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基于單壁碳納米管的手性可控制備現(xiàn)狀，技術(shù)人員對(duì)未來(lái)單壁碳納米管手性富集的可能種類以及發(fā)展方向進(jìn)行了展望報(bào)道指出，在化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，選擇性制備單壁碳納米管的關(guān)鍵仍為催化劑，催化劑的狀態(tài)嚴(yán)重影響著單壁碳納米管的種類。早期所使用的低熔點(diǎn)催化劑在高溫下呈現(xiàn)不穩(wěn)定的液體狀態(tài)，碳納米管的生長(zhǎng)機(jī)理符合“氣-液-固”（VLS）機(jī)理，這導(dǎo)致不同類型碳納米管端口與催化劑表面之間的結(jié)合在熱力學(xué)上沒(méi)有顯著差異，難以實(shí)現(xiàn)碳管生長(zhǎng)的選擇性。因此提高催化劑的穩(wěn)定性在熱力學(xué)上對(duì)于碳納米管的成核過(guò)程是極為有利的。固體催化劑的提出和發(fā)展為單壁碳納米管的手性制備打開(kāi)了一個(gè)嶄新的思路，碳納米管的生長(zhǎng)機(jī)理轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;氣-固”（VS）機(jī)理，其成核受到固體催化劑特定晶面的影響，碳原子與催化劑晶面原子鍵合而穩(wěn)定存在，因而催化劑晶面原子的特定排布能夠?qū)?yīng)到碳納米管邊緣的周期性結(jié)構(gòu)；基于此，文章提出了碳納米管與催化劑晶面對(duì)稱性匹配的熱力學(xué)成核規(guī)則。此外，固體催化劑上碳納米管的動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)速率與碳納米管的手性角有關(guān)，理論計(jì)算表明，具有19.1o手性角的單壁碳納米管具有最大的動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)速度，據(jù)此可以通過(guò)調(diào)控生長(zhǎng)過(guò)程中的碳源濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)碳納米管的動(dòng)力學(xué)調(diào)控。實(shí)際上，早期的低溫生長(zhǎng)粉體碳納米管中富集近armchair管就是一種動(dòng)力學(xué)調(diào)控的結(jié)果。結(jié)合碳納米管的熱力學(xué)成核規(guī)則和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)碳納米管的手性富集生長(zhǎng)。將來(lái)，碳納米管手性富集的種類分布在近armchair管和手性角為19.1o的(2m, m)碳納米管附近，這兩類碳納米管分別代表了固體催化劑上熱力學(xué)主導(dǎo)和動(dòng)力學(xué)主導(dǎo)調(diào)控的兩個(gè)思路。

技術(shù)人員強(qiáng)調(diào)，盡管目前有一些理論可以用來(lái)解釋和預(yù)測(cè)單壁碳納米管的手性富集，但是受目前原位原子級(jí)分辨率表征手段的限制，更為明確的碳納米管生長(zhǎng)機(jī)理仍有待研究，因此，未來(lái)也需要發(fā)展更為精細(xì)、可靠的表征技術(shù)去深入探索碳納米管的生長(zhǎng)機(jī)理，碳納米管的手性富集制備也需要對(duì)其熱力學(xué)成核規(guī)則和動(dòng)力學(xué)調(diào)控規(guī)律開(kāi)展進(jìn)一步探索，未來(lái)才有可能實(shí)現(xiàn)碳納米管任意手性的高純度富集。