Onlangs, Het onderzoeksteam van professor Li Yan ontwikkelde een nieuwe strategie om enkelwandige koolstofnanobuizen met specifieke chiraliteit te produceren door een nieuwe familie van katalysatoren toe te passen, die grote toepassingen en invloed heeft op nano-elektronica en aanverwante gebieden.

"We moeten structuurspecifieke koolstofnanobuisjes gebruiken voor echte toepassingen. De structuurgecontroleerde groei is al ongeveer 20 jaar een droom van ons vakgebied. Recent werk van professor Yan Li aan de Universiteit van Peking laat zien dat het eindelijk wordt gerealiseerd. Ik geloof dat haar idee om Het gebruik van een op W gebaseerde katalysator is de mijlpaal van de groei van koolstofnanobuizen. We verwachten een groot aantal zeer nuttige toepassingen van koolstofnanobuizen op basis van haar nieuwe ontdekking, " zei professor Shigeo Maruyama van de Universiteit van Tokio, die ook de president van Fullerene dient, Koolstof nanobuisjes, en Graphene Research Society of Japan.

Enkelwandige koolstof nanobuis (SWNT), die kan worden beschouwd als een naadloze cilinder gevormd door een stuk grafeen te rollen, kan metallisch of halfgeleidend zijn, afhankelijk van de manier van walsen aangeduid als (n, m) (of de 'chiraliteit'). Vertrouwend op de fantastische structuur en eigendom, vooral de extreem hoge mobiliteit voor zowel elektronen als gaten, SWNT's hebben een groot potentieel getoond op verschillende gebieden, zoals nano-elektronica.

In 2009, de International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) selecteerde op koolstof gebaseerde nano-elektronica om koolstofnanobuizen en grafeen op te nemen voor extra middelen en gedetailleerde wegenkaarten voor ITRS als veelbelovende technologieën die gericht zijn op commerciële demonstratie in de komende 10-15 jaar.

Echter, het is al meer dan 20 jaar een grote uitdaging om de chiraliteit-selectieve synthese van SWNT's te realiseren. Zoals vermeld door Dr. Avouris in zijn overzichtsartikel gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie (V.2 P.605), "De belangrijkste hindernis (van op koolstof gebaseerde elektronica) is ons huidige onvermogen om grote hoeveelheden identieke nanostructuren te produceren ... er is geen betrouwbare manier om rechtstreeks een enkel CNT-type te produceren, zoals nodig zal zijn in een groot geïntegreerd systeem." Inspirerend, Professor Li en haar medewerkers hebben op dit punt een doorbraak bereikt.

De katalysatoren, op wolfraam gebaseerde bimetaallegering nanodeeltjes van niet-kubische symmetrie, hoge smeltpunten hebben en bijgevolg hun kristalstructuur kunnen behouden tijdens het proces van chemische dampafzetting (CVD), om de chiraliteit van de gekweekte SWNT's te reguleren. de (12, 6) SWNT's worden direct gesynthetiseerd in een overvloed aan> 92% door W6Co7-katalysatoren te gebruiken.

Experimenteel bewijs en theoretische simulatie laten zien dat de goede structurele overeenkomst tussen de koolstofatoomrangschikking rond de omtrek van de nanobuis en de rangschikking van de atomen in een van de vlakken van de nanokristalkatalysator de (n, m) preferentiële groei van SWNT's. Deze methode is ook geldig voor andere op wolfraam gebaseerde legering nanokatalysatoren om SWNT's van verschillende ontworpen chiraliteit te laten groeien. "Het gebruik van op wolfraam gebaseerde nanokristallen met een unieke structuur als katalysatoren baant een weg voor de ultieme chiraliteitscontrole in SWNT-groei. Dit kan de ontwikkeling in SWNT-toepassingen accumuleren, bijvoorbeeld, op koolstof gebaseerde nano-elektronica", zei Li.

Het werk werd hoog gewaardeerd door professor Jie Liu aan de Duke University, "De chiraliteitsspecifieke groei van enkelwandige koolstofnanobuizen is de meest uitdagende en belangrijke kwestie in het veld, die al jaren niet is opgelost. Prof. Yan Li van de Universiteit van Peking laat eerst zien dat gecontroleerde groei mogelijk is. Deze ontwikkeling is van groot belang voor de toepassingen van koolstofnanobuisjes op veel gebieden, vooral nano-elektronica."