Figure 1 |Illustration de la préparation du nanocristal de W-Co et de la croissance modélisée d'un SWNT avec (n, m).
Récemment, L'équipe de recherche du professeur Li Yan a développé une nouvelle stratégie pour produire des nanotubes de carbone monoparoi avec une chiralité spécifique en appliquant une nouvelle famille de catalyseurs, qui a de grandes applications et une grande influence dans la nanoélectronique et les domaines connexes.
"Nous devons utiliser des nanotubes de carbone spécifiques à la structure pour des applications réelles. La croissance contrôlée par la structure est un rêve de notre domaine depuis environ 20 ans. Des travaux récents du professeur Yan Li à l'Université de Pékin montrent qu'elle est enfin réalisée. Je crois que son idée de utiliser un catalyseur à base de W est le point de repère de la croissance des nanotubes de carbone.Nous nous attendons à de nombreuses applications très utiles des nanotubes de carbone sur la base de sa nouvelle découverte, " a déclaré le professeur Shigeo Maruyama de l'Université de Tokyo, qui sert également le président de Fullerene, Nanotubes de carbone, et Société de recherche sur le graphène du Japon.
Nanotube de carbone monoparoi (SWNT), qui peut être considéré comme un cylindre sans soudure formé par laminage d'un morceau de graphène, peut être métallique ou semi-conducteur selon le mode de laminage noté (n, m) (ou la 'chiralité'). S'appuyant sur la structure et la propriété fantastiques, en particulier la mobilité extrêmement élevée des électrons et des trous, Les SWNTs ont montré un grand potentiel dans divers domaines tels que la nanoélectronique.
En 2009, la feuille de route technologique internationale pour les semi-conducteurs (ITRS) a sélectionné la nanoélectronique à base de carbone pour inclure les nanotubes de carbone et le graphène pour des ressources supplémentaires et une cartographie détaillée pour l'ITRS en tant que technologies prometteuses visant une démonstration commerciale au cours des 10 à 15 prochaines années.
Cependant, C'est un grand défi depuis plus de 20 ans de réaliser la synthèse sélective de la chiralité des SWNT. Comme l'a déclaré le Dr Avouris dans son article de synthèse publié dans Nature Nanotechnologie (V.2 P.605), « le principal obstacle (de l'électronique à base de carbone) est notre incapacité actuelle à produire de grandes quantités de nanostructures identiques… il n'y a aucun moyen fiable de produire directement un seul type de NTC tel qu'il sera nécessaire dans un grand système intégré. » Inspirant, Le professeur Li et ses collaborateurs ont fait une percée sur cette question.
Les catalyseurs, nanoparticules d'alliage bimétallique à base de tungstène de symétrie non cubique, ont des points de fusion élevés et sont par conséquent capables de conserver leur structure cristalline pendant le processus de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), pour réguler la chiralité des SWNT cultivés. Le (12, 6) Les SWNTs sont directement synthétisés à une abondance de> 92 % en utilisant des catalyseurs W6Co7.
Les preuves expérimentales et la simulation théorique révèlent que la bonne correspondance structurelle entre l'arrangement des atomes de carbone autour de la circonférence du nanotube et l'arrangement des atomes dans l'un des plans du catalyseur nanocristal facilite la (n, m) croissance préférentielle des SWNT. Cette méthode est également valable pour d'autres nanocatalyseurs d'alliages à base de tungstène pour faire croître des SWNT de différentes chiralités conçues. "L'utilisation de nanocristaux d'alliage à base de tungstène avec une structure unique en tant que catalyseurs ouvre la voie au contrôle ultime de la chiralité dans la croissance SWNT. Cela peut accumuler le développement dans les applications SWNT, par exemple, nanoélectronique à base de carbone", dit Li.
Le travail a été hautement évalué par le professeur Jie Liu de l'Université Duke, « La croissance spécifique à la chiralité des nanotubes de carbone à paroi unique est le problème le plus difficile et le plus important dans le domaine, qui n'a pas été résolu depuis de nombreuses années. Le professeur Yan Li de l'Université de Pékin montre d'abord que la croissance contrôlée est possible. Ce développement est très important pour les applications des nanotubes de carbone dans de nombreux domaines, en particulier la nanoélectronique."
