随着设备的规模越来越小,科学家正在寻找开发原子级材料工程的方法。RIKEN开拓性研究集群和RIKEN先进光子学中心的研究人员与合作者,共同开发了一种使用“干转移技术”的方法,这项突破将在《自然通讯》上发表。

研究人员使用“干转移技术”的方法 精确定位光学质量的碳纳米管

碳纳米管是一种很有前途的材料,在发光二极管、单电子晶体管或单光子源方面具有潜在的应用。它们本质上是由石墨烯以特定方式扭曲而成的管子,而扭曲的方式对产生所需的特性至关重要。制造具有理想性能的设备需要精确控制纳米管的位置和方向,以及一种称为“手性”的特性,它本质上描述了纳米管扭曲的程度。然而,由于使用溶剂或高温处理不可避免地会使纳米管脏,影响其光学特性,因此很难精确地操纵这些分子。


为了解决这个问题,研究人员寻找了一种不使用溶剂来制造纳米管的方法。他们实验用从石油中提取的化学物质蒽作为牺牲材料。从本质上讲,他们把纳米管放在一个由蒽构成的脚手架上,把它带到任何他们想要的地方,然后用热量使蒽升华,使纳米管处于光学原始状态。他们还开发了一种方法来监测转移过程中纳米管的光致发光,确保具有理想光学特性的纳米管被放置在正确的位置。

研究人员使用“干转移技术”的方法 精确定位光学质量的碳纳米管

研究小组证实,在干转移之后,剩下的纳米管会发出明亮的光致发光,亮度是原来的分子的5000倍,这一特性使它们成为光学设备的理想材料。此外,研究小组还能够精确地将纳米管放置在一个纳米尺寸的光学谐振器上,从而增强了发光特性。


该论文的第一作者、日本理研院创新研究部的Keigo Otsuka表示,我们相信,这项技术不仅可以帮助我们用碳纳米管制造出具有理想性能的纳米器件,还包括基于原子层材料和其他纳米结构自由组合的高阶系统的构建。


除此之外,该小组的负责人Yuichiro Kato说,这项技术有潜力为超越纳米技术的原子定义技术的发展做出贡献,这种材料在原子水平上具有精确的结构,被用作构建块来设计和构建不同于现有材料的功能。


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