Forskare vid Tohoku University har utvecklat en ny strategi för att kontrollera kiraliteten hos enkelväggiga kolnanorör (SWNT). Genom att använda detta tillvägagångssätt, preferenssyntes av (6, 4) SWNTs har realiserats för första gången. Den unika tillväxtmekanismen har belysts genom att jämföra experiment och teoretiska beräkningar gjorda med en forskare från University of Tokyo.

Kiralitetselektiv syntes av enkelväggiga kolnanorör (SWNT) har varit ett forskningsmål under de senaste två decennierna och är fortfarande utmanande på grund av svårigheten att kontrollera atomstrukturen i det endimensionella materialet.

Leds av docent T. Kato, teamet visade övervägande syntes av (6, 4) SWNTs genom att ställa in oxidationsgraden för Co-katalysatorn. Den detaljerade mekanismen undersöks genom en systematisk experimentell studie kombinerad med första principsberäkningar, avslöjar att den oberoende kontrollen av rördiameter och kiral vinkel som uppnås genom att ändra bindningsenergin mellan SWNTs (lock och rörkant) och katalysator orsakar en drastisk övergång av chiralitet hos SWNT från (6, 5) till (6, 4).

"Eftersom vårt tillvägagångssätt att självständigt kontrollera diametern och den kirala vinkeln kan tillämpas på andra kiralitetsarter, våra resultat kan vara användbara för att uppnå on-demand-syntesen av SWNT:er med specifik chiralitet. Detta är, vilket är nödvändigt för den praktiska användningen av SWNTs-baserade framtida enheter som ultrahögpresterande transistorer, elektriska och optiska minnen, och olika sensorapplikationer, säger Kato.

"Hög renhetssyntes av (6, 4) SWNTs kan bidra till att driva studiet av SWNTs till industriella – särskilt optoelektriska – tillämpningar på grund av det största bandgapet och högsta kvantutbyten på (6, 4) SWNTs."

Detaljer om denna studie publicerades online den 11 september i Vetenskapliga rapporter .