科学家控制碳纳米管中的手性

时间：2021-09-05 09:25:01 来源：

在Co纳米颗粒上的初始碳盖
形成。a，b，原位HRTEM晶格图像显示在TEM室中，在6.3 mbar CO存在下，由CoxMg1xO固溶体在−600°C下由CoxMg1xO固溶体形°成的外延Co纳米颗粒上的碳盖形成。如图2e所示，在两种情况下都观察到Co和MgO之间的晶格失配外延关系。何茂帅等，doi：10.1038 / srep01460

一组研究人员设法控制了碳纳米管中的手性，通过减少成熟的CO固溶体实现了Co纳米颗粒的外延形成。

碳纳米管研究领域的最终目标是合成具有受控手性的单壁碳纳米管（SWNT）。发现单壁碳纳米管二十年后，来自芬兰阿尔托大学的科学家A.M.俄罗斯普罗霍罗夫普通物理研究所和丹麦理工大学电子纳米中心（DTU）在化学气相沉积合成过程中设法控制了碳纳米管的手性。

碳纳米管结构由一对称为手性指数（n，m）的整数定义，换句话说，就是手性。

阿尔托大学理工学院纳米材料小组负责人埃斯科·卡普派宁教授说，手性决定了碳纳米管的光学和电子特性，因此控制它是开发其实际应用的关键。

多年来，在开发各种结构受控的合成方法方面已经取得了实质性进展。但是，由于缺乏指导金属纳米颗粒催化剂的形成及其在管生长过程中的催化动力学的实用手段，对SWNTs手性结构的精确控制已大大受到阻碍。

阿尔托大学化学技术学院的博士后研究员Maoshuai He透露，我们通过减少发达的CO固溶体实现了Co纳米颗粒的外延形成。

阿尔托大学理工学院高级研究员华江补充道，这种新催化剂首次被用于SWNTs的选择性生长。

通过将新催化剂引入常规CVD反应器中，研究小组证明了半导体单壁碳纳米管（〜90％）的优先增长，并且在500℃时具°有很高的（6,5）管（53％）管数。此外，他们还表明手性偏好从500℃°下的（6,5）管转移到400℃下的（7，6）和（9，4）纳米°管。

阿尔托大学的Juha Lehtonen教授评论说，这些发现为单壁碳纳米管的结构控制及其阐明其生长机理开辟了新的视角，因此对于纳米管生长背后的科学基础知识至关重要。

这项研究最近已发表在《自然》出版集团新出版的《科学报告》（Scientific Reports），第3期，2013年，第1460页上。

这项工作由阿尔托大学的CNB-E项目通过数字化与能源多学科研究所（MIDE）计划和阿尔托能源效率计划项目（MOPPI）进行财政支持。这项工作利用了芬兰Aalto大学纳米显微镜中心和丹麦技术大学电子纳米显微镜中心的设施。Moller和Chastine Mc-Kinney Moller基金会。

出版物：He Maoshuai He等人，“晶格失配的外延钴纳米颗粒上单壁碳纳米管的手性选择性生长”，《科学报告》 3，文章编号：1460; doi：10.1038 / srep01460