2014年07月04日 09:19:00 　来源：    字体大小[大中小]

北京大学化学与分子工程学院李彦教授课题组在单壁碳纳米管手性可控生长研究上取得重要突破，该项成果于2014年6月26日在《自然》杂志上发表（Nature, DOI 10.1038/nature13434）。

单壁碳纳米管是一类重要的碳基材料，由于具有优异的电学性质而被人们广泛应用于碳基纳电子学研究中，它可看作是由石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，根据卷曲方式（通常称为“手性”）的不同，可以是金属性导体或带隙不同的半导体。这一独特而优异的性质同时也是碳纳米管制备上的巨大挑战。用一般方法合成的样品均为不同结构的碳纳米管组成的混合物，而单一手性单壁碳纳米管的选择性生长成为一个难题，经过国内外科学家二十余年的努力仍未找到有效的解决方案。 

李彦教授课题组经过十二年的潜心研究，逐步深化了对碳纳米管的生长机制和催化剂作用的认识，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，其高熔点的特性确保了单壁碳纳米管在高温环境下的生长过程中保持晶态结构，其独特的原子排布方式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。他们利用这种方法生长出了含量高于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）碳纳米管的选择性生长。更多的实验结果表明该方法具有普适性。 

　　 

　　图 以钨基双金属合金纳米晶为催化剂生长单一手性的单壁碳纳米管 

　　上海同步辐射光源为该研究提供了重要的技术支撑。课题组在BL14W1- XAFS光束线站获取了Co元素K边和W元素L₃边的X射线吸收谱精细解构（XAFS），高质量的实验数据保证了W-Co双金属结构的确定，证实了W和Co元素在1030℃下形成了W-Co合金，这为剖析单壁碳纳米管的手性选择性生长机制提供了重要的实验证据。 

　　 

　　图(a)拉曼光谱测得的(12,6)碳管含量 (b)WCo催化剂结构的EXAFS表征 

　　该研究为解决单壁碳纳米管的结构可控生长这一困扰学界已久的难题提供了一种可能的方案，为碳纳米管的应用，尤其是碳基电子学的发展奠定了基础。 

　　在该工作中，BL14W1线站科技人员积极参与，在实验和数据处理两个方面提供了相应的专业技术支持，为该成果的发表作出了贡献。 

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