研究人員首次使用苯 - 一種常見的碳?xì)浠衔?- 來制造一種新型的分子納米管，這可能會(huì)導(dǎo)致新的基于納米碳的半導(dǎo)體應(yīng)用。

化學(xué)系的研究人員一直在東京大學(xué)理學(xué)研究生院最近翻新的實(shí)驗(yàn)室努力工作。原始的環(huán)境和智能的布局為他們提供了激動(dòng)人心的實(shí)驗(yàn)的充足機(jī)會(huì)。Hiroyuki Isobe教授及其同事對(duì)“美麗”的分子結(jié)構(gòu)表示贊賞，并創(chuàng)造出一種不僅美觀而且也是化學(xué)首先的東西。

它們的苯納米管(pNT)因其令人愉悅的對(duì)稱性和簡(jiǎn)潔性而美觀，這與其復(fù)雜的生成方式形成鮮明對(duì)比。眾所周知，納米管的化學(xué)合成是困難和具有挑戰(zhàn)性的，如果您希望精心控制所討論的結(jié)構(gòu)以提供獨(dú)特的性質(zhì)和功能，則更是如此。

典型的碳納米管以其完美的石墨結(jié)構(gòu)而聞名，沒有缺陷，但它們的長(zhǎng)度和直徑變化很大。Isobe和他的團(tuán)隊(duì)想要一種單一類型的納米管，這是一種在納米尺寸的圓柱形結(jié)構(gòu)中具有受控缺陷的新型形式，允許額外的分子增加性質(zhì)和功能。

研究人員的新合成過程始于苯，一個(gè)六個(gè)碳原子的六角環(huán)。他們使用反應(yīng)將這些苯中的六種結(jié)合，制成更大的六角環(huán)，稱為環(huán) - 間 - 亞苯基(CMP)。然后使用鉑原子，其允許四個(gè)CMP形成開口立方體。當(dāng)鉑被移除時(shí)，立方體會(huì)形成一個(gè)厚圓形，并在兩端配備橋接分子，使管形狀成為可能。

這聽起來很復(fù)雜，但令人驚訝的是，這個(gè)復(fù)雜的過程在90%的時(shí)間內(nèi)以正確的方式成功地粘合了苯。關(guān)鍵還在于分子的對(duì)稱性，這簡(jiǎn)化了組裝多達(dá)40個(gè)苯的過程。這些苯，也稱為苯，用作面板以形成納米尺寸的圓柱體。結(jié)果是具有故意周期性缺陷的新型納米管結(jié)構(gòu)。理論研究表明，這些缺陷使納米管具有半導(dǎo)體特性。

“pNT的晶體也很有趣：pNT分子排列并填充在富含孔隙和空隙的晶格中，”Isobe解釋道。“這些納米孔可以封裝各種物質(zhì)，這些物質(zhì)使pNT晶體具有在電子應(yīng)用中有用的特性。我們成功嵌入到pNT中的一個(gè)分子是一種叫做富勒烯(C70)的大型碳分子。”

“由Kroto / Curl / Smalley領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在1985年發(fā)現(xiàn)了富勒烯。據(jù)說Harold Kroto爵士愛上了美麗的分子，”Isobe繼續(xù)道。“我們對(duì)pNT也有同樣的看法。我們對(duì)結(jié)晶分析中的分子結(jié)構(gòu)感到震驚。我們的化學(xué)合成產(chǎn)生了四重對(duì)稱的完美圓柱結(jié)構(gòu)。”

“自發(fā)現(xiàn)以來幾十年后，這種美麗的分子富勒烯已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了各種用途和應(yīng)用，”Isobe補(bǔ)充道。“我們希望我們分子的美麗也指向等待被發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特屬性和有用功能。”