對碳納米級管來說就，凈化即美好時光
著者：國家實驗院貴陽生物碳化學工業有限制公司的 來歷：//m.a7614.cn 日期英文：2018-05-08 09:35:26
萊斯大學和斯旺西大學的科學家對碳納米管進行凈化，并在凈化前后用隧道掃描顯微鏡上的鎢探測器測試碳納米管的導電性能。上面幾幅圖片展示了一個探測器固定在碳納米管末端，另一個在碳納米管上移動的場景。
碳納米管在促進電子學的發展時面臨著兩個主要障礙，一是如何將碳納米管放置在合適的位置，二是如何將半導體和金屬性質的碳納米管分開。
我們并不清楚這些問題的解決是否會使碳納米管成為電子學在后硅時代的萬能鑰匙。但是盡管這些問題沒有成熟的解決方案，研究者們還是提出了一些想法。而另一個問題就不是這樣：如何得到均勻的電阻測量值。
同時在萊斯大學和英國斯旺西大學任教的Andrew Barron指導著這兩所學校的研究團隊，這兩個團隊的研究表明潔凈程度是精確測量碳納米管電阻的關鍵。在此過程中，研究者們可能有了一個重大發現：利用碳納米管，研究可以進入納米尺度，這將為電子學帶來遠大的前景。
在Nano Letters期刊描述的研究中，Barron團隊完成了對多壁碳納米管和單壁碳納米管的電阻測量，他們用了各種方式來清潔碳納米管中的污染物，整個過程十分耗費精力。最終結果表明他們清除的污染物越多，電阻測量值就越精確，越穩定。
具有半導體性質的碳納米管應該和其他電線具有一樣的電阻性質：即電阻隨著長度增加穩步提升。然而事實并不是這樣。
根據Barron的說法，一個原因就是碳納米管有很多雜質，而人們也同樣有很多清潔碳納米管的方式。
為了得到清潔的碳納米管，Barron團隊將目光投向了單個碳納米管。Barron說“通常來說，碳納米管的電阻是通過測量一束碳納米管得到的，測量單個碳納米管的電阻得到穩定結果說明我們可以理解潔凈是多么重要的一件事。”
清潔過程通過對碳納米管進行真空加熱或者氬離子轟擊開始，這兩種操作可以對碳納米管的表面進行清潔。在這一點上，他們可以將探測器放置在碳納米管的兩端來測量電阻，正如我們平時測量導線電阻一樣。當然，不同之處是因為碳納米管很小，鎢探測器需要有掃描隧道顯微鏡才能固定住。
碳納米管的污染物都清除掉之后，電阻就隨著材料的長度增加而變大，正如一般材料應該表現的那樣。然而，一點點污染物就可以使碳納米管電阻的測量結果發生巨變，這也表明了得到穩定可靠的測量結果為什么如此困難。
在用不同的溫度加熱碳納米管（術語稱作回火）之后，研究者確定用500攝氏度（932華氏度）來加熱，這樣可以保證足夠多的污染物都被清除掉，進而得到準確的電阻測量值。
在達到這種清潔程度之后，不用摻雜或者其他手段，我們就可以得到期望中碳納米管所具有的導電性能了。根據Barron的說法，如果CNT足夠潔凈，就可以調整接觸點來調整碳納米管的導電性能。這就引出了這樣的想法：碳納米管制造的電子產品的大小可能有一個極限。
Barron認為這個極限似乎是由接觸面周圍的耗盡層決定的。耗盡層是在材料的導電區域中所有的帶電體都清除后出現的。在碳納米管中，如果接觸點距離小于一微米，耗盡層就會重合，使得材料的電學性質由導體變為半導體。
Barron補充道：“我們正在觀察一系列接觸點來確定這個區域的尺寸是否會變小。”
Barron認為這項工作加深了我們對碳納米管基本性質的理解，并且與理論工作不同，這完全是實驗結果帶來的。
為了進一步進行實驗研究，Barron正在尋求和其他研究者以及工業界的合作。他們可以一起進行對單個碳納米管和碳納米管設備的精確測量，這樣就可以對碳納米管在電子學應用中的極限和潛力有更好的理解。
