科学家们学习如何制造指向一个方向的纳米管

东京都立大学的研究人员首次制造出二硫化钨纳米管，该纳米管在形成时指向同一方向。他们在严格控制的条件下使用蓝宝石表面，通过化学气相沉积形成阵列状二硫化钨纳米管，每个纳米管由轧制的纳米片组成

该团队的技术解决了收集到的纳米管数量中方向混乱的长期问题，有望在现实世界中应用单个纳米管的奇异各向异性

这项研究发表在《纳米快报》杂志上

纳米管由卷成纳米级管的原子片组成，将二维片变成一维片。众所周知，它们表现出广泛的性能，这取决于片材末端的相遇方式。例如，碳纳米管可以是导电的，也可以是半导体的，这取决于当卷起纳米片时，管结构中是否留下了“扭曲”

另一方面，二硫化钨纳米管由多次卷曲的纳米片组成，形成瑞士卷状纳米结构。有趣的是，众所周知，无论它们是如何卷曲的，它们总是半导体的，这使它们成为半导体器件应用的主要候选者。然而，对于单个二硫化钨纳米管的所有理想特性，实际设备需要在同一位置收集一定量的纳米管

这是可以实现的，但有一个主要的条件：它们通常指向随机的方向。众所周知，这会对载流子迁移率等特性产生不利影响，直接影响其在设备中的有用性。任何独特的光学特性也会被掩盖

无论单个纳米管的方向依赖特性多么有趣，多个纳米管的特性都不会反映这些特性，因为它是由一堆杂乱的纳米管组成的

现在，由东京都立大学教授Kazuhiro Yanagi领导的一个团队提出了一种新技术，可以解决这个长期存在的问题。他们使用了一种蓝宝石基板，其特定的晶面暴露在表面，提供了一种可以在其上生长纳米管的模板

以精确的速率和温度将含有钨和硫的气体送入基材，以允许化学气相沉积在表面上形成多壁轧制的二硫化钨纳米管

在合适的条件下，他们注意到纳米管都指向特定的晶体方向。这是第一次生长出阵列状的二硫化钨纳米管

该团队证明，他们的纳米管阵列仍然显示出单个纳米管的奇特、各向异性特性，特别是它们与光的相互作用。他们相信，他们的技术将使二硫化钨纳米管能够应用于现实世界的设备，充分利用其奇特的电学和光电子特性 More information: Abdul Ahad et al, Synthesis of Arrayed Tungsten Disulfide Nanotubes, Nano Letters (2024). DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03895

Journal information: Nano Letters