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近锯齿型单一手性碳纳米管宏量分离制备取得进展

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近锯齿型单一手性碳纳米管宏量分离制备取得进展

单壁碳纳米管是一种由单层石墨烯卷曲形成的一维管状纳米材料。由于量子限域效应的存在,单壁碳纳米管的电子径向运动受到限制,常表现出新奇的物理特性。然而,目前所制备的碳纳米管通常具有不同的直径和卷曲方式(通常称为“手性角”)并呈现相应的不同物理化学性质。如何精确识别和筛选原子尺度结构上具有微小差异的不同手性碳纳米管,实现单一手性碳纳米管的规模化制备是揭示其新奇物理特性以及进一步发展其应用的前提和基础,也是目前面临的世界性技术难题。 在国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项的支持下,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心刘华平团队在前期碳纳米管手性结构分离制备研究的基础上,发展了高精度凝胶色谱技术,突破了具有小手性角的近锯齿型单一手性碳纳米管的宏量制备瓶颈,分离制备出11种手性角小于20°的单一手性碳纳米管,其中7种近锯齿型单一手性碳纳米管的分离产量达到了次毫克量级。所分离的碳纳米管通过共价修饰能够实现通信波段单一的光子能量发射,在单光子发射器件方面表现出很好的应用前景。该成果进一步提高了我国在单一手性碳纳米管制备方面的能力,也为系统探测和调控碳纳米管的物理性质及其在信息电子、光电子、生物成像等领域的应用提供了材料基础。

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