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碳纳米管分离技术突破:取代晶体硅迈出第一步

导读: 想象下有那么一张电子报纸,你既可以将其卷起,又能将它抚平,即便咖啡在上面打翻了,这张报纸依旧能继续工作,在你面前跟新的最近的新闻。

碳纳米管分离技术突破:取代晶体硅迈出第一步

  图片奇幻地展示浸入溶液中的金属型碳纳米管,灵感来源于麦克马斯特大学阿德罗诺夫课题组的研究成果。

  想象下有那么一张电子报纸,你既可以将其卷起,又能将它抚平,即便咖啡在上面打翻了,这张报纸依旧能继续工作,在你面前跟新的最近的新闻。

  这样的场景在碳纳米管(CNT)技术带来革命性突破后就能实现,而因为一项技术的重大瓶颈,人们已经等待了很久了。但是现在,科学家们已经找到了解决方案。

  这项技术革新由来自麦克马斯特大学的研究者提出,他们开发了一种全新的途径来纯化碳纳米管。碳纳米管这种精细的半导体材料,被认为是很可能能在芯片制造业中取代硅的神奇材料。

  “一旦我们能以既可靠又实惠的方式获得纯度很高的纳米管,那么很多电子产品的发展都会变得十分迅速。”艾利克斯·阿德罗诺夫(Alex Adronov)如此说道,他是麦克马斯特大学的一位化学教授。

  碳纳米管就像一根头发丝儿一样,但是其直径一般在一到几十个纳米之间,长度则远大于其直径。清华大学魏飞教授带领的的团队制备出了世界上最长的碳纳米管,其单根长度可以达到半米以上。碳纳米管作为具有一定柔性导电能力的纳米材料,一直肩负着能改革硅基电脑和电子设备的期望。

  但是这种材料一直有个缺陷,就是无法在制备过程中将金属型碳纳米管和半导体型的碳纳米管分离开来,因为在制备过程中这两者都是同时产生的,此过程引入加热碳基气体直至纳米管的团簇形成,呈黑雾状。

  在碳纳米管制备过程的最后阶段,半导体型碳纳米管会和金属型你中有我,我中有你一般地混在一起。虽然这两种碳纳米管都十分有价值,但是必须分开使用,因为只有纯的碳纳米管(半导体型或者金属型)才能在器件层面得到应用,所以有效的分离技术也就成了碳纳米管走向应用的一个技术难点。

  全球科学家已经花了大量的时间来尝试各种分离技术。尽管已有研究者研制出一种高分子试剂,能和半导体型的碳纳米管混合并一起被溶剂冲洗走,然后通过后期的提取获得半导体型碳纳米管,但是提取金属型碳纳米管的方法目前进展缓慢。

  而如今,阿德罗诺夫课题组机智地发现了这种方法:他们将能分离半导体型碳纳米管的高分子试剂的电学特性颠倒,就能得到了只分离金属型碳纳米管的新型高分子试剂。

  课题组的这一成就与其他实验室同事的工作也息息相关,麦克马斯特工学院和加拿大电镜中心都向该课题组委派了专家学者,还为他们提供了很多实验设备。

  对此,阿德罗诺夫表示十分感谢,甚至这么说:“世界上没有什么地方能完成这么好的跨学科研究。”

  那么下一步是什么呢?阿德罗诺夫表示将倾尽课题组所有人的努力寻找能更高效分离碳纳米管的高分子试剂,并将这一过程以商业生产的标准完善。

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