碳纳米备方法有哪些
近日，我国科学界传来喜讯。长期以来，科学家们一直在努力寻找一种可靠的方法，以制备出结构一致的碳纳米管水平阵列。这一难题终于在北京大学化学与分子工程学院及纳米化学研究中心的教授团队的努力下得到解决。该团队开发出一种全新方法，成功合成了纯度高达90%的相同结构碳纳米管水平阵列。
这一重要成果已于本月15日在线发表在《自然》杂志上。碳纳米管（CNTs）因其出色的力学、电学和热学性能，被寄望成为下一代微电子器件中硅的替代品。碳纳米管可视为由石墨片卷曲而成，但在实际合成过程中，并不涉及卷曲操作，而是通过催化化学气相沉积法，在催化剂粒子表面成核生长而成。在这个过程中，催化剂既提供了必要的支撑结构，又催化了碳氢键的分解，从而形成碳纳米管。
回顾团队的历史性发现，他们在2015年便已发现使用固体碳化物催化剂可以合成特定结构的碳纳米管。而这次，他们进一步开发出一种全新的外延生长方法，这种方法利用了碳纳米管与催化剂的对称性匹配。通过热力学控制碳管成核效率，以及动力学控制生长速度，他们成功实现了手性指数（2m,m）类碳纳米管阵列的富集生长。
团队选用碳化钼作为催化剂，成功制备了纯度高达90%，结构为手性指数（12,6）的金属性碳纳米管水平阵列，其密度达到了20根/微米。他们还使用了碳化钨作为催化剂，制备了结构为手性指数（8,4）的半导体性碳纳米管水平阵列，其纯度可达80%。理论预测显示，这种方法在进一步完善后，纯度可提升至99%，显示出巨大的发展潜力。
教授表示，具有相同结构的半导体性碳纳米管水平阵列非常适合用于制造碳纳米管晶体管。未来，团队将继续优化纯度，并选择性制备其他类型的碳纳米管结构。这一突破将为下一代电子器件的发展带来新的可能性，推动科技进步的步伐。
