CN101432228B - 利用静态光在碳纳米管流体流中拣选碳纳米管 - Google Patents

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Abstract

描述了一种方法，包括拣选流体流中的多个碳纳米管(CNT)以得到多个CNT的目标子集。拣选包括沿着基本静态的光束的电场分量的强度增强的方向，吸引流体流中的多个CNT的至少一部分。电场分量的频率低于该部分中的多个CNT的一个或多个谐振频率。

Description

利用静态光在碳纳米管流体流中拣选碳纳米管
技术领域
本发明的领域通常涉及碳纳米管(carbon nanotube，CNT)；更具体而言，涉及将静态光应用于多个CNT的流体流中以拣选CNT。 
背景技术
碳纳米管(CNT)可以被视为已经卷曲成管状(末端封闭或末端未封闭)的碳的薄片。具有某些特性的CNT(例如，具有与金属类似的电特性的“导电”CNT)适合于某些应用，而具有某些其它特性的CNT(例如，具有与半导体类似的电特性的“半导体”CNT)则适合于某些其它应用。CNT的特性趋向于是其“手性”和直径的函数。CNT的手性表征了其碳原子的排列(例如，扶手椅式的，锯齿形的，螺旋状的/手性的)。CNT的直径是跨越管的横截面的跨距。 
由于CNT的特性可以是其手性和直径的函数，所以某一特定CNT与某一特定应用的适合性往往取决于CNT的手性和直径。令人遗憾的是，当前的CNT制造工艺只能制造出管径和手性在一个很宽的范围内变化的批量CNT。由此而产生的问题是无法在所制造的CNT中收集直径和手性限制在一个窄的范围(或多个范围)内的CNT(例如，为特定应用)。 
由Zhang、Hannah和Woo(以下简称为“Zhang等”)申请的、发明名称为“Sorting of Single-Walled Carbon Nanotubes Using OpticalDipole Traps”的美国专利申请公开US 2004/0120880中讲授了具有特定手性和直径的CNT将具有电偶极矩，会使CNT在被施加时变电场时显示出典型的“吸引/排斥”特性。同样地，Zhang等进一步讲授了利用这种典型的“吸引/排斥”特性作为基础来收集具有特定管手性和直径的“目标”CNT的技术。 
对于CNT的“吸引/排斥”特性，Zhang等讲授了置于时变电场 中的CNT的体系能量为U＝-1/2ε0χE2，其中ε0为自由空间的介电常数，χ为CNT的介质极化率，E2为时变电场的强度。介质极化率χ描述了响应所施加的时变电场的CNT单个电偶极矩的收集方向和强度。根据Zhang等的理论，介质极化率χ是所施加的电场的频率的函数；并且更具体而言，CNT的电偶极矩的收集“方向”作为频率的函数而变化。 
具体地，对于所施加的电场频率低于“谐振”频率的情况，偶极矩集中地“指向”使CNT向增强的电场强度移动的方向(也就是说，由于较高的电场强度产生较低的体系能量，CNT被吸引到增强的电场强度的区域)；同时，对于所施加的电场频率高于上述谐振频率的情况，偶极矩集中地“指向”使CNT远离增强的电场强度的方向(也就是说，由于较高的电场强度产生较高的体系能量，使CNT被排斥离开增强的电场强度的区域)。如果所施加的时变电场的频率等于谐振频率，则CNT的集体指向和运动是不稳定的。 
Zhang等还讲授了CNT的特定谐振频率是其能量带隙的函数，并且，CNT的能量带隙是其手性和直径的函数。因此，CNT响应于所施加的时变电场的上述典型吸引/排斥特性是CNT的手性和直径的函数。 
Zhang等进一步描述了基于上述吸引/排斥特性来拣选CNT的技术。具体而言，如果向具有不同手性和直径的一组CNT(例如一批由单一生产工艺生产出的CNT)施加一电场，则通过使用时变电场即可拣选出特定的CNT，上述时变电场的频率依据所要收集的CNT的谐振频率而定制。图1a至图1c更详细地说明了这一技术。 
图1a显示了包含制得的CNT的流体流103。假定制备的CNT具有手性与直径的不同组合。为简单起见，图1a只显示了两种类型的制得的CNT：1)具有第一手性和直径组合的第一组105，107，110，111，112，114，117，119；以及2)具有第二手性和直径组合的第二组106，108，109，113，115，116，118，120。所有的CNT 105至120作为流体流1031的一部分进入装置中。第二流体流104与流体流103沿着侧边流动。 
通常的思想是将特定类型的CNT，例如上述定义的第一组CNT，从流体流103中提取出来并引入流体流104中。因而，第一类CNT将作为流体流1042的一部分从装置中流出，第二类CNT将作为流体流1032的一部分从装置中流出。 
提取过程使用激光束电场分量来施加时变电场。激光束点101被画为撞击到流体流103上。激光束聚焦并从而进一步沿着大约在流体流103横截面中心的x轴会聚于源像102之上(将在后面更加详细论述的图2提供了如前述方式进行聚焦的激光束的三维透视图)。 
流体流中心的聚焦点102使激光束照射到的任何区域的电场强度沿着指向聚焦点102的方向增强。因此，通过选择频率低于第一组CNT的谐振频率而高于第二组CNT的谐振频率的激光束，将第一组中的CNT吸引向聚焦点102，而第二组中的CNT将被斥离聚焦点102。 
在图1a所代表的实例中，将激光束从流体流103扫向流体流104，将使CNT 105和107由于被吸引向聚焦点102而被汲取到流体流104中；而CNT 106由于被斥离聚焦点102将留在流体流103中。图1b描述了激光束扫射后的状态。 
从图1b中所显示的状态可以清楚地看到，CNT 105和107将作为流出流1042的一部分流出，而CNT 106将作为流出流1032的一部分流出。图1c显示了激光束从流体流103再次扫向流体流104以捕获流体流103中的CNT 110，111和112，并将它们引入流体流104中的状态。同样可以清楚地看到，重复这种扫射运动将使第一组CNT作为流出流1042的一部分流出，而第二组CNT将作为流出流1032的一部分流出。从而实现多个CNT的拣选。 
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种方法。该方法包括拣选流体流中的多个碳纳米管(CNT)，以得到所述多个CNT的目标子集，所述拣选包括沿着基本静态的光束的电场分量的强度增强的方向吸引所述流体流中的所述多个CNT的至少一部分，所述电场分量的频率 低于所述部分中所述多个CNT的一个或多个谐振频率。 
根据本发明的另一个方面，提供了一种装置。该装置包括：a)引导第一流体流的第一流体流通道；b)引导携带多个碳纳米管(CNT)的第二流体流的第二流体流通道；c)与所述第一和第二流体流通道相连的第三流体流通道，所述第三流体流通道引导所述第一流体流和第二流体流彼此沿着侧边流动；以及d)固定的透镜，其将静态的光线聚焦到所述第三流体流通道内的一点上，所述透镜被放置来设置所述点，使得所述第二流体流如下流动：沿着或背离所述点的一侧并且不沿着或不背离与所述一侧相反的所述点的另一侧。 
根据本发明的另一个方面，提供了另一种装置。该装置包括：a)使第一和第二流体流彼此沿着侧边流动的流体流通道；以及b)一个或多个透镜和激光源，用于产生静态的聚焦激光，所述激光在所述流体流的至少一个中形成电场强度的梯度，根据所述多个CNT的一个和多个谐振频率相对于所述频率的关系，所述电场强度的梯度和所述激光电场分量的频率使多个CNT离开所述第一流体流并进入所述第二流体流。 
 附图说明
通过举例来说明本说明，但本发明并不局限于此，附图中相似的标记指代类似的要素，其中： 
图1(现有技术)显示了采用激光束扫射来拣选多个CNT的技术； 
图2显示了响应于含有多个CNT的流体流中的聚焦激光束的电场分量，具有不同手性与直径的CNT的吸引/排斥特性； 
图3显示了采用静态的激光束在流体流中拣选多个CNT的技术； 
图4显示了图3中技术的扩展，其中使用多个静态的激光束来在流体流中拣选多个CNT； 
图5显示了用于拣选流体流中的多种类型CNT的级联拣选装置； 
图6显示了图5中级联拣选装置的扩展版本； 
图7显示了用于制取纯化浓度的目标CNT的拣选装置； 
图8a至图8f显示了CNT的拣选，其中所收集的多个CNT沿着 与将要被拣选的多个CNT所沿着流动的平面不同的垂直面流动。 
具体实施方式
图2提供了响应于聚焦激光束的电场分量的流体流中CNT的吸引/排斥特性的三维透视图。这里，图2是从流体流横截面的角度绘制的。也就是说，图2与图1是一致的，在图2中假定流体流沿+z轴方向。假定流体流的横截面211为长方形。将流体流中被聚焦激光束的光所照射的区域在图中画为无阴影的；将流体流中未被聚焦激光束的光所照射的区域在图中画为有阴影的。 
激光束光线聚焦在流体流大约中央的212上，以便在所有被照射的区域上形成电场强度梯度。具体地，在被照射区域内，电场强度在向着聚焦点212的任何方向上都是增强的。此处，不同于图1，需要注意图2的流体流中的CNT 201至210被描述为聚集于流体流的一侧(也就是在右手侧)。 
图2中从CNT 201到210的每个上都画出了矢量来显示每个CNT在激光束电场分量影响下将引起的运动的方向。这里，CNT 201，202，203，204和205正如在上文中所讨论的图1中的“第二组”CNT一样，这些CNT中的每一个都被斥离聚焦点212。同样地，CNT 206，207，208，209和210正如在上文中所讨论的图1中的“第一组”CNT一样，这些CNT中的每一个都被吸引向聚焦点212。图2中观察到的矢量排列可以进行设定，例如使激光的频率小于第一组CNT的谐振频率但高于第二组CNT的谐振频率。 
重要的是，由于CNT 201-210都聚集在聚焦点212的右手侧，所以第二组中每一个CNT的矢量都具有一沿着-y轴方向的分量；而第一组中每一个CNT的矢量都具有一沿着+y轴方向的分量。这样，第二组中的所有CNT将在-y轴方向呈现出一定程度的动量/运动，第一组中的所有CNT将在+y轴方向呈现出一定程度的动量/运动。 
这样，存在一个拣选机制。也就是说，在总体上，第一组CNT的移动方向与第二组CNT的移动方向相反。在足够的时间下，在不产生任何碰撞的情况下，即使激光束被移开，不同组中的CNT也会 完全分离(即，由于动量守恒使所述CNT得以继续沿着指示的矢量方向移动)。上述这种新的分离技术与之前所讨论的图1中的技术不同，不需要扫射激光束。也就是说，激光束在流体流中的位置可以保持基本固定(“静态”)。因此，至少就光学而言，图2中的新技术要比图1中的技术简单。 
为使图2中的分离机制产生作用，如上所述，CNT应当聚集到朝向聚焦激光束点212的一侧。图3描绘了一种用以影响CNT流沿着聚焦激光束点312一侧移动的装置，以便使上述拣选技术起作用。根据图3中的装置，两种流体流303和304在+z方向上彼此沿着侧边流动。沿着流体流304的输入流(即流体流3041)引入多个CNT。基本的策略是，将具有特定手性和直径(或其范围)的“目标”CNT从流体流304中吸引到流体流303中。 
配置激光束光线来实现对目标CNT的吸引。特别地，由于只有那些被激光照射的CNT才受到该拣选技术的影响，所以扩宽激光束光线301的直径以便照射到尽可能多的流体流3041中的CNT。这里，一种将扩宽的光束聚焦为激光束光线的技术是从具有大数值孔径(NA)的透镜(例如，数值孔径在0.5和1.5之间)来聚焦光线。此外，聚焦点312位于流体流303内(或者位于流体流303和304的边界)并且接近输入流3031和3041的会聚点，以便保证目标CNT不会被排斥出流体流303。最后，激光束的电场分量的频率小于目标CNT的谐振频率。 
图3显示了被激光束光线301照射的那些CNT的示例性运动矢量。至少由于流体流，所有观察到的运动矢量都具有在+z轴方向上的分量。此外，目标CNT具有沿着朝向流体流303的+y轴方向上的运动分量；非目标CNT具有沿着背离流体流303的-y轴方向上的运动分量。作为+y轴运动分量的结果，目标CNT即使在流过激光301下游之后也将进入流体流303中(也就是说，由于动量守恒，使目标CNT即使不再受时变电场的作用也将沿着+y轴方向继续移动)。同样地，作为-y轴运动分量的结果，非目标CNT即使在流过激光301下游之后也将游离流体流303(也就是说，由于动量守恒，使非目标CNT 即使不再受时变电场的作用也将沿着-y轴方向继续移动)。这样，在流体流到达出口区域之前，目标CNT将由流出流3032携带，非目标CNT将由流出流3042携带。 
图4中显示了对图3中基本装置的改进。根据图4中的方法，使用多个激光束4011至4014来吸引目标CNT。这里尽管显示了四个分离的激光束，但是应当理解，依照设计也可以使用多于或少于四个的激光束。如同图3中的方法那样，一对流体流403和404彼此沿着侧边流动。多个CNT作为流入流4041的一部分进入到装置中。 
多个激光束4011-4014有效地形成一面光墙，随着所述CNT向下游流动一段很长的距离，光墙将使目标CNT持续地被吸引向流体流403，并将非目标CNT持续地斥离流体流403(例如，根据一个实施例，每个激光束的电场分量的频率小于目标CNT的谐振频率)。如同图3中的方法那样，目标CNT将出现在流出流4032中，非目标CNT将出现在流出流4042中。当然，可以使用一系列的透镜来形成光墙。 
在图4的实施例中，激光束“墙”是定向排列的，使得所述墙沿着+y轴方向逐渐退入到流体流403中。以这种方式使所述墙定向排列的结果是先在第一光束4011附近开始吸引目标CNT，然后将目标CNT“传递”到第二光束4012的吸引力作用范围内。随着目标CNT向下游移动，它们随后被传递到第三光束4013的吸引力作用范围内。在目标CNT移动到足够下游的地方以被传递到第四光束4014的吸引力作用范围内之前，它们都存在于流体流403中，从而从流出流4032离开装置。 
相反地，存在于流体流403中的任何非目标CNT将被光墙排斥。在图4的实施例中，最后一个光束4014距离流出流4042足够远，以便由光束4014的排斥力提供足够长时间的指向流体流404的动量，使任何非目标CNT得以进入流体流404。 
在又一个实施例中，激光束4011至4014的聚焦点位于沿x轴的不同平面上，以便更充分地照射通过装置的流体流。因此，目标CNT的收集效率比图3中方法的效率更高。为了更详细地理解该内容，参照图2，注意，对于那些只穿过没有被照射的阴影区域的那些CNT， 目标CNT和非目标CNT的运动都不会受到影响。通过使用聚焦点位于沿x轴的不同平面上的多个光束，将会有更少的目标CNT“错过”流体流的被照射区域。 
在一替换实施例中，为了进一步提高目标CNT的收集效率，激光束墙不仅包括提供各个聚焦点的不同x轴位置，而且该墙并不是逐渐退入流体流403中的，而是沿着+z轴方向延伸(即实质上沿着流体流的方向)。如此定向的激光束墙使所有的CNT有更大的可能流过至少一个激光束的照射区域。 
图5显示了另一个实施例，其中两个如图4中那样的拣选器以级联方式连在一起，以便拣选多种类型的CNT。特别地，图5中的拣选器装置想要拣选三种不同类型的CNT：“打点的”，“阴影的”和“涂黑的”。第一墙501由频率低于“打点的”CNT的谐振频率但是高于“阴影的”和“涂黑的”CNT的谐振频率的光线构成。第二墙502由频率低于“阴影的”CNT的谐振频率但是高于“涂黑的”CNT的谐振频率的光线构成。 
多个CNT从流入流503处进入。根据前述的方案，第一墙501将吸引“打点的”CNT，以便它们从流出流504处流出，并排斥“阴影的”和“涂黑的”CNT进入流向墙502的流。第二墙502将吸引“阴影的”CNT，以便它们从流出流505处流出，并排斥“涂黑的”CNT，以便它们从流出流506处流出。在一实施例中，在所有的CNT中，“打点的”CNT具有最低的谐振频率，“阴影的”CNT具有第二低的谐振频率。以上的设定保证任何被墙501错过的“打点的”目标CNT将被墙502所排斥，以便输出流505中不会掺杂“打点的”CNT。 
为了提高图3，图4和图5中观察到的任一拣选技术的收集效率，可以将没有被吸引力所吸引的流体流送回输入流中。例如，参阅图3，可以将流出流3042送回输入流3041中；参阅图4，可以将流出流4042送回输入流4041中；参阅图5，可以将流出流506送回输入流503中。这里假定不是所有目标CNT都被配置为捕获这些CNT的激光束的吸引力所捕获。这样，有可能目标CNT在第一次经过光线时不会从所想要的出口中流出。 
在图3和图4的情况下，将流体流3042送回流3041以及将流4042送回流4041，使得那些在经过激光时没有被捕获的(即“错过的”)目标CNT有再一次被捕获的机会。此外，在图5的情况下，将流506送回流503，使那些在经过墙501时没有被捕获的“打点的”CNT得以被捕获。这里，如上所述，只要“打点的”CNT的谐振频率低于“阴影的”CNT的谐振频率，则任何被错过的“打点的”CNT将被墙502排斥。 
作为另一种方法，当两个墙501和502的电场分量频率相同时(或者至少两个墙501和502的电场分量频率是定制的以吸引相同的CNT)，可以使用图5中的级联结构来增加每个循环中目标CNT的总流量。依据这种方法，即使任何目标CNT“错过”墙501，它们也将被墙502吸引，以便从输出流505中流出。可以增加另外的步骤来进一步提高拣选效率。 
图6显示了图5中拣选策略的多维扩展，其中将所应用的各种激光束的电场强度设置来为不同类型目标CNT提供多种输出流。根据图6中的技术，一批制备好的CNT进入输入流601，第一激光束602(墙或其它方式)的电场分量频率f1分离出(例如，大约“分为两半”)预期范围的制备的手性与直径的组合，以便将那些谐振频率低于f1的CNT吸引到流体流支路603，并将那些谐振频率高于f1的CNT排斥到流体流支路604。 
第二激光束605的电场分量频率f2(墙或其它方式，这里f2低于f1)将流过支路603的那些CNT分离(例如，大约“分为两半”)，以便将那些谐振频率低于f1和f2的CNT吸引到流体流支路614，并将那些谐振频率低于f1但高于f2的CNT排斥到流体流支路613。第三激光束606的电场分量频率f3(墙或其它方式，这里f3高于f1)将流过支路604的那些CNT分离(例如，大约“分为两半”)，以便将那些谐振频率高于f1但是低于f3的CNT吸引到流体流支路612，并将那些谐振频率高于f1和f3的CNT排斥到流体流支路611。 
第四激光束610的电场分量频率f4(墙或其它方式，这里f4低于f2)将流过支路614的那些CNT分离(例如，大约“分为两半”)，以 便将那些谐振频率低于f1，f2和f4的CNT吸引到流体流支路615，并将那些谐振频率低于f1和f2但高于f4的CNT排斥到流体流支路616。第五激光束609的电场分量频率f5(墙或其它方式，这里f5高于f2但是低于f1)将流过支路613的那些CNT分离(例如，大约“分为两半”)，以便将那些谐振频率低于f1和f5但是高于f2的CNT吸引到流体流支路617，并将那些谐振频率低于f1但高于f2和f5的CNT排斥到流体流支路618。 
第六激光束608的电场分量频率f6(墙或其它方式，这里f6低于f3但是高于f1)将流过支路612的那些CNT分离(例如，大约“分为两半”)，以便将那些谐振频率高于f1但是低于f3和f6的CNT吸引到流体流支路619，并将那些谐振频率高于f1和f6但是低于f3的CNT排斥到流体流支路620。第七激光束607的电场分量频率f7(墙或其它方式，这里f7高于f1和f3)将流过支路611的那些CNT分离(例如，大约“分为两半”)，以便将那些谐振频率高于f1和f3但是低于f7的CNT吸引到流体流支路621，并将那些谐振频率高于f1，f3和f7的CNT排斥到流体流支路622。 
图7显示了另一种可以用来生产高纯浓度的目标CNT的方法(也就是说，减少在目标范围外的CNT收集)。图7与图5相比其区别在于存在一输出流体通道705，其由吸引目标CNT的两个或更多激光束墙701和702供给。也就是说，激光束墙701吸引目标CNT进入流体流704；激光束墙702吸引目标CNT进入流体流705。这样，为了使流体流705中不存在非目标CNT，将不得不避开墙701和702的排斥力。可以沿着流体流705设计用于吸引目标CNT的另外的一个或更多激光束墙段，以进一步提高最终输出流的纯度。 
在上述描述中，总是建议所施加的激光的电场分量频率小于“目标”CNT的谐振频率。在相反的实施例中，与如上所述的试图吸引目标CNT不同，将电场分量频率设定为大于目标CNT的谐振频率(以便排斥目标CNT)但是小于一个或多个非目标CNT的谐振频率(以便吸引非目标CNT)。在这种情况下，以图3，图4和图5的情况为例，目标CNT分别从流体流3042，4042和506中流出。 
图8a-图8c显示了拣选技术的另一个实施例，该拣选技术使用静态的激光进行拣选，其中所收集的CNT沿着与待拣选的CNT流803不同的垂直面流动。根据图8a-图8c的方法，待拣选的CNT流803沿着在第二流体通道802“之下”(沿x轴方向测量)的第一流动通道801流动，第二流体通道802用来收集待拣选的CNT流803中的目标CNT。第二通道802中的流体流沿着+y轴方向运动。这样，纯流体805在通道801和802的交叉点之前沿着通道802流动；所收集的目标CNT流体流806在通道801和802的交叉点之后流动。 
调整激光束光线并使其具有合适的电场分量频率，以将目标CNT从流803吸引到通道802中。根据所观察到的描绘，确定激光聚焦点808的位置，以便：1)激光809照射两个通道的交叉区域；以及2)待拣选的CNT流803沿着光线809的圆形/椭圆形的一侧移动，这与图2中所述的情况相似(特别地，如图中所看到的，流803移动通过光线809的圆形/椭圆形区域的“较低”部分)。此外，使光线的电场分量的频率小于目标CNT的谐振频率。 
这些条件将导致在两个通道的交叉区域形成增强的电场强度梯度，以致：1)沿着+x轴方向将目标CNT 807从通道801吸引到通道802中；以及2)将在通道802中沿-x轴方向将非目标CNT(或者至少那些谐振频率高于激光束电场分量频率的CNT)进一步排斥“向下”。这样目标CNT在流806处流出，非目标CNT在流804处流出。 
在另一替换实施例中，可以将激光束点808从所述位置直接降低到通道801之下，并且光线的电场分量频率可以升高到高于目标CNT的谐振频率，但低于所有其它CNT的谐振频率。这种方法会将目标CNT“向上”“排斥”到通道802中，并将吸引所有其它CNT保留在通道801中。 
图8a-图8c的方法中，一个潜在的实施上的问题是光学问题。也就是说，假定通道801是真正地位于通道802“之下”，光线809沿着包含通道801和802的芯片/载体的一侧聚焦。图8d和图8e显示了另一种方法，如果通道802沿垂直轴方向高于通道801，则可能更易于实施图8a-图8c中的方法。根据图8d和图8e中的方法，如 果通道801和通道802处于不同的垂直面上，则所施加的光线810将沿着垂直轴移动。 
各种流803至807的表现与在图8a至图8c中所描述的相同。注意，根据图8d和图8e的描绘，所施加的光线810的电场分量频率低于目标CNT的谐振频率，以将它们“向上”吸引到通道802中。在另一方法中，光线聚焦点808可被降低到通道801的底部(或位于通道801之下)，光线电场分量频率可被设定为高于目标CNT的谐振频率。这将导致目标CNT被“向上”排斥到通道中。 
图8f显示了图8d和图8e中技术的详尽细节。这里，描述成通过通道801和802的交叉处施加多个光束。与之前相对于图4所讨论的内容相似，通过施加较强的电场强度梯度和/或将光线施加到那些使用单一外加光束时只能接收到很少或接收不到光线的通道区域，多个光束可以提高收集效率。根据图8f的描绘，发现不同光束的聚焦点沿z轴方向排列。同样地，尽管没有显示，也可以发现其它附加光束的聚焦点沿y轴方向排列。同时，尽管在图8f中没有显示，可以在不同的x轴平面上设置聚焦点，以恰当地形成收集光线。图8a至图8c所述收集方法以及刚才所述图8d和图8e的收集方法中，可以施加多个光束。最后，基于聚焦点的位置，可以定位光束的位置来吸引或排斥目标CNT。 
对于上述任意一种方法，注意，如果激光功率很高，将产生与强光学力相对应的强吸引力/排斥力。通常，为了提供最强的拣选效果，建议将流速保持在一定水平，使流动所产生的曳力小于光学吸引力/排斥力。关于实现流体流可使用的溶液，只要该溶液不破坏流体通道，水或任何可溶解CNT的溶液都可以使用(水，有机溶剂，酸等)。 
在前述的详细说明中，已经参照具体的示例性实施例对本发明进行了描述。然而显然，在不脱离所附权利要求中提出的本发明的更广精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，说明书和附图应视为是说明性的而非限制性的意义。 

Claims (32)

1.一种用于拣选碳纳米管的方法，包括
拣选流体流中的多个碳纳米管(CNT)，以得到所述多个CNT的目标子集，所述拣选包括沿着静态的光束的电场分量的强度增强的方向吸引所述流体流中的所述多个CNT的至少一部分，所述电场分量的频率低于所述部分中所述多个CNT的一个或多个谐振频率。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述部分包括所述目标子集。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述静态的光束进一步包括静态的激光束。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述静态的激光束聚焦到所述流体流内的一点上。
5.如权利要求4所述的方法，其中使所述多个CNT如下流动：
沿着或背离所述点的一侧，并且不沿着或不背离与所述一侧相反的所述点的另一侧。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述吸引将所述多个CNT的所述部分从所述流体流汲取到另一流体流中。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述部分包括所述目标子集。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述光束是多个光束中的一个，所述多个光束的电场分量中的每一个小于所述一个或多个谐振频率。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括沿着第二静态光束的电场分量的强度增强的方向吸引所述多个CNT的第二部分，所述第二光束的所述电场分量的频率低于所述第二部分中的所述多个CNT的一个或多个谐振频率，所述第二部分来自所述流体流中的所述多个CNT中沿着所述光束的所述电场分量的强度减弱的方向被排斥的那些CNT。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述第二静态光束的所述电场分量的所述频率小于所述静态的光束的所述电场分量的所述频率。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述第二光束的所述电场分量的所述频率小于所述部分和所述第二部分中的所述多个CNT的所述一个或多个谐振频率。
12.如权利要求1所述的方法，进一步包括：多个CNT的所述目标子集移动到第二流体流中，其中所述第二流体流沿着与所述流体流不同的垂直面运动。
13.一种用于拣选碳纳米管的装置，包括：
a)引导第一流体流的第一流体流通道；
b)引导携带多个碳纳米管(CNT)的第二流体流的第二流体流通道；
c)与所述第一和第二流体流通道相连的第三流体流通道，所述第三流体流通道引导所述第一流体流和第二流体流彼此沿着侧边流动；以及，
d)固定的透镜，其将静态的光线聚焦到所述第三流体流通道内的一点上，所述透镜被放置来设置所述点，使得所述第二流体流如下流动：
沿着或背离所述点的一侧并且不沿着或不背离与所述一侧相反的所述点的另一侧。
14.如权利要求13所述的装置，进一步包括一系列透镜以形成多个光束，将所述多个光束的每一个聚焦在所述第三流体流通道内的一点上，以便在所述第三流体流通道内形成一系列聚焦点。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述一系列透镜被放置为使所述一系列聚焦点退入后退到所述第一流体流内。
16.如权利要求13所述的装置，进一步包括与所述第三流体流通道相连的第四流体流通道，所述第四流体流通道用于传送所述多个CNT的至少一部分，其中所述多个CNT的至少一部分由于所述光线的电场分量频率小于所述多个CNT的所述部分中的那些CNT的一个或多个谐振频率而被吸引到所述第一流体流的至少一部分中。
17.如权利要求16所述的装置，进一步包括与所述第三流体流通道相连的第五流体流通道，所述第五流体流通道用于传送所述多个CNT的至少第二部分，其中所述多个CNT的至少第二部分由于所述光线的电场分量频率大于所述多个CNT的所述第二部分中的那些CNT的一个或多个谐振频率而被朝向流过所述第五流体流通道的流体流排斥。
18.如权利要求17所述的装置，进一步包括：
在所述第四流体流通道下游的第六流体流通道；
将第二光线聚焦到所述第六流体流通道内的透镜。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述第二光线的电场分量的频率大于所述光线的电场分量的频率。
20.如权利要求18所述的装置，其中所述第二光线的电场分量的频率小于所述多个CNT的所述部分中的那些CNT的子集的一个或多个谐振频率。
21.如权利要求18所述的装置，进一步包括：
在所述第五流体流通道下游的第七流体流通道；
将第三光线聚焦到所述第七流体流通道内的透镜。
22.如权利要求21所述的装置，其中所述第三光线的电场分量的频率小于所述光线的电场分量的频率。
23.如权利要求17所述的装置，进一步包括：
在所述第五流体流通道下游的第六流体流通道；
将第二光线聚焦到所述第六流体流通道内的透镜。
24.如权利要求23所述的装置，其中所述第二光线的电场分量的频率小于所述光线的电场分量的频率。
25.如权利要求23所述的装置，其中所述第二光线的电场分量的频率大于所述多个CNT的所述第二部分中的那些CNT的子集的一个或多个谐振频率。
26.一种用于拣选碳纳米管的装置，包括：
a)使第一和第二流体流彼此沿着侧边流动的流体流通道；以及
b)一个或多个透镜和激光源，用于产生静态的聚焦激光，所述激光在所述流体流的至少一个中形成电场强度的梯度，根据所述多个CNT的一个和多个谐振频率相对于所述频率的关系，所述电场强度的梯度和所述激光电场分量的频率使多个CNT离开所述第一流体流并进入所述第二流体流。
27.如权利要求26所述的装置，其中所述第一和第二流体流沿着不同的垂直面流动。
28.如权利要求26所述的装置，其中所述第二流体流在所述第一流体流的上方流动。
29.如权利要求26所述的装置，其中所述多个CNT的谐振频率小于所述激光的电场分量的频率。
30.如权利要求29所述的装置，其中所述多个CNT是目标CNT。
31.如权利要求26所述的装置，其中所述多个CNT的谐振频率大于所述激光的电场分量的频率。
32.如权利要求31所述的装置，其中所述多个CNT是目标CNT。
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