從概念上講，碳納米管是由石墨烯卷曲形成的一維管狀分子，具有石墨烯優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)性能以及極高的載流子遷移率等特點，并表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)可調(diào)的電子、光電子特性，在構(gòu)建下一代高速低功耗、高集成度電子和光電子集成回路方面具有重要的應(yīng)用前景。然而，碳納米管性質(zhì)是由其結(jié)構(gòu)決定的。原子排列上的微小差異將導(dǎo)致其性質(zhì)的巨大不同。因此，碳納米管結(jié)構(gòu)的控制是其性質(zhì)和應(yīng)用研究的前提，也是納米科學(xué)與技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點和難點�！　≈袊�科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析實驗室A05組劉華平研究員，致力于碳納米管結(jié)構(gòu)的分離，發(fā)展凝膠色譜法實現(xiàn)直徑小于1nm的多種單一手性碳納米管的分離制備。近年來，通過溫度、乙醇以及多種表面活性劑分子協(xié)同作用，在分子尺度上調(diào)控不同螺旋結(jié)構(gòu)碳納米管與凝膠之間的相互作用，大幅提高單一手性碳納米管的分離效率。在此基礎(chǔ)上，利用分離制備的手性富集碳納米管的特定發(fā)光和光電響應(yīng)性質(zhì)，與北京大學(xué)教授彭練矛研究團(tuán)隊合作，首次構(gòu)建了性能優(yōu)異的二維和三維碳納米管光電集成回路。然而，目前凝膠色譜法分離制備的碳納米管直徑均小于1nm。對于直徑大于1.2nm的單一手性碳納米管的分離一直是世界難題。隨著碳納米管直徑的增加，相同直徑碳納米管的種類增加，碳納米管結(jié)構(gòu)的分離難度不斷增大。但理論研究表明，在高性能晶體管方面的應(yīng)用，最佳的半導(dǎo)體碳納米管的直徑范圍為1.2-1.7nm。 xdbu|fC  
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近日，該課題組研究生楊德華、胡錦文，研究員劉華平、周維亞，中科院院士解思深等利用NaOH調(diào)控表面活性劑分子在碳納米管表面的吸附，擴(kuò)大了不同結(jié)構(gòu)大直徑碳納米管與多糖凝膠之間的作用力差異，實現(xiàn)大直徑碳納米管（直徑>1.2 nm）的結(jié)構(gòu)分離，而且分離制備的半導(dǎo)體碳納米管手性純度可高達(dá)近40%，半導(dǎo)體純度可高于99%，光學(xué)表征驗證了上述實驗結(jié)果（如圖1-3）。該方法繼承了凝膠色譜法簡單、快速、低成本、易于規(guī)�；�分離碳納米管的優(yōu)點。通過工藝優(yōu)化，分離產(chǎn)率可高達(dá)毫克量級。該研究成果為制備高性能大面積碳納米管集成電子器件以及紅外光電子器件等提供了材料保障，為進(jìn)一步分離單一手性大直徑半導(dǎo)體碳納米管奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)工作發(fā)表在Advanced Functional Materials上。 fr,CH{Uq  
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研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院前沿科學(xué)重點研究計劃、中組部“青年千人”計劃和中科院“百人計劃”等的支持。 %Zl_{Q]h  
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