近日，日本最大的研究機構(gòu)RIKEN的科學(xué)家們開發(fā)了一種使用“干轉(zhuǎn)移技術(shù)”的方法，即不使用溶劑精確定位具有優(yōu)異光學(xué)特性的碳納米管，成果發(fā)表于自然通訊，這代表了朝著由原子精密元件和接口組成的器件發(fā)展的重要一步。

選取并精確定位一根碳納米管

碳納米管是一種很有前途的材料，在發(fā)光二極管、單電子晶體管或單光子源等方面具有潛在的應(yīng)用前景。它們本質(zhì)上是由石墨烯以特定方式扭曲而成的管狀體，它們的扭曲方式對于實現(xiàn)所需的特性至關(guān)重要。制造出具有所需特性的器件需要精確控制納米管的位置和方向，以及一種被稱為“手性”的特性，它基本上描述了納米管的扭曲程度。然而，使用溶劑或者高溫處理來操縱分子則不可避免地造成材料污染，妨礙其光學(xué)特性。

轉(zhuǎn)移系統(tǒng)示意圖

為此，研究人員尋找了一種不使用溶劑來設(shè)計納米管的方法。他們用從石油中提煉出來的蒽來實現(xiàn)目的。他們把納米管放在蒽的支架上，把它帶到任何他們想要的地方，然后加熱升華蒽，使納米管保持在一個光學(xué)原始的狀態(tài)。他們還開發(fā)了一種在轉(zhuǎn)移過程中監(jiān)控納米管光致發(fā)光的方法，以確保具有所需光學(xué)特性的納米管能夠放置在正確的位置。研究小組證實，干轉(zhuǎn)移后，剩余的納米管具有明亮的光致發(fā)光，亮度是原始分子的5000倍，這種質(zhì)量使其成為光學(xué)器件的理想材料。此外，研究小組還能夠?qū)⒓{米管精確定位在納米尺寸的光學(xué)諧振器上，增強了光發(fā)射特性。

根據(jù)本論文的第一作者，RIKEN的Keigo Otsuka說，相信這項技術(shù)不僅有助于從碳納米管中創(chuàng)造出具有所需性能的納米器件，而且有助于構(gòu)建基于原子層材料和其他納米結(jié)構(gòu)自由結(jié)合的高階系統(tǒng)。盡管如此，該組織的領(lǐng)導(dǎo)人Yuichiro Kato說，這項技術(shù)有可能為超越納米技術(shù)的原子定義技術(shù)的發(fā)展做出貢獻，在這種技術(shù)中，具有原子級精確結(jié)構(gòu)的材料被用作積木，用于設(shè)計和構(gòu)建不同于現(xiàn)有材料的功能。

編譯 YUXI