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    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(gè)碳納米管束被人為附加上足夠的電荷，又會(huì)是怎樣一幅景象呢？

 

    當(dāng)碳納米管束帶的電荷達(dá)到一定程度時(shí)，在電子顯微鏡下，它會(huì)形成一種獨(dú)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(xué)中心研究員孫連峰與中國科學(xué)院物理所解思深院士等人合作研究的最新成果。這項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院“百人計(jì)劃”等的資助。相關(guān)成果發(fā)表在最新一期的《納米快報(bào)》上。

 

    遭遇瓶頸的化學(xué)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(dú)特，性質(zhì)奇異，管與管之間存在比較大的相互吸引力，科學(xué)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(xué)方法。這些方法往往涉及到多種化學(xué)試劑(如表面活性劑)的使用，并且需要經(jīng)過多步物理、化學(xué)過程才能完成。這些化學(xué)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(jìn)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(huì)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(xué)修飾的分離方法，是單壁碳納米管以及器件研究的一個(gè)重要問題。”