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BN納米管的水溶液化學修飾及碳控制摻雜研究取得新進展
閱讀：847 發布時間：2013-6-9| 提 供 商 | 上海撫生實業有限公司 | 資料大小 | 28.5KB |
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BN納米管的水溶液化學修飾及碳控制摻雜研究取得新進展
zui近，中國科學院物理研究所、北京凝聚態物理國家實驗室王文龍、符*、王恩哥等人與日本國立材料研究所（NIMS）的科研人員合作，在BN納米管的表面化學修飾與碳摻雜研究方面取得了新進展。相關研究成果已發表在近期的J. Am. Chem. Soc. （2008, 130, 8144） 上。
王恩哥研究組一直從事輕元素B、C、N體系納米管材料的相關研究，此次他們在水溶液體系中，利用共軛有機分子的一種水溶性衍生物（PTAS）作為修飾分子，通過非共價π-π相互作用成功得到了羧基功能化的BN納米管，為實現BN納米管在化學與生物傳感器以及納米復合材料等方面的應用開辟了一條新途徑。此外該工作更有意義的一個結果是，在利用PTAS對BN納米管表面化學修飾的基礎上，成功發展出了一種對BN納米管進行C摻雜的新方法。研究中所采用BN納米管為多壁管，結果表明C取代摻雜只發生于多壁納米管中“近表面”（near-surface）的少數幾層BN晶格中，而里層的BN則并未被C所摻雜。換言之，摻雜后的產物為B-C-N/BN共軸異質納米管結構。進一步的電輸運測量結果表明，經C控制摻雜后BN納米管的電學性質發生了顯著改變：與純BN納米管的絕緣體行為不同，B-C-N納米管層表現出典型的p-型半導體行為。
氮化硼（BN）納米管是輕元素納米管材料家族中的重要成員之一。在元素周期表中，C為6號元素，而B、N分別為5、7號元素，B-N對與C-C對互為等電子體。BN納米管具有與C納米管相似的石墨化結構，并具有與C納米管同樣優異的力學性能與熱傳導性能，同時其耐高溫與抗氧化能力更強。另外與C納米管不同的是，BN納米管的電子能帶結構與直徑和手性無關，其電學性質是均一可控的。純BN納米管的帶隙寬度約為5.5 eV，為寬帶隙半導體材料。理論和實驗研究均已經表明，BN納米管的帶隙可以通過施加橫向電場（Stark Effect）、結構形變、摻雜等手段來被進一步調節。其中研究價值的是C原子的取代摻雜。基于BN與C納米管在結構上的相似性，通過C的控制摻雜理論上可以實現納米管帶隙寬度在BN與C之間的大幅度調節。可控、可調的電子能帶結構，使得BN與B-C-N納米管在納米電子器件等領域具有重要應用前景。
該研究工作得到了國家自然科學基金委的項目資助。