中文摘要：

碳是自然界分布非常普遍且与宇宙起源、生命起源以及人类生活密切相关的一种元素。碳元素存在着众多同素异形体（如，金刚石、石墨、碳纳米管等），但人类对真正的一维纳米材料-碳链(sp杂化轨道成键)却知之甚少。碳纳米线是在碳纳米管中心空洞里插入直线状碳链形成的一种新型一维碳纳米材料。理论计算表明，碳纳米线不仅具有超越碳纳米管的机械强度、导电性和导热性，并可用于制造世界最小的纳米器件。本项目探索直流氢电弧放电法中碳纳米线的生长机理，寻找最佳制备条件、提纯条件，获取高纯碳纳米线样品。寻找利用表面增强拉曼光谱散射技术获取单根碳纳米线拉曼光谱信息的新方法，阐明碳纳米线每根拉曼光谱谱线的起因。研究碳纳米管对碳链晶格结构、能带结构以及拉曼谱线位置、强度的影响，揭示碳纳米管与碳链之间相互作用规律。本项目的研究结果，不仅对碳纳米线、梦幻般的一维碳链基本物性的理解有重要意义，也为一维碳基纳米器件的开发奠定基础。

结论摘要：

碳纳米线是在碳纳米管中心空洞里插入直线状碳链形成的一种新型一维碳纳米材料。理论计算表明，碳纳米线不仅具有超越碳纳米管的机械强度、导电性和导热性，并可用于制造世界最小的纳米器件。 本项目研究了直流氢电弧放电法中多壁碳纳米管型碳纳米线的生长机理，寻找到最佳制备条件和提纯条件。利用表面增强拉曼光谱散射技术获取了单根多壁碳纳米管和单根碳纳米线的拉曼光谱信息，阐明了碳纳米线每根拉曼光谱谱线的起因。发现了一种简单且可控的制备碳纳米线的新方法—高温热处理法，在超小内径、高结晶性双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中成功地生长出一维直线状碳链。此外，成功地制备出超小直径的单壁、双壁碳纳米管，并发展了氢提纯技术，为制备结构最为简单的单壁、双壁碳纳米管型碳纳米线提供了原材料支持。 本项目的研究结果，不仅对碳纳米线、梦幻般的一维碳链基本物性的理解有重要意义，也为一维碳基纳米器件的开发奠定基础。