近鋸齒型單一手性碳納米管宏量分離制備取得進展

    單壁碳納米管是一種由單層石墨烯卷曲形成的一維管狀納米材料。由于量子限域效應的存在，單壁碳納米管的電子徑向運動受到限制，常表現出新奇的物理特性。然而，目前所制備的碳納米管通常具有不同的直徑和卷曲方式（通常稱為“手性角”）并呈現相應的不同物理化學性質。如何精確識別和篩選原子尺度結構上具有微小差異的不同手性碳納米管，實現單一手性碳納米管的規(guī)?；苽涫墙沂酒湫缕嫖锢硖匦砸约斑M一步發(fā)展其應用的前提和基礎，也是目前面臨的世界性技術難題。

    在國家重點研發(fā)計劃“變革性技術關鍵科學問題”重點專項的支持下，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心劉華平團隊在前期碳納米管手性結構分離制備研究的基礎上，發(fā)展了高精度凝膠色譜技術，突破了具有小手性角的近鋸齒型單一手性碳納米管的宏量制備瓶頸，分離制備出11種手性角小于20°的單一手性碳納米管，其中7種近鋸齒型單一手性碳納米管的分離產量達到了次毫克量級。所分離的碳納米管通過共價修飾能夠實現通信波段單一的光子能量發(fā)射，在單光子發(fā)射器件方面表現出很好的應用前景。該成果進一步提高了我國在單一手性碳納米管制備方面的能力，也為系統探測和調控碳納米管的物理性質及其在信息電子、光電子、生物成像等領域的應用提供了材料基礎。