《納米快報》：妙手偶得的碳納米管物理分離法
2008-12-23 來源：科學時報
一位小朋友摸到靜電球的球殼，頭發(fā)立刻像刺猬般根根直豎，這是科技館里很常見的場景。如果一個碳納米管束被人為附加上足夠的電荷，又會是怎樣一幅景象呢？
當碳納米管束帶的電荷達到一定程度時，在電子顯微鏡下，它會形成一種獨特、新奇的像樹一樣的放射狀格局。不僅如此，這些呈樹枝狀分離的碳納米管還具有較小的直徑(3納米)，有的甚至是單根的碳納米管。這是國家納米科學中心研究員孫連峰與中國科學院物理所解思深院士等人合作研究的最新成果。這項工作得到了國家自然科學基金和中國科學院“百人計劃”等的資助。相關(guān)成果發(fā)表在最新一期的《納米快報》上。
遭遇瓶頸的化學分離方法
單壁碳納米管是一種具有戰(zhàn)略意義的新興材料，它在復(fù)合材料、平板顯示器、真空電子器材、生物探測器、抗電磁干擾材料等方面有廣泛的應(yīng)用。
目前，科研人員已經(jīng)能夠根據(jù)需要大量制備單壁碳納米管。“但是，由于單壁碳納米管結(jié)構(gòu)獨特，性質(zhì)奇異，管與管之間存在比較大的相互吸引力，科學家所制備的碳納米管往往相互糾纏，形成碳納米管束。”孫連峰說，“如果不能有效地分離出單根碳納米管，就意味著無法對單根碳納米管器件的制備及其物理特性展開相關(guān)研究。因此，如何將碳納米管分離是需要研究解決的重要問題。”
電泳分離法和層離法是現(xiàn)在最常用的碳納米管束分離方法。孫連峰指出，這些現(xiàn)在常用的分離方法大多是化學方法。這些方法往往涉及到多種化學試劑(如表面活性劑)的使用，并且需要經(jīng)過多步物理、化學過程才能完成。這些化學方法雖然可以有效地分離出單根碳納米管，但由于存在摻雜效應(yīng)，可能改變了碳納米管本身的固有性質(zhì)，而且得到的單壁管長度也大都不理想。
比如說，電泳分離法就首先要使用表面活性劑對碳納米管束進行處理，然后使用超聲波沖擊，最后在電泳池里分離。“這就產(chǎn)生了許多問題，碳納米管有可能吸附表面活性劑分子從而改變自身的物理特性，從而使原來呈現(xiàn)的金屬性或者是半導(dǎo)體性發(fā)生改變；另外，超生波的沖擊還可能會破壞碳納米管的結(jié)構(gòu)，即便最后能夠獲得結(jié)構(gòu)完整的管，一般來說長度也只有200納米左右。”孫連峰說，“這給后續(xù)研究造成了諸多不便。因此，探索全新的、避免化學修飾的分離方法，是單壁碳納米管以及器件研究的一個重要問題。”
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（責任編輯：蔚藍）
