卷起的碳纳米管

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几十年来,碳纳米管在电子学等领域的发展前景广阔。但是,实现这些创新的一个缺点是难以将其他材料结合到纳米管中。研究人员第一次将各种材料的晶体均匀地生长在碳纳米管的表面上。他们希望这些修改后的结构将展现出在电子,化学或其他应用中有用的功能。

我们都知道,随着技术的进步,设备变得越来越小,功能越来越多。由于科学家不断的探索新的方法来哄骗材料来执行有用的功能,所以这种进步是可能的。研究人员热衷于研究的领域是扁平的二维(2D)晶体的功能,每个晶体只有一个分子厚。将它们分层排列以创建称为Van der Waals异质结构(vdWs)的结构。

丸山茂雄教授说:“在2D vdW中已经看到了许多有趣的现象,并因此提出了新型的电子和光学组件。” “但是,我们想知道是否有可能创建空间紧凑的一维(1D)vdW,以及这些纳米管结构可能具有哪些有用和独特的特性。”

事实证明,可以制造一维vdW,但这远非易事。Maruyama,Rong Xiang副教授及其团队首先创建了一些纯碳(C)纳米管,它本身仍然是一个相对较新且困难的过程。将它们放置在含有氮化硼(BN)的高温气氛中,氮化硼与纳米管的表面结合形成均匀连续的层或晶体。然后,类似的过程以二硫化钼(MoS2)的形式向该管中添加第三层。当管状结构这样相互封装时,它被称为同轴结构,因为多个1D形状共享一个方向轴。

“当时,这种结构的产量仍然非常低。我花了一整天的时间在透射电子显微镜的控制下探测样品,”项翔解释道。“在几乎快要放弃的下午,我发现了我们的一种同轴纳米管。几分钟后,我发现了另一根同轴纳米管!通过两次观察,我完全相信基于MoS2的1D vdW可以存在。”

一维vdW是一种全新的材料,其性能尚未得到研究。但是Maruyama,Xiang和他们的团队希望这些有趣的结构可以在诸如柔性电子,激光,太阳能转换,电催化水分解(产生氢),光电设备等应用中使用。


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