Recentemente, Il team di ricerca del professor Li Yan ha sviluppato una nuova strategia per produrre nanotubi di carbonio a parete singola con chiralità specifica applicando una nuova famiglia di catalizzatori, che ha grandi applicazioni e influenza nella nanoelettronica e nei campi correlati.

"Dobbiamo utilizzare nanotubi di carbonio specifici per struttura per applicazioni reali. La crescita controllata dalla struttura è stata un sogno del nostro campo per circa 20 anni. Il recente lavoro del professor Yan Li all'Università di Pechino mostra che è finalmente realizzato. Credo che la sua idea di utilizzare il catalizzatore a base di W è il punto di riferimento della crescita dei nanotubi di carbonio.Ci aspettiamo molte applicazioni molto utili dei nanotubi di carbonio basate sulla sua nuova scoperta, ", ha affermato il professor Shigeo Maruyama dell'Università di Tokyo, che serve anche il presidente di Fullerene, Nanotubi di carbonio, e la società giapponese di ricerca sul grafene.

Nanotubo di carbonio a parete singola (SWNT), che può essere considerato come un cilindro senza saldatura formato dal rotolamento di un pezzo di grafene, può essere metallico o semiconduttore a seconda del modo di laminazione indicato come (n, m) (o la 'chiralità'). Affidandosi alla fantastica struttura e proprietà, soprattutto la mobilità estremamente elevata sia per gli elettroni che per le lacune, Gli SWNT hanno mostrato un grande potenziale in vari campi come la nanoelettronica.

Nel 2009, l'International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) ha selezionato la nanoelettronica basata sul carbonio per includere nanotubi di carbonio e grafene per risorse aggiuntive e mappatura stradale dettagliata per ITRS come tecnologie promettenti mirate alla dimostrazione commerciale nel prossimo orizzonte di 10-15 anni.

Però, è stata una grande sfida per oltre 20 anni realizzare la sintesi chiralità selettiva di SWNT. Come affermato dal Dr. Avouris nel suo articolo di revisione pubblicato su Nanotecnologia della natura (V.2 P.605), "l'ostacolo principale (dell'elettronica a base di carbonio) è la nostra attuale incapacità di produrre grandi quantità di nanostrutture identiche ... non esiste un modo affidabile per produrre direttamente un singolo tipo di CNT come sarà necessario in un grande sistema integrato." d'ispirazione, La professoressa Li ei suoi collaboratori hanno fatto un passo avanti su questo tema.

I catalizzatori, nanoparticelle di lega bimetallica a base di tungsteno di simmetria non cubica, hanno punti di fusione elevati e di conseguenza sono in grado di mantenere la loro struttura cristallina durante il processo di deposizione chimica da fase vapore (CVD), per regolare la chiralità degli SWNT cresciuti. Il (12, 6) Gli SWNT sono sintetizzati direttamente con un'abbondanza di> 92% utilizzando catalizzatori W6Co7.

Evidenze sperimentali e simulazioni teoriche rivelano che la buona corrispondenza strutturale tra la disposizione degli atomi di carbonio attorno alla circonferenza del nanotubo e la disposizione degli atomi in uno dei piani del catalizzatore nanocristallino facilita la (n, m) crescita preferenziale di SWNT. Questo metodo è valido anche per altri nanocatalizzatori in lega a base di tungsteno per far crescere SWNT di varie chiralità progettate. "L'utilizzo di nanocristalli di lega a base di tungsteno con una struttura unica come catalizzatori apre la strada al controllo definitivo della chiralità nella crescita SWNT. Ciò può accumulare lo sviluppo nelle applicazioni SWNT, Per esempio, nanoelettronica a base di carbonio", disse Li.

Il lavoro è stato altamente valutato dal professor Jie Liu della Duke University, "La crescita specifica della chiralità dei nanotubi di carbonio a parete singola è la questione più impegnativa e importante nel campo, che non è stato risolto per molti anni. Il prof. Yan Li dell'Università di Pechino mostra innanzitutto che la crescita controllata è possibile. Questo sviluppo è molto importante per le applicazioni dei nanotubi di carbonio in molti campi, soprattutto nanoelettronica".