碳纳米管有序阵列的可控制生长及物性研究

　　碳纳米管以其完美而简洁的一维管状分子结构吸引了世界各国科学家的关注，更以其优异的力学性能、热导性能和电学性能而成为纳米科技领域的研究热点。碳纳米管在平板显示技术、航空航天、热导材料以及纳电子学等领域有着广泛而重要的应用前景。清华大学物理系范守善院士领导的研究组在国家自然科学基金的资助下，近年来在碳纳米管及其阵列的可控制生长及物性研究方面取得了一些有影响的研究成果。2002年以来该研究组姜开利、李群庆等研究人员在这一研究方向上又取得了重要的进展。

碳纳米管研究成果发表在2002年10月23日的Nature杂志上，并在其网站上对该项工作进行了评价。

　　1)通过控制碳纳米管的生长速度，发展了一套用化学气相沉积法生长“超顺排” 碳纳米管阵列的技术。这种“超顺排”阵列的特点是：其中的碳管表面洁净，碳管因彼此之间存在强的范德瓦尔斯力而紧密地平行排列在一起。从这种碳管阵列可抽出宏观尺度的连续碳纳米管线。这种纯的碳纳米管线经过适当的热处理，其导电性和强度都得到很大提高，并可以用作紫外偏振片，白炽灯丝等。这一成果发表在2002年10月23日的Nature杂志上。

　　这一成果的意义在于找到了一种“干法”（Dry method）制备纯碳纳米管线的技术，无需任何有机溶剂。这种方法使得在宏观尺度下应用碳纳米管的优异性质成为可能。此外，用化学气相沉积的方法制备“超顺排”碳纳米管阵列，与现有的半导体工艺是兼容的，具有很好的产业化前景。

碳纳米管研究成果发表在2003年3月的Applied Physics Letters上，Nature在其网站上对该项工作进行了评价。

　　该文章发表后得到国际科技界、产业界的关注。Nature在其网站上（Nature Physics Portal, Research Highlights）对该项工作进行了评价，英国物理学会（IOP）的nanoweb.org网站，美国化学学会的Chemical and Engineering News, 美国的Science News, 以及Materials Today等都对该工作做了评论和报道。

　　2）利用紫外光刻技术，通过控制催化剂图形的尺寸，在硅衬底上合成了不同尺寸的碳纳米管束。这种管束中的碳管直径为10纳米，长度达数百微米到1毫米。实验中发现这种管束在电流通过时会发出白光，测量发现，碳管的一维结构，决定了其发出的光是偏振光。实验中还测得碳管在不同电流下的发光光谱与黑体辐射光谱符合得很好。利用黑体辐射公式拟合，得到不同电流下碳管的温度，发现碳管的电阻随温度上升而下降的规律。该结果发表在2003年3月的Applied Physics Letters上，Nature 在其网站上（Nature Physics Portal, Research Highlights）对该项工作进行了评价。