製作相同對掌性的奈米管元件
- 上線日期：2010/6/15 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
過去製備的單壁式奈米碳管(SWCNTs)都是各種「對掌性」(chirality)異構物的混合，因此樣品的電性不一，不利於發展元件應用。最近，德國科學家利用「高分子包覆」(polymer wrapping)技術克服了這個問題，大批製備出原子排列方式均相同的奈米管，將可以應用在高效能電子元件、感測器及奈米機電系統(NEMS, nanoelectromechanical systems)中。
SWCNT是單原子厚的碳薄片捲成的管狀結構，管徑僅約1 nm，其原子排列呈現六角晶格(hexagonal lattice)，管軸與晶格的相對方向(即其對掌性)決定了碳管為金屬或半導體性。SWCNT由於具有極高的表面積及優異的電傳特性，特別適合用來製作各類感測器或電晶體，但前題是製作出來的碳管必須有相同的對掌性，要達到這一點難度與成本都很高。
德國卡爾斯魯(Karlsruhe)技術研究所的Ralph Hrupke等人日前發現製備單一對掌性奈米管的方法。他們利用特定之高分子poly(9,9- di-n-octyldluorenyl-2,7-diyl)，選擇性分散溶液中某一對掌性的SWCNT，接著利用介電泳(dielectrophoresis)方式，透過非均勻電場施力於被選出的奈米管上，使之聚集排列成整齊的奈米管陣列。
在奈米管元件的製備上，該團隊先將選出的溶液滴在晶片上，再於晶片電極間施加交流電場，利用「電容式偶合」(capacitive coupling)技術，同步施加偏壓電場在大型電極陣列上，此時施加的電場會產生介電泳力，讓奈米管堆積在電極上形成元件。
而目前這些元件高達90%以上是由相同對掌性的碳管構成，若能提升挑選步驟前的純度，產品均一性可增至接近100%。拉曼(Raman)及光致發光(photoluminescence)光譜測量的的結果也證實，碳奈米管元件中的碳管陣列皆有相同的物理特性及電性。
這些元件除了可以直接進行感測應用外，相同製程還有助於功能性奈米電子元件的大規模整合。該團隊正在研究以其他方法篩選出的碳管，例如密度梯度超離心法(density-gradient ultra-centrifugation)。詳見ACS Nano 4, p.2748 (2010)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/42654
譯者:呂晃志(逢甲大學奈米科技研究中心)
責任編輯:蔡雅芝
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