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Komalavalli Thirunavukkuarasu

• This dissertation presents the various investigations on the carbon nanostructures, namely, fullerene-based compounds and single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), under high pressure using infrared spectroscopy. The reflection/transmission measurements on these compounds have been performed for the first time over a broad frequency range (120-20000 cm-1) for pressures up to 10 GPa. The first part consists of the pressure-dependent infrared transmission measurements on the fullerene-based compounds: pristine C70, C60C8H8 and C70C8H8. Both vibrational as well as electronic properties of these compounds were investigated under pressure. These studies on the fullerene-based compounds identify the pressure-induced orientational ordering transition which occurs below 1 GPa for all three studied compounds. At higher pressures, the pressure-induced changes in the vibrational and electronic properties could be attributed to an increased intermolecular interaction in these compounds. The secondThis dissertation presents the various investigations on the carbon nanostructures, namely, fullerene-based compounds and single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), under high pressure using infrared spectroscopy. The reflection/transmission measurements on these compounds have been performed for the first time over a broad frequency range (120-20000 cm-1) for pressures up to 10 GPa. The first part consists of the pressure-dependent infrared transmission measurements on the fullerene-based compounds: pristine C70, C60C8H8 and C70C8H8. Both vibrational as well as electronic properties of these compounds were investigated under pressure. These studies on the fullerene-based compounds identify the pressure-induced orientational ordering transition which occurs below 1 GPa for all three studied compounds. At higher pressures, the pressure-induced changes in the vibrational and electronic properties could be attributed to an increased intermolecular interaction in these compounds. The second and final part of this work deals with the pressure-dependent infrared spectroscopic measurements on the SWCNT films. The measurements were performed on unoriented SWCNTs films and first for the time also on oriented SWCNT films, namely, the oriented nanotubes in polyethylene matrix and the magnetically-aligned SWCNT film, for the first time over the frequency range from 120 cm-1 to 20000 cm-1 for pressures up to 8 GPa. With the application of pressure, the optical absorption bands of the SWCNTs (in both oriented and unoriented SWCNT films) exhibit a redshift and an anomaly exists in the pressure dependence of these transitions at a critical pressure Pc=2-3 GPa. This anomaly is related to a structural phase transition, where the cross-section of the SWCNTs changes from circular to oval/racetrack-like. The farinfrared absorbance of the unoriented SWCNT films decreases monotonically with increasing pressure, indicating an increase of the localization effects upon pressure application. The polarization-dependent infrared spectroscopic measurements on oriented SWCNT films show a strong anisotropy in the optical conductivity for both polarizations parallel and perpendicular to the alignment direction.…
• In dieser Dissertation werden Infrarot-Spektroskopie Untersuchungen an Kohlenstoff-Nanostrukturen (Fulleren-basierte Verbindungen und Kohlenstoff-Nanoröhre (SWCNTs)) unter hohem Druck, präsentiert. Die Reflexions-/Transmissions-Messungen an diesen Verbindungen wurden zum ersten Mal über einen breiten Frequenzbereich (120-20000 cm-1) für Drücke bis zu 10 GPa durchgeführt. Der erste Teil behandelt die druckabhängigen Infrarotmessungen von Fulleren-basierten Verbindungen: C70, C60C8H8 und C70C8H8. Sowohl vibratorische als auch elektronische Eigenschaften dieser Verbindungen wurden unter hydrostatischem Druck untersucht. Diese Untersuchungen an den Fulleren-basierten Verbindungen lassen den druckinduzierten Orientierungs-Ordnungs-Übergang unterhalb 1 GPa für alle drei untersuchten Verbindungen erkennen. Die unter hohem Druck beobachteten Änderungen in den Vibrationseigenschaften und den elektronischen Eigenschaften könnten durch eine Zunahme der intermolekularen Wechselwirkungen dieserIn dieser Dissertation werden Infrarot-Spektroskopie Untersuchungen an Kohlenstoff-Nanostrukturen (Fulleren-basierte Verbindungen und Kohlenstoff-Nanoröhre (SWCNTs)) unter hohem Druck, präsentiert. Die Reflexions-/Transmissions-Messungen an diesen Verbindungen wurden zum ersten Mal über einen breiten Frequenzbereich (120-20000 cm-1) für Drücke bis zu 10 GPa durchgeführt. Der erste Teil behandelt die druckabhängigen Infrarotmessungen von Fulleren-basierten Verbindungen: C70, C60C8H8 und C70C8H8. Sowohl vibratorische als auch elektronische Eigenschaften dieser Verbindungen wurden unter hydrostatischem Druck untersucht. Diese Untersuchungen an den Fulleren-basierten Verbindungen lassen den druckinduzierten Orientierungs-Ordnungs-Übergang unterhalb 1 GPa für alle drei untersuchten Verbindungen erkennen. Die unter hohem Druck beobachteten Änderungen in den Vibrationseigenschaften und den elektronischen Eigenschaften könnten durch eine Zunahme der intermolekularen Wechselwirkungen dieser Verbindungen erklärt werden. Im zweiten Teil werden die druckabhängigen Infrarot-spektroskopischen Messungen an den SWCNT Filme präsentiert. Die Messungen wurden über den Frequenzbereich von 120 cm-1 bis 20000 cm-1 bei hohen Drücken bis zu 8 GPa an nicht-orientierten und zum ersten mal an orientierten SWCNT Filmen durchgeführt. Mit steigendem Druck kommt es zu einer Rotverschiebung der optischen Übergänge der SWCNTs und eine Anomalie besteht in der Druckabhängigkeit von diesen Übergängen bei einem kritischen Druck von Pc=2-3 GPa. Diese Anomalie weist auf einen strukturellen Phasenübergang hin, bei dem sich der Querschnitt der SWCNTs von rund zu oval ändert. Die ferninfrarot Absorption der nicht-orientierten SWCNT Filme nimmt monoton mit zunehmendem Druck zu, was wahrscheinlich auf eine Erhöhung der Lokalisierung zurückzuführen ist. Eine starke Anisotropie in der optischen Leitfähigkeit der orientierten SWCNT Filme für eine Polarisierung des elektrischen Feldes parallel zur Orientierungsrichtung und des elektrischen Feldes senkrecht zur Orientierungsrichtung wurde beobachtet.…