研究人员在生产碳纳米管方面取得了突破性的进展，碳纳米管通常被称为“纳米材料之王”。
一组研究人员通过创建一种新催化剂，在碳纳米管（CNTs）的生产上取得了显著进展，使其原子结构，特别是手性得以精准控制。这一发展为创新的半导体技术开辟了新的可能性，解决了一个持续了三十多年的挑战。
研究团队由先进材料研究所（WPI-AIMR）的副教授加藤俊明领导，团队中包括来自日本各地的科学家，成功生产出手性指数为(6,5)且纯度超过95%的碳纳米管。
这项研究于2024年8月20日在ACS Nano上发表。
加藤解释道：“碳纳米管本质上是一层碳卷成管状。虽然这听起来很简单，但由于其卓越的导电性、光学特性和机械强度，碳纳米管非常有价值。”
不难理解为什么它们被称为“纳米材料之王”。它们广泛的有益特性使其适合于众多应用，从建造飞机和航天器到推动医疗技术的发展。
加藤指出：“控制碳纳米管手性的挑战阻碍了它们在工业中的使用，这就是我们开始这个项目寻找可以可靠生产所需结果的催化剂的原因。”到目前为止，只有在(14,4)和(12,6)手性下实现了单一手性的合成，且纯度超过90%。
通过引入由镍(Ni)、锡(Sn)和铁(Fe)组成的新催化剂，研究人员发现了一条新的手性控制合成路线。这种NiSnFe催化剂作为一种高度专业化的生长促进剂，能够选择性地产生(6,5)手性的碳纳米管。此外，这些纯手性的(6,5)碳纳米管束结构在光致发光寿命上相比于孤立的(6,5)碳纳米管表现出超过20倍的增加。该方法未来有可能应用于实现其他手性。
研究团队希望他们的发现能够推动半导体器件制造和应用的显著进展。
