Nyligen, Professor Li Yans forskargrupp utvecklade en ny strategi för att producera enkelväggiga kolnanorör med specifik kiralitet genom att använda en ny familj av katalysatorer, som har stora tillämpningar och inflytande inom nanoelektorik och relaterade områden.

"Vi måste använda strukturspecifika kolnanorör för verkliga tillämpningar. Den strukturkontrollerade tillväxten har varit en dröm för vårt område i cirka 20 år. Nyligen arbete av professor Yan Li vid Peking University visar att det äntligen förverkligas. Jag tror att hennes idé att använda W-baserad katalysator är landmärket för tillväxten av kolnanorör. Vi förväntar oss många mycket användbara tillämpningar av kolnanorör baserat på hennes nya upptäckt, " sa professor Shigeo Maruyama från University of Tokyo, som också tjänar Fullerens president, Kolnanorör, och Graphene Research Society of Japan.

Enkelväggigt kolnanorör (SWNT), som kan betraktas som en sömlös cylinder bildad genom att rulla en bit grafen, kan vara antingen metalliskt eller halvledande beroende på valsningssättet betecknat som (n, m) (eller "kiraliteten"). Förlita sig på den fantastiska strukturen och egendomen, speciellt den extremt höga rörligheten för både elektroner och hål, SWNTs har visat stor potential inom olika områden såsom nanoelektronik.

År 2009, International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) valde ut kolbaserad nanoelektronik för att inkludera kolnanorör och grafen för ytterligare resurser och detaljerad vägkartläggning för ITRS som lovande teknologier inriktade på kommersiell demonstration under den kommande 10-15-årshorisonten.

Dock, det har varit en stor utmaning i över 20 år att förverkliga den kiralitetsselektiva syntesen av SWNT. Som framgår av Dr Avouris i sin översiktsartikel publicerad i Naturens nanoteknik (V.2 P.605), "det största hindret (för kolbaserad elektronik) är vår nuvarande oförmåga att producera stora mängder identiska nanostrukturer ... det finns inget tillförlitligt sätt att direkt producera en enda CNT-typ som kommer att behövas i ett stort integrerat system." Inspirerande, Professor Li och hennes medarbetare har fått ett genombrott i denna fråga.

Katalysatorerna, volframbaserade bimetalliska nanopartiklar av icke-kubisk symmetri, har höga smältpunkter och kan följaktligen bibehålla sin kristallstruktur under den kemiska ångavsättningsprocessen (CVD), för att reglera kiraliteten hos de odlade SWNT:erna. Den (12, 6) SWNT syntetiseras direkt med ett överflöd av> 92 % genom att använda W6Co7-katalysatorer.

Experimentella bevis och teoretisk simulering avslöjar att den goda strukturella matchningen mellan kolatomarrangemanget runt nanorörets omkrets och arrangemanget av atomerna i ett av nanokristallkatalysatorns plan underlättar (n, m) förmånlig tillväxt av SWNT. Denna metod är också giltig för andra volframbaserade legeringsnanokatalysatorer för att odla SWNTs med olika designade kiraliteter. "Att använda volframbaserade legerade nanokristaller med unik struktur som katalysatorer banar väg för den ultimata kiralitetskontrollen i SWNT-tillväxt. Detta kan ackumulera utvecklingen i SWNT-applikationer, till exempel, kolbaserad nanoelektronik", sa Li.

Arbetet utvärderades högt av professor Jie Liu vid Duke University, "Den kiralitetsspecifika tillväxten av enkelväggiga kolnanorör är den mest utmanande och viktiga frågan på området, som inte har lösts på många år. Prof. Yan Li vid Peking University visar först att den kontrollerade tillväxten är möjlig. Denna utveckling är mycket viktig för tillämpningar av kolnanorör inom många områden, särskilt nanoelektronik."