蘇州納米所康黎星等Chem. Soc. Rev.:碳納米管限域合成一維原子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)綜述
低維材料的發(fā)現(xiàn)可追溯至20世紀(jì)90年代,其發(fā)展歷程始于富勒烯研究,繼而推進(jìn)至碳納米管領(lǐng)域,并最終以石墨烯等二維納米晶體為里程碑(圖1)。這類材料具有表面無(wú)懸掛鍵的獨(dú)特性質(zhì),使其能夠像樂(lè)高積木般實(shí)現(xiàn)層間堆疊,形成范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)。近年來(lái),一維材料及其范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)因其固有的量子效應(yīng),包括電荷密度波凝聚、維度縮減引發(fā)的拓?fù)湎嘧?,以及高長(zhǎng)徑比導(dǎo)致的顯著各向異性光學(xué)和電學(xué)特性,受到廣泛關(guān)注?;诜兜峦郀査沽Φ囊痪S材料組裝技術(shù),可在保留單組元材料優(yōu)異性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)多功能的集成。這種組裝策略為亞納米節(jié)點(diǎn)集成電路和光電器件集成提供了極具潛力的技術(shù)路徑。

圖1. 低維材料與范德華異質(zhì)結(jié)發(fā)展時(shí)間軸?
中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所康黎星研究員長(zhǎng)期致力于基于碳納米管的一維范德華異質(zhì)結(jié)的可控合成與組裝、新奇物理化學(xué)性質(zhì)的探索以及前沿應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。近兩年來(lái),在碳納米管限域的一維材料方面開(kāi)展了一系列代表性工作:高性能碳電子器件應(yīng)用(Advanced Functional Materials,2023,33,41: 2301864;Journal of the American Chemical Society,2024,146,9: 6231;Nature Communications,2024,15,6147;Advanced Materials,2025,2415442;ACS nano,2025,?19,16:16110;Advanced Science,2025,2500933),新奇物性探索和界面相互作用探究(ACS nano,2023,17,20: 20112;Nano Letters,2024,24,2: 741;ACS nano,2024,18,47: 32569;Advanced Materials,2025,2418230),能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)應(yīng)用(Journal of the American Chemical Society,2024,146,12: 8464;Nano Letters,2024,24,25: 7732;Angewandte Chemie,2025: e202501669;Angewandte Chemie,2025: e?e202502227;Advanced Functional Materials,2025,2424565)。
近期,團(tuán)隊(duì)受邀發(fā)表基于碳納米管的一維原子晶體范德華異質(zhì)結(jié)綜述(圖2),聚焦以碳納米管為生長(zhǎng)模板的一維范德華異質(zhì)結(jié)最新研究進(jìn)展,重點(diǎn)闡述這些復(fù)雜相互作用驅(qū)動(dòng)的構(gòu)建方法、選擇標(biāo)準(zhǔn),以及由此產(chǎn)生的獨(dú)特性質(zhì)與應(yīng)用,進(jìn)一步提出了碳納米管基一維原子晶體范德華異質(zhì)結(jié)的若干未來(lái)發(fā)展方向。該綜述旨在深化對(duì)其合成機(jī)制與基礎(chǔ)物性的理解,拓寬可用材料范圍,并探索全新且更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

圖2.?碳納米管基一維范德華原子晶體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的整體框架
該綜述文章以Van der Waals One-Dimensional Atomic Crystal Heterostructures?Derived from Carbon Nanotubes為題發(fā)表在國(guó)際期刊Chemical Society Reviews上,中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所博士研究生李云飛為論文第一作者,康黎星研究員為論文通訊作者,該工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金和江蘇省自然科學(xué)基金等資助。
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