图 限域空间内实现过渡金属硫族化合物纳米管的手性可控制造

　　为鼓励科研人员大胆探索、勇闯科技“无人区”，促进原始创新和颠覆性创新，2025年自然科学基金委开始启动非共识项目试点。按照工程与材料科学部推荐程序，机械工程学科青年科学基金项目（C类）“一维异质结环栅型场效应晶体管器件的开发与性能评价”作为非共识项目进入会议评审，并最终获得资助（资助号：52505642）。围绕本项目研究工作，浙江大学项荣教授团队，本项目负责人浙江大学百人计划研究员郑永嘉等，联合大连理工大学、西湖大学、苏州实验室、北京大学及日本大阪大学、东京大学等单位，在原子级制造方向取得新进展。相关成果以“扶手椅型过渡金属硫族化合物纳米管的选择性制备（Preferred synthesis of armchair transition metal dichalcogenide nanotubes）”为题，于2026年8月20日在《科学》（Science）期刊在线发表，论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeh1429。郑永嘉为论文的共同第一作者。

　　过渡金属硫族化合物（TMDC）纳米管，具有带隙覆盖范围广、非线性光学效应强等特性，以及承载谷电子学等物理效应，在光电器件、量子信息、催化等领域拥有广阔应用前景。但在原子尺度下，因极小的结构失配引发显著性能差异的TMDC纳米管的构型控制难题，自1992年首次被发现以来，相关研究尚未取得实质性突破。

　　该研究成果表明，以氮化硼纳米管作为模具，可在其空心通道内实现TMDC材料的限域生长，进而实现TMDC纳米管特定手性构型的选择性合成。以二硫化锡为例，该方法制备合成的“扶手椅型”TMDC纳米管占比最高可达84%。该策略同样适用于二硫化钼、二硫化钨等典型TMDC材料，均表现出明显的扶手椅型择优生长特性。进一步，通过原位透射电子显微镜实时观测，发现其机理在于TMDC会优先在氮化硼纳米管内壁生长出一条锯齿形纳米带，在模具的限域作用和管壁振动下，锯齿型纳米带通过层间滑动、边缘闭合，进一步卷成扶手椅型的纳米管。

　　该成果利用自下而上的原子级制造方法创制全新材料体系，在限域空间内实现过渡金属硫族化合物纳米管的手性精准制备，解决了领域内遗留了30年的一个国际难题，为提升原子级制造一致性提供了一条新思路。