在原子层面上实现的材料工程带来碳纳米管技术的突破

导读：随着设备继续在越来越小的规模上制造，科学家们正在寻求开发在原子水平上的材料工程的方法。

随着设备继续在越来越小的规模上制造，科学家们正在寻求开发在原子水平上的材料工程的方法。在《自然-通讯》上发表的一项突破性的报告中，来自理化学研究所先锋研究集群和理化学研究所先进光子学中心的研究人员与合作者一起，开发了一种使用 "干式转移技术 "的方法，即一种不使用溶剂的技术辅以精确的方式定位光学质量的碳纳米管。

碳纳米管是一种非常有前途的材料类型，在发光二极管、单电子晶体管或单光子源等应用中具有潜在用途。它们本质上是由石墨烯以特定方式扭曲而成的管子，而它们的扭曲方式对允许出现所需的特性至关重要。创造具有所需特性的设备需要精确操纵纳米管的位置和方向，以及一种被称为 "chirality"的特性，这描述了它被扭曲的程度。然而，迄今为止还是很难精确地操纵分子，因为使用溶剂或高温处理不可避免地会使纳米管变脏而妨碍其光学特性。

为了解决这个问题，研究人员寻找一种不使用溶剂的方法来设计纳米管。他们尝试使用蒽，一种从石油中提取的化学品作为一种牺牲材料。他们在蒽构成的支架上处理纳米管，把它带到他们想去的地方，然后用热量使蒽升华，让纳米管处于光学上的原始状态。他们还开发了一种在转移过程中监测纳米管的光致发光的方法，以确保具有所需光学特性的纳米管被放置在正确的位置。

该小组证实，在干式转移之后，剩余的纳米管具有明亮的光致发光，其亮度是原始分子的5000倍，这种品质使它们成为光学设备的理想选择。此外，该小组能够将纳米管精确地定位在一个纳米级光学谐振器的顶部，增强了光发射的特性。

据该论文的第一作者、理化学研究所先锋研究组的大冢圭吾说："我们相信，这项技术不仅有助于从碳纳米管中创造出具有所需特性的纳米设备，而且有助于构建基于原子层材料和其他纳米结构自由组合的高阶系统。"

"除此之外，"该小组的负责人加藤优一郎说，"这项技术有可能促进超越纳米技术的原子定义技术的发展，在这种技术中，具有原子级精确结构的材料被用作构建块，以设计和构建不同于现有材料的功能。"