新纳米结构的探索是近年来物理、化学、材料等领域的研究热点之一。中科院物理所王恩哥小组在多年从事CVD方法制备轻元素纳米结构的基础上,用自行研制的微波等离子体CVD系统在铁针尖上成功合成了一种新纳米结构———管状石墨锥,并第一次成功地报道了对纳米管状结构手性可实现控制的结果
为了进一步确定这种特殊结构,博士生张广宇同学赴德国夫琅和夫研究所在姜辛博士的指导下,进行了仔细的电镜分析。研究发现,新的纳米结构的外形呈多棱锥状,锥的中心是一个空管。锥的顶部直??0个纳米,而底部直径可?微米。更加令人惊奇的是所有的石墨层具有全同的手性—zigzag型。由于这种独特的锥状结构,它可能会在扫描探针显微学、场电子发射器件、纳米加工以及生物化学等领域有广泛的应用前景。与相同长度的碳纳米管相比,管状石墨锥具有极其优越的径向机械强度和稳定性,可以作为理想的扫描探针的针尖、纳米机械压头和场发射材料。锥内的小孔径通心管(几个到几十个纳米)又可以作为储存和输运液态物质的纳米通道。特别重要的是,石墨锥的底部尺寸达到了微米量级,它可以用今天的微加工技术直接操作,是制作单个纳米器件非常理想的材料、br /> 二十世纪九十年代初发现的碳纳米管是由石墨层卷成的同心管。根据层数的多少,可以把它们分成单壁管和多壁管。不同的卷曲方式会导致不同手性。科学家们通过分析多壁碳管的电子束衍射数据,发现同一根管中不同层的手性是没有什么规律的,只有很少数的一些石墨层可能具有相同的手性。理论计算和实验结果都证明,石墨层的手性是影响纳米管的电子结构及其性质的关键因素。因此,如何控制纳米管的手性,一直是人们面临的重要挑战之一、br /> 该项目得到了中科院知识创新工程、国家自然科学基金委“创新研究群体”基金、重点基金及国家科技?73?63项目的资助、/div>