp. 14567-14573.

89. R.Krupke, F.Hennrich, , H.Lohneysen, M.M.Kappes, "Separation of metallic from semiconducting single-walled carbon nanotubes" Science 301 (2003) pp.344.347.

90. X.Tu, S.Manohar, A.Jagota, M.Zheng, "DNA sequence motifs for structure-specific recognition and separation of carbon nanotubes", Nature 460 (2009) pp.250.253.

91. T.Tanaka, Y.Urabe, D.Nishide, H.Kataura, "Continuous Separation of Metallic and Semiconducting Carbon Nanotubes Using Agarose Gel", Appl. Phys. Exp. 2 (2009) pp. 125002-125005.

92. H.Liu, Y.Feng, T.Tanaka, Y.Urabe, H.Kataura, "Diameter-Selective Metal/Semiconductor Separation of Single-wall Carbon Nanotubes by

93. Agarose Gel", J. Phys. Chem. C 114 (2010) pp. 9270-9276.

94. M.S.Arnold, A.A.Green, J.F.Hulvat, S.I.Stupp and M.Hersam, "Sorting carbon nanotubes by electronic structure using density differentiation", Nature Nanotech. 1 (2006) p.60-65.

95. A.A.Green, M.C.Hersam,"Processing and properties of highly enriched doublewall carbon nanotubes," Nature Nanotech. 4 (2009) pp. 64-70.

96. N.R.Tummala, A.Striolo, "SDS Surfactants on Carbon Nanotubes: Aggregate Morphology", ACSNano 3 (2009) pp. 595-602.

97. N.Nair, W.-J.Kim, R.D.Braatz, M.S.Strano, "Dynamics of surfactant-suspended single-walled carbon nanotubes in a centrifugal field", Langmuir 24 (2008) pp. 1790-1795.

98. M.S.Arnold, J.Suntivich, S.I.Stupp, M.C.Hersam, "Hydrodynamic Characterization of Surfactant Encapsulated Carbon Nanotubes Using an Analytical Ultracentrifuge", ACSNano 2 (2008) pp. 2291-2300.

99. A.A.Green, M.C.Hersam, "Colored Semitransparent Conductive Coatings Consisting of Monodisperse Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes", Nano Lett. 8 (2008) pp. 1417-1422.

100. E.J.F. Carvalho, M.C. dos Santos, "Role of Surfactants in Carbon Nanotubes Density Gradient Separation", ACSNano 4 (2010) pp. 765-770.

101. P.Zhao, E.Einarsson, R.Xiang, Y.Murakami, S.Maruyama, "Controllable expansion of single-walled carbon nanotube dispersions using density gradient ultracentrifugation", J. Phys. Chem. С 114 (2010) pp. 4831-4834.

102. G.P.Agrawal, "Nonlinear Fiber Optics", Academic Press San Diego (2001) p. 521.

103. R.K.Willardson, E.R.Weber, E.Garmire, A.Kost, "Nonlinear Optics in Semiconductors 1", Academic Press San Diego (1999) p. 432.

104. U.Keller, "Recent developments in compact ultrafast lasers", Nature 424 (2003) pp. 831-838.

105. О.Звелто, "Принципы лазеров", Изд. Мир, Москва (1984) 395 стр.

106. R.W.Boyd, "Nonlinear Optics", Academic Press San Diego (2003) p. 593.

107. И.Р.Шен, "Принципы нелинейной оптики", Изд. Наука, Москва (1989) 560 стр.

108. H.W.Mocker, R.J.Collins, "Mode competition and self-locking effects in a Q-switched ruby laser", Appl. Phys. Lett. 7 (1965) pp. 270-273.

109. G.Steinmeyer, D.H.Sutter, L.Gallmann, N.Matuschek, U.Keller, "Frontiers in Ultrashort Pulse Generation: Pushing the Limits in Linear and Nonlinear Optics", Science 286 (1999) pp. 1507-1512.

110. L.E.Adams, E.S.Kintzer, M.Ramaswamy, J.G.Fujimoto, U.Keller, M.T.Asom, "Mode locking of a broad-area semiconductor laser with a multiple-quantum-well saturable absorber", Opt. Lett. 18 (1993) pp. 1940-1942.

111. E.Garmire, "Resonant optical nonlinearities in semiconductors", IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6 (2000) pp. 1094-1110.

112. O.Okhotnikov, A.Grudinin, M.Pessa, "Ultra-fast fibre laser systems based on SESAM technology: new horizons and applications" New J. Phys. 6 (2004) pp. 177- 199.

113. T.Y.Fan, G.Huber, R.L.Byer, P.Mitzscherlich, "Spectroscopy and diode laser-pumped operation of Tm,Ho:YAG", IEEE J. Quantum Electron. 24 (1988) pp. 924-933.

114. N.N.Il'ichev, E.D.Obraztsova, P.P.Pashinin, V.I.Konov, S.V.Garnov, "Self-mode locking in a i^LiF laser by means of a passive switch based on single-wall carbon nanotubes", Quantum Electron. 34 (9) (2004) pp. 785-786.

115. K.Kieu, M.Mansuripur, "Femtosecond laser pulse generation with a fiber taper embedded in carbon nanotube/polymer composite", Opt. Lett. 32 (2007) pp. 2242 -2244.

116. F.Wang, A.G.Rozhin, V.Scardaci, Z.Sun, F.Hennrich, I.H.White, W.I.Milne, A.C.Ferrari, "Wideband-tuneable, nanotube mode-locked, fiber laser", Nat. Nanotech. 3 (2008) pp. 738-742.

117. M.A.Solodyankin, E.D.Obraztsova, A.S.Lobach, A.I. Chernov, A.V.Tausenev, V.I. Konov, E.M.Dianov, "Mode-locked 1.93 pm thulium fiber laser with a carbon nanotube absorber", Optics Letters 33 (2008) pp. 1336-1338.

118. T.Hasan, Z.Sun, F.Wang, F.Bonaccorso, P.Tan, A.G. Rozhin, A.C. Ferrari, "Nanotube-Polymer Composites for Ultrafast Photonics", Adv.Mat. 21 (2009) pp. 3874-3899.

119. U.Keller, "Ultrafast solid-state lasers", в книге "Progress in Optics", 46 (2004) pp. 1-115.

120. A.Gambetta, G.Galzerano, A.G.Rozhin, A.C.Ferrari, R.Ramponi, P.Laporta, M.Marangoni, "Sub-100 fs pump-probe spectroscopy of Single Wall Carbon Nanotubes with a 100 MHz Er-fiber laser system", Opt. Express 16 (2008) pp. 11727-11734.

121. O.J.Korovyanko, C.X.Sheng, Z.V.Vardeny, A.B.Dalton, R.H.Baughman, "Ultrafast Spectroscopy of Excitons in Single-Walled Carbon Nanotubes", Phys. Rev. Lett. 92 (2004) pp. 017403-017407.

122. E.A.Obraztsova, Larry Lu 'er, E.D.Obraztsova, A.I.Chernov, D.Brida,

123. D.Polli, G.Lanzani, "Effect of environment on ultrafast photoexcitation kinetics in single-wall carbon nanotubes", Phys. Stat. Sol. (b) doi: 10.1002/pssb.201000238.

124. K.K.Chow, S.Yamashita, Y.W.Song, "A widely tunable wavelength converter based on nonlinear polarization rotation in a carbon-nanotube-deposited D-shaped fiber", Opt. Express 17 (2009) pp. 7664-7669.

125. T.Ford, J.Graham, D.Rickwood, "Iodixanol-a nonionic isomotic centrifugation medium for the formation of self-generated gradients", Anal. Biochem 220 (1994) pp. 360-366.

126. A.I.Chernov, E.D.Obraztsova, A.S.Lobach, "Optical properties of polymer films with embedded single-wall nanotubes", Phys. Stat. Sol. (b) 244 (11) (2007) pp. 4231-4235.

127. A.I.Chernov, E.D.Obraztsova, "Photoluminescence of single-wall carbon nanotube films", Phys. Stat. Sol. (b) (2010) 247, 11-12, (2010) pp. 2805-2809.

128. A.I.Chernov, E.D.Obraztsova, "Metallic single-wall carbon nanotubes separated by density gradient ultracentrifugation", Phys. Stat. Sol. (b) 246 (11) (2009) pp. 2477-2481.

129. A.I.Chernov, E.D.Obraztsova, "Density Gradient Ultracentrifugation of Arc Produced Single-Wall Carbon Nanotubes", J. Nanoelectron. Optoelectron. 4 (2009) pp. 224-226.

130. I.A.Nikitskiy, A.I.Chernov, E.D.Obraztsova, "Sorting Carbon Nanotubes by Density Gradient Ultracentrifugation", J. Nanoelectron. Optoelectron. (2010), nen.

131. E.Gaufres, N.Izard, X.Le Roux, D.Marris-Morini, S.Kazaoui, E.Cassan, L.Vivien, "Optical gain in carbon nanotubes", Appl. Phys. Lett. 96 (2010) pp. 231105 -231108.

132. E.Gaufres, N.Izard, X.Le Roux, S.Kazaoui, D.Marris-Morini, E.Cassan, L.Vivien, "Optical microcavity with semiconducting singlewall carbon nanotubes", Opt. Express 18 (6) (2010) pp. 5740 5745.

133. P.A.Obraztsov, S.V.Garnov, E.D.Obraztsova, A.A.Sirotkin, D.A.Lyashenko, Yu.P.Svirko, "Passive Mode-Locking of Diode-Pumped YAG:Nd

134. Solid State Laser Operated at X = 1.32 ¡urn Using Carbon Nanotubes as Saturable Absorber", J. Nanoelectron. Optoelectron. 4 (2009) pp. 227-231.

135. J.C.Travers, J.Morgenweg, E.D.Obraztsova, A.I.Chernov, E.J.R.Kelleher, S.V.Popov, "Using the E22 transition of carbon nanotubes for fiber laser mode-locking", Laser Physics Letters, 1 (1-6) (2010) DOT 10.1002/lapl.20100001.

136. C.Ouyang, P.Shum, H.Wang, J.H.Wong, K.Wu, S.Fu, R.Li, E.J.R.Kelleher, A.I.Chernov, and E.D.Obraztsova, "Observation of timing jitter reduction induced by spectral filtering in a fiber laser mode locked absorber", Optics Letters 35 (2010) 2320-2322.