新方法合成90%純度碳納米管水平陣列

　　多年來，找到一種可靠方法制備相同結構碳納米管的水平陣列，是困擾科學家們的一大難題。最近，北京大學化學與分子工程學院和納米化學研究中心的張錦教授，帶領課題組開發(fā)出一種全新方法，合成出純度高達90%的相同結構碳納米管水平陣列。15日出版的《自然》雜志在線刊登了這一重要成果。

　　碳納米管(CNTs)因其優(yōu)越的力學、電學和熱學性能，被認為最有潛力取代硅用于下一代微電子器件。碳納米管可看成是由石墨片卷曲而成，但其合成過程完全不涉及卷曲，而是通過催化化學氣相沉積法，在催化劑粒子表面成核生長而成。催化劑既提供支撐結構，又催化碳氫鍵分解成碳原子形成碳納米管。

　　2015年張錦團隊發(fā)現(xiàn)，用固體碳化物催化劑能合成出特定結構的碳納米管。這次，他們開發(fā)出一種利用碳納米管與催化劑對稱性匹配的外延生長的全新方法，通過對碳管成核效率的熱力學控制和生長速度的動力學控制，實現(xiàn)了結構為手性指數(shù)(2m,m)類碳納米管陣列的富集生長。他們選用碳化鉬為催化劑，制備了純度高達90%、結構為手性指數(shù)(12,6)的金屬性碳納米管水平陣列，密度為20根/微米。他們還用碳化鎢做催化劑，制備了結構為手性指數(shù)(8,4)的半導體性碳納米管水平陣列，其純度可達80%。理論預測，這種方法純度可達99%，可見還有很大的發(fā)展空間。

　　張錦教授表示，相同結構的半導體性碳納米管水平陣列非常適合用來生產碳納米管晶體管，他們今后會繼續(xù)改進純度，并選擇性制備其他類型碳納米管結構。