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碳納米管分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破，全面取代晶體硅邁出第一步

作者：中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司來(lái)源：http://www.sikpqwc.cn 日期：2016-08-26 16:31:09

想象下有那么一張電子報(bào)紙，你既可以將其卷起，又能將它撫平，即便咖啡在上面打翻了，這張報(bào)紙依舊能繼續(xù)工作，在你面前跟新的最近的新聞。

這樣的場(chǎng)景在碳納米管（CNT）技術(shù)帶來(lái)革命性突破后就能實(shí)現(xiàn)，而因?yàn)橐豁?xiàng)技術(shù)的重大瓶頸，人們已經(jīng)等待了很久了。但是現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)找到了解決方案。

這項(xiàng)技術(shù)革新由來(lái)自麥克馬斯特大學(xué)的研究者提出，他們開發(fā)了一種全新的途徑來(lái)純化碳納米管。碳納米管這種精細(xì)的半導(dǎo)體材料，被認(rèn)為是很可能能在芯片制造業(yè)中取代硅的神奇材料。

“一旦我們能以既可靠又實(shí)惠的方式獲得純度很高的納米管，那么很多電子產(chǎn)品的發(fā)展都會(huì)變得十分迅速。”艾利克斯·阿德羅諾夫（Alex Adronov）如此說道，他是麥克馬斯特大學(xué)的一位化學(xué)教授。

碳納米管就像一根頭發(fā)絲兒一樣，但是其直徑一般在一到幾十個(gè)納米之間，長(zhǎng)度則遠(yuǎn)大于其直徑。清華大學(xué)魏飛教授帶領(lǐng)的的團(tuán)隊(duì)制備出了世界上最長(zhǎng)的碳納米管，其單根長(zhǎng)度可以達(dá)到半米以上。碳納米管作為具有一定柔性導(dǎo)電能力的納米材料，一直肩負(fù)著能改革硅基電腦和電子設(shè)備的期望。

但是這種材料一直有個(gè)缺陷，就是無(wú)法在制備過程中將金屬型碳納米管和半導(dǎo)體型的碳納米管分離開來(lái)，因?yàn)樵谥苽溥^程中這兩者都是同時(shí)產(chǎn)生的，此過程引入加熱碳基氣體直至納米管的團(tuán)簇形成，呈黑霧狀。

在碳納米管制備過程的最后階段，半導(dǎo)體型碳納米管會(huì)和金屬型你中有我，我中有你一般地混在一起。雖然這兩種碳納米管都十分有價(jià)值，但是必須分開使用，因?yàn)橹挥屑兊奶技{米管（半導(dǎo)體型或者金屬型）才能在器件層面得到應(yīng)用，所以有效的分離技術(shù)也就成了碳納米管走向應(yīng)用的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

全球科學(xué)家已經(jīng)花了大量的時(shí)間來(lái)嘗試各種分離技術(shù)。盡管已有研究者研制出一種高分子試劑，能和半導(dǎo)體型的碳納米管混合并一起被溶劑沖洗走，然后通過后期的提取獲得半導(dǎo)體型碳納米管，但是提取金屬型碳納米管的方法目前進(jìn)展緩慢。

而如今，阿德羅諾夫課題組機(jī)智地發(fā)現(xiàn)了這種方法：他們將能分離半導(dǎo)體型碳納米管的高分子試劑的電學(xué)特性顛倒，就能得到了只分離金屬型碳納米管的新型高分子試劑。

課題組的這一成就與其他實(shí)驗(yàn)室同事的工作也息息相關(guān)，麥克馬斯特工學(xué)院和加拿大電鏡中心都向該課題組委派了專家學(xué)者，還為他們提供了很多實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

對(duì)此，阿德羅諾夫表示十分感謝，甚至這么說：“世界上沒有什么地方能完成這么好的跨學(xué)科研究。”

那么下一步是什么呢？阿德羅諾夫表示將傾盡課題組所有人的努力尋找能更高效分離碳納米管的高分子試劑，并將這一過程以商業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)完善。

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