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中韩学者制备出碳纳米管夹持的金属原子链

作者:医学职称
出处:www.lunrr.com
时间:2020-04-03
作者:毕伟柳岩资料来源:科学时报发布日期:2010年

商品名称选择:萧中

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中韩学者制备碳纳米管夹持的金属原子链

近日,中国科学院金属研究所高级碳材料研究部博士研究生唐戴明、助理研究员尹李昌在研究员程慧明、常陆的指导下,与金属研究所固体原子图像研究部研究员马梁修、韩国成军观大学李英熙教授等合作,设计并制备了一种碳纳米管夹持的金属原子链装置。实现了金属原子链与碳纳米管的有效连接,为金属原子链的组装提供了一种新的途径。

金属原子链是一种一维结构,仅由一至几列金属原子组成。理论和实验研究表明,金属原子链具有独特的量子传输和量子磁阻效应,有望应用于纳米电子器件和电磁器件。通过扫描隧道显微镜、机械控制、连接变化和电沉积制备的金属原子链通常悬浮在宏观电极之间,这使得金属原子链与其他纳米结构和器件的连接和集成非常困难。

中国科学院金属研究所的研究人员使用碳纳米管的纳米级空心管腔来填充和携带金属纳米棒,并保护它们免受氧化。此外,在透射电子显微镜下,通过电子束辐照选择性剥离覆盖金属纳米棒的碳层,利用样品的局部热应力或扫描电镜样品台原位施加的拉伸应力制备碳纳米管夹持的金属原子链。用高分辨率透射电镜和第一性原理计算研究了铁原子链的形成过程。发现表面能驱动的沿(110)面的滑移和扭结是其形成的重要机制。原位研究了碳纳米管夹铁原子链器件的电输运特性,发现电导是量子化的。用第一原理方法研究了碳纳米管夹持的金属原子链的电子结构。发现两者形成强共价键,铁原子链具有半金属特性。以上结果表明,金属原子链与碳纳米管键合连接后仍保持其独特的物理性质。碳纳米管夹铁原子链的制备思路延伸到其他金属,成功制备了FeNi合金原子链和碳纳米管夹铂原子链器件。

该研究为金属原子链的制备和集成提供了一种新的思路,所制备的含有金属原子链的碳纳米管有望应用于纳米电子和自旋电子器件。同时,研究表明,碳纳米管由于其独特的准一维中空管状结构、优异的电学和力学性能以及良好的结构稳定性,有望在纳米结构和器件的构建中作为纳米级导电和力传导材料发挥重要作用。相关研究论文已发表在最近出版的美国《国家科学院院刊》 (PNAS)上。

《科学时报》 (2010-5-10 A1亮点)

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PNAS出版摘要(英文)

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