我國突破單壁碳納米管可控制備技術

以鎢基合金納米晶為催化劑生長單一手性的單壁碳納米管

【摘要】北京大學發(fā)布消息稱，該?；瘜W與分子工程學院李彥教授課題組在單壁碳納米管手性可控生長研究上取得重要突破。單壁碳納米管可看作是由石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圓柱體，根據(jù)卷曲方式(通常稱為“手性”)的不同，可以是金屬性導體或帶隙不同的半導體。

    北京大學發(fā)布消息稱，該校化學與分子工程學院李彥教授課題組在單壁碳納米管手性可控生長研究上取得重要突破。

    單壁碳納米管可看作是由石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圓柱體，根據(jù)卷曲方式(通常稱為“手性”)的不同，可以是金屬性導體或帶隙不同的半導體。這是碳納米管的一個獨特而優(yōu)異的性質，但同時也是碳納米管制備上的巨大挑戰(zhàn)。用一般方法合成的樣品均為不同結構的碳納米管組成的混合物，而單一手性單壁碳納米管的選擇性生長成為一個難題，經(jīng)過國內外科學家二十余年的努力仍未找到有效的解決方案。

    李彥教授課題組經(jīng)過十二年的潛心研究，逐步深化了對碳納米管的生長機制和催化劑作用的認識，在此基礎上提出了一種實現(xiàn)單壁碳納米管結構/手性可控生長的方案。他們發(fā)展了一類鎢基合金催化劑，其高熔點的特性確保了單壁碳納米管在高溫環(huán)境下的生長過程中保持晶態(tài)結構，其獨特的原子排布方式可用來調控生長的碳納米管的結構，從而實現(xiàn)了單壁碳納米管的結構/手性可控生長。

    2009年，國際半導體路線圖委員會推薦基于碳納米管和石墨烯的碳基電子學技術作為未來10-15年可能顯現(xiàn)商業(yè)價值的新一代電子技術。材料是碳基電子學發(fā)展的基礎和關鍵，然而迄今人們仍沒有辦法實現(xiàn)碳納米管的結構可控生長，這已經(jīng)成為制約碳基電子學發(fā)展的瓶頸問題。

    該研究為解決單壁碳納米管的結構可控生長這一困擾學界已久的難題提供了一種可能的方案，為碳納米管的應用，尤其是碳基電子學的發(fā)展奠定了基礎。該項成果于6月26日在《自然》雜志上發(fā)表。