单壁碳纳米管的手性选择性修饰和制备方面取得新进展

单壁碳纳米管管壁具有卷曲的石墨片层结构，根据卷曲方式（用(n,m)指标化，也称碳纳米管的手性）的不同可表现为金属性或者带隙不同的半导体性。碳纳米管的结构特点决定了手性可控的制备和修饰是一个难题，同时也是碳纳米管应用中的关键问题之一。李彦课题组近期在手性选择性的制备和修饰方面取得一些重要进展。

 

 

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他们发现咪唑类离子液体是研究单壁碳纳米管性质和对其进行操纵的优良溶剂,因为纳米管与离子液体间只存在弱的范德华相互作用。（ACS Nano）在此基础上发展了一种在离子液体介质中对单壁碳纳米管进行手性选择性修饰的简单方法，利用常见的阴离子表面活性剂实现了对金属性和窄带隙半导体性碳纳米管的选择性修饰，还可通过改变表面活性剂的种类和浓度对碳纳米管能带结构进行可控调制。这种修饰和能带调控是可逆的，只要改变溶液的环境，碳纳米管的性质就可以复原。(J. Am. Chem. Soc 2009, 131, 5364.) 2008, 2, 2540

 

构筑场效应晶体管需要半导体性碳纳米管，但一般制备出的产品均是1/3金属性和2/3半导体性碳纳米管的混合物。李彦课题组与美国杜克大学刘杰教授合作，利用金属性管和半导体性管在化学反应活性上的微小差异，在生长过程中引入弱氧化条件阻止金属性管的生长，辅以基底的作用，首次在石英表面上直接制备出了纯半导体性单壁碳纳米管阵列。大量Raman光谱数据以及超长管薄膜器件的I-V测量结果表明半导体性管含量达95%-98%。(Nano Lett. 2009, 9, 800)