張錦課題組在單壁碳納米管的選擇性制備方面取得進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-06 16:56:03學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
單壁碳納米管是典型的一維納米碳材料，獨(dú)特的管狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能使其在納電子學(xué)、復(fù)合材料和化學(xué)生物傳感等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。單壁碳納米管的結(jié)構(gòu)控制制備是對其性能研究和規(guī)?；瘧?yīng)用的前提。碳納米管結(jié)構(gòu)的多樣性（不同的直徑、取向、長度、導(dǎo)電屬性及手性）使得控制制備面臨著巨大的挑戰(zhàn)，尤以導(dǎo)電屬性控制和手性控制最為困難。
化學(xué)與分子工程學(xué)院的張錦教授課題組長期致力于單壁碳納米管的結(jié)構(gòu)控制制備方法研究，近期在碳納米管結(jié)構(gòu)的選擇性制備方面取得了重要進(jìn)展。碳納米管和石墨烯具有相似的苯環(huán)共軛結(jié)構(gòu)，理論計(jì)算表明不同手性的碳納米管和石墨基底間具有各向異性的相互作用。以此，課題組成員發(fā)展了以石墨烯作為新型生長基底的碳納米管制備方法，實(shí)現(xiàn)了碳納米管的手性選擇性定向生長。此外，巧妙利用沿鋸齒型方向的石墨刻痕為參考，進(jìn)一步發(fā)展了單壁碳納米管手性結(jié)構(gòu)的表征方法，完成了基底表面碳納米管旋光性和手性指數(shù)的批量化表征。部分結(jié)果發(fā)表在Nat. Commun., 4(2013), 2205上。
Nat. Commun., 4(2013), 2205.
碳納米管依據(jù)導(dǎo)電屬性的不同可分為金屬型和半導(dǎo)體型兩類。課題組成員借鑒表面活性劑去污的原理，實(shí)現(xiàn)了金屬型碳納米管的選擇性去除，從而制備得到了高密度半導(dǎo)體型碳納米管陣列（Small, 9(2013), 1306）。選取SDS作為表面活性劑分子，其與金屬型碳納米管具有較強(qiáng)的相互作用力，在超聲輔助處理后易于脫離基底表面。微區(qū)共振拉曼光譜和場效應(yīng)器件的轉(zhuǎn)移特性均表明陣列中半導(dǎo)體型碳納米管的比例高達(dá)90%。
課題組的合作者包括劉忠范院士（北京大學(xué)）、彭練矛教授（北京大學(xué)）和丁峰教授（香港理工大學(xué)）等，并得到了科技部及國家自然科學(xué)基金委的鼎力資助。
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?Small, 9(2013), 1306.
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