近日從中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心獲悉，該中心先進炭材料研究部劉暢研究員等人與日本國立材料科學研究所、澳大利亞昆士蘭科技大學、俄羅斯國立科技大學等單位合作，在碳納米管手性改造與分子結晶體管研究中取得最新進展，為碳納米管的手性及導電屬性調控提供了新途徑，顯示了碳納米管分子節晶體管的優異性能。相關結果在線發表于《科學》上。
半導體性碳納米管具有大長徑比、無懸鍵表面、高載流子遷移率、室溫彈道輸運等獨特結構特征和優異電學性質，因而被認為是10納米以下高性能、低功耗晶體管溝道材料的有力候選。碳納米管的導電屬性取決于其螺旋(手性)結構，通常制備出的碳納米管為金屬性和半導體性碳納米管的混合物。雖然近年來碳納米管的結構控制生長與手性分離研究取得了較大進展，但單根碳納米管的手性及導電屬性調控仍是本領域研究的關鍵和難點。
研究人員利用原位透射電子顯微鏡對單根碳納米管進行原位加工、表征與測量，通過精確控制透射電鏡樣品桿上的壓電納米探針對碳納米管加熱并施加拉伸應力，誘導其局部塑性變形與手性演變。利用球差校正電鏡圖像和納米束電子衍射圖譜對變形前后碳納米管的手性進行分析，在近30次連續手性轉變過程中發現碳納米管的手性角具有向高角度轉變的明顯趨勢。對以碳納米管為溝道的晶體管的電學輸運特性進行原位測試，結果表明該方法可實現碳納米管金屬性向半導體性的可控轉變。研究人員利用此方法制備出溝道長度僅為2.8納米的金屬—半導體—金屬構型碳納米管分子結晶體管，并觀察到其室溫量子相干輸運性質和法布里—珀羅干涉效應。(郝曉明)
