编纂:安定
李彦教学课题组经由十二年的潜心研究,逐渐深入了对碳纳米管的生长机制和催化剂作用的意识,在此基础上提出了一种实现单壁碳纳米管结构/手性可控生长的方案。他们发展了一类钨基合金催化剂,其高熔点的特征确保了单壁碳纳米管在高温环境下的生长进程中坚持晶态结构,其奇特的原子排布方法可用来调控生长的碳纳米管的结构,从而实现了单壁碳纳米管的结构/手性可控生长。他们应用这种方式生长出了含量高于92%的(12, 6)型碳纳米管。通过调控催化剂的结构,他们还实现了(16,0)和(14,4)碳纳米管的抉择性生长。更多的试验成果表明该办法存在普适性。
据猜测,基于硅基CMOS集成电路的微电子技术在将来十年左右将趋近于发展的极限,发展后摩尔时期的纳电子技术已火烧眉毛。2009年,国际半导体路线图委员会推举基于碳纳米管和石墨烯的碳基电子学技术作为未来10-15年可能浮现贸易价值的新一代电子技巧。资料是碳基电子学发展的基础和要害,然而迄今人们仍不措施实现碳纳米管的结构可控生长,这已经成为制约碳基电子学发展的瓶颈问题。
图1 以钨基合金纳米晶为催化剂生长单一手性的单壁碳纳米管
单壁碳纳米管可看作是由石墨烯沿必定方向卷曲而成的空心圆柱体,依据卷曲方式(通常称为“手性”)的不同,能够是金属性导体或带隙不同的半导体。这是碳纳米管的一个独特而优良的性质,但同时也是碳纳米管制备上的宏大挑衅。用个别方法合成的样品均为不同结构的碳纳米管组成的混杂物,而单一手性单壁碳纳米管的取舍性生长成为一个难题,经过海内外科学家二十余年的尽力仍未找到有效的解决方案。?
图2 利用接收光谱(a)和拉曼光谱(b)测得的(12, 6)型管的含量
北大化学与分子工程学院李彦传授课题组在单壁碳纳米管手性可控生长研究上获得主要冲破,该项结果于2014年6月26日在《做作》杂志上发表(Nature,北京大学内训, DOI 10.1038/nature13434)。
该研究为解决单壁碳纳米管的构造可控成长这一困扰学界已久的困难供给了一种可能的计划,为碳纳米管的利用,尤其是碳基电子学的发展奠定了基本。
以上研讨工作在国度天然迷信基金委员会出色青年基金跟科技部重大研究打算纳米专项课题赞助下实现,并得到了香港理工大学、中科院物理所、上海同步辐射光源等单位的帮助。?
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