Physics 版 (精华区)

发信人: pumpkin (pumpkin), 信区: Physics
标  题: 中科院物理所成功合成一新纳米结构 
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月09日08:39:12 星期五), 站内信件

新纳米结构的探索是近年来物理、化学、材料等领域的研究热点之一。中科院物理所王恩
哥小组在多年从事CVD方法制备轻元素纳米结构的基础上，用自行研制的微波等离子体CVD
系统在铁针尖上成功合成了一种新纳米结构———管状石墨锥，并第一次成功地报道了对
纳米管状结构手性可实现控制的结果。 
　　为了进一步确定这种特殊结构，博士生张广宇同学赴德国夫琅和夫研究所在姜辛博士
的指导下，进行了仔细的电镜分析。研究发现，新的纳米结构的外形呈多棱锥状，锥的中
心是一个空管。锥的顶部直径2－20个纳米，而底部直径可达1微米。更加令人惊奇的是所
有的石墨层具有全同的手性—zigzag型。由于这种独特的锥状结构，它可能会在扫描探针
显微学、场电子发射器件、纳米加工以及生物化学等领域有广泛的应用前景。与相同长度
的碳纳米管相比，管状石墨锥具有极其优越的径向机械强度和稳定性，可以作为理想的扫
描探针的针尖、纳米机械压头和场发射材料。锥内的小孔径通心管（几个到几十个纳米）
又可以作为储存和输运液态物质的纳米通道。特别重要的是，石墨锥的底部尺寸达到了微
米量级，它可以用今天的微加工技术直接操作，是制作单个纳米器件非常理想的材料。 
　　二十世纪九十年代初发现的碳纳米管是由石墨层卷成的同心管。根据层数的多少，可
以把它们分成单壁管和多壁管。不同的卷曲方式会导致不同手性。科学家们通过分析多壁
碳管的电子束衍射数据，发现同一根管中不同层的手性是没有什么规律的，只有很少数的
一些石墨层可能具有相同的手性。理论计算和实验结果都证明，石墨层的手性是影响纳米
管的电子结构及其性质的关键因素。因此，如何控制纳米管的手性，一直是人们面临的重
要挑战之一。 
　　该项目得到了中科院知识创新工程、国家自然科学基金委“创新研究群体”基金、重
点基金及国家科技部973及863项目的资助。 
　　 

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