单壁碳纳米管可看作是由石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体,根据卷曲方式(通常称为“手性”)的不同,可以是金属性导体或带隙不同的半导体。这是碳纳米管的一个独特而优异的性质,但也为碳纳米管的制备带来了巨大的挑战。用一般方法合成的样品均为不同结构的碳纳米管组成的混合物,单一手性单壁碳纳米管的选择性生长成为一个难题,经过国际上20余年的努力仍悬而未决,这已经成为碳纳米管研究和应用发展的瓶颈。针对这一难题,北京大学化学与分子工程学院李彦课题组最近提出了一种可能的解决方案,他们发展了一类钨基合金(金属间化合物)催化剂,其高熔点的特性确保了单壁碳纳米管在生长过程的高温下保持晶态结构,其独特的原子排布方式可用来调控生长的碳纳米管的结构,从而实现单壁碳纳米管的结构/手性可控生长。利用这种方法生长出了含量高于92%的(12,6)型碳纳米管。这一突破对促进单壁碳纳米管的研究和应用具有重要意义。该工作发表于2014年6月26日出版的Nature杂志(Nature,2014,510:522-524),并列入了美国化学会Chemical&Engineering News评出的2014年国际化学研究Top 10。
封面中的图形文件由李彦教授提供。