新方法合成90％纯度碳纳米管水平阵列

本报北京2月16日电(记者聂)多年来，寻找一种可靠的方法来制备具有相同结构的水平排列的碳纳米管一直是科学家们面临的一大难题。最近，北京大学化学与分子工程学院和纳米化学研究中心的张进教授带领研究小组开发了一种新的方法来合成具有相同结构的水平排列的碳纳米管，纯度高达90%。这项重要的成就由15日出版的《自然》杂志在网上发布。

碳纳米管由于其优异的机械、电学和热学性能，被认为是下一代微电子器件中最有潜力替代硅的材料。碳纳米管可以看作卷曲的石墨片，但是它们的合成过程根本不包括卷曲，而是通过催化化学气相沉积在催化剂颗粒表面成核和生长而形成的。该催化剂不仅提供支撑结构，而且催化碳氢键分解成碳原子形成碳纳米管。

2015年，张进的团队发现，使用固体碳化物催化剂可以合成具有特定结构的碳纳米管。这一次，他们开发了一种新的外延生长方法，利用碳纳米管和催化剂的对称匹配。通过对碳管成核效率的热力学控制和生长速率的动态控制，实现了手性指数为2m，m的碳纳米管阵列的富集生长。使用碳化钼作为催化剂，他们制备了金属碳纳米管的水平阵列，纯度高达90%，手性指数(12，6)，密度为20纳米管/微米。他们还用碳化钨作为催化剂，制备了手性指数为(8，4)的水平排列的半导体碳纳米管，纯度可达80%。从理论上讲，该方法的纯度可达99%，表明其仍有很大的发展空间。

张进教授说，同样结构的半导体碳纳米管水平阵列非常适合生产碳纳米管晶体管。他们将继续提高纯度，并在未来选择性地制备其他类型的碳纳米管结构。