北大教授找到單壁碳納米管生長控制方法

　　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。

　　能否控制單壁碳納米管的生長？近二十余年來一直困擾著碳納米管研究領域的科學家們，能否找到控制方法也成為碳納米管應用的瓶頸。日前，這道世界性難題被北京大學李彥教授研究團隊攻克，該團隊在全球首次提出單壁碳納米管生長規律的控制方法，研究成果已于6月26日發表在國際權威學術期刊《自然》雜志上。

　　碳納米管分為多壁碳納米管和單壁碳納米管，電子器件通常選用單壁碳納米管。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，根據卷曲方式(通常稱為“手性”)的不同，可以是金屬性導體或半導體。

　　英國皇家化學會會士、美國杜克大學化學系教授劉杰分析，碳納米管的性質是和手性密切相關，有些碳納米管可以是金屬性的，有些則是半導體性的。以前，大家制備的碳納米管材料都是各種手性的混合物，這對碳納米管的應用造成很大的不便。

　　據預測，基于硅基CMOS集成電路的微電子技術在未來十年左右將趨近于發展的極限，發展后摩爾時代的納電子技術已迫在眉睫。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十至十五年可能顯現商業價值的新一代電子技術。材料是碳基電子學發展的基礎和關鍵，然而迄今人們仍沒有辦法實現碳納米管的結構可控生長，這已經成為制約碳基電子學發展的瓶頸問題。

　　北大化學與分子工程學院教授李彥課題組經過十二年的研究，終于找到單壁碳納米管生長規律的控制方法。據李彥透露，課題組以乙醇為原料，使用一種新型鎢基合金的催化劑制作單壁碳納米管。這種催化劑納米粒子具有非常高的熔點，能夠在單壁碳納米管生長的高溫環境下，保持其晶態結構和形貌。同時，這類催化劑本身具有獨特的結構，利用這種納米尺度的晶體為催化劑，就能夠生長出具有特定結構的單壁碳納米管。這樣的碳納米管可用于高性能器件的加工當中。

　　劉杰表示，李彥團隊第一次證明單壁碳納米管可控性生長是可行的，這項研究成果對碳納米管的應用，特別是碳納米管在電子學器件領域里的應用意義非常重大。

　　據了解，碳納米管是一種新型的超級材料，它的強度可以達到鋼材的三百倍，而密度僅僅是鋼材的六分之一。碳納米管有望成為硅的替代材料，將可以使未來的手機、電腦外形更小巧，功能更強大。