化學所與日本索尼公司合作通過氣相刻蝕方法實現單壁碳納米管的選擇性分離/富集
2009-03-23 來源：中科院化學所
自單壁碳納米管被發現以來,其優異的電學性能引起了廣泛的關注。但是,現有方法制備的單壁碳納米管都是金屬性管和半導體性管的混合物，兩種管的互相影響會降低彼此的器件性能。為使金屬性管和半導體性管各盡其用，而不是互相影響進而降低彼此的器件性能，單壁碳納米管的分離/富集就顯得尤為重要，并成為本領域一個亟待解決的瓶頸問題。
化學所有機固體院重點實驗室與日本索尼公司先進材料實驗室的科研人員合作，在單壁碳納米管分離/富集領域取得了新進展，有關研究成果申請了發明專利并發表在近期的《先進材料》（Adv. Mater., 2009, 21, 813－816）上。
他們采用實驗室常用的化學氣相沉積裝置（圖1），在400oC的高溫下通入刻蝕性氣體，從而實現了單壁管的選擇性分離/富集。與當前廣泛報導的溶液分離方法選擇性反應（刻蝕）金屬性碳管不同，這種氣相刻蝕的方法選擇性刻蝕半導體性單壁管（圖2），被刻蝕的碳管轉化為二氧化碳氣體排出裝置外，而金屬性單壁管則被保留在了裝置內。本方法對于不同直徑范圍的半導體管均有選擇性刻蝕作用，尤其是對于直徑小于1.18 nm半導體管，刻蝕效率高達90%。此外，本方法還具有成本低廉，操作方便，易于規模化及對金屬性碳管破壞性小等優點，為大規模富集金屬性單壁碳納米管提供了一個新的思路。北京大學物理系相關教授還利用密度泛函法對選擇性刻蝕進行了理論計算。
圖1 用于氣相刻蝕的電爐裝置
圖2 選擇性分離前后碳管樣品的Raman 光譜（a，b），及紫外可見近紅外光譜（c，d）
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（責任編輯：chen）
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