即使是纳米管有小的开端：端盖由平面碳产生，该碳形成用于生长碳纳米管的种子。在左侧的P中，计算计算的计算机图像被补充有用扫描隧道显微镜拍摄的图像。
使用定制的有机前体分子，研究人员首次成功地在生长的单壁碳纳米管中具有相同的电子性质。
例如，在将来，可以具体地配备碳纳米管，例如它们需要电子应用的性能。EMPA在德邦（Dübendorf/瑞士）的研究人员和斯图加特的Max Planck固态研究所第一次成功地成功地在种植单壁碳纳米管（CNTS）中，只有一个预先精确的结构。因此，纳米管具有相同的电子性质。这里的决定性诀窍：该团队已经占据了一个源自基于斯图加特的Max Planck研究人员的想法，并从定制的有机前体分子中产生了CNT。研究人员从这些前体分子开始，并在铂金表面上建立了纳米管，因为他们在最新问题的科学期刊上报告。这些CNT可以将来使用，例如，在超敏感的光探测器和非常微小的晶体管中。
20年来，研究碳纳米管开发的材料科学家在一系列申请中一直在作出问题 - 现在优雅的解决方案是手头的。利用它们不寻常的机械，热和电子性质，带有其蜂窝状碳的微小管已经成为纳米材料的实施方案。它们可用于制造下一代电子和电光组件，使得它们更小，并且甚至比以前更快的切换时间。为实现这一目标，材料科学家必须具体地装备具有所需性质的纳米管，这些是依赖于它们的结构。然而，用于迄今为止的生产方法总是导致不同CNT的混合。EMPA和Max Planck固体国家研究所的团队现已驳回了单壁纳米管的新生产路径的情况。
具有最佳变异纯度的碳纳米管是有需求的
直径围绕一个纳米，单壁CNT（SWCNT）被认为是量子结构;非常微小的结构差异，在原子晶格的直径中，可以显着改变电子特性：一个SWCNT可以是金属，而具有略微不同的结构是半导体的。相应的伟大是具有最佳变异纯度的可靠方法的兴趣。Max Planck Solid Station Research董事Emeritus主任杰伦与Martin Jansen合作的研究人员一直在为合成的合适概念进行十年。但现在只是EMPA的地表物理学家和基于斯图加特的最大普朗克研究所的化学家，成功地在实验室中实施了其中一个想法。研究人员允许在结构上相同的SWCNTS在自组织过程中在铂表面上生长，并且能够明确地定义其电子性质。
由Martin Jansen领导的Max Planck研究团队具有从小前体分子开始合成碳纳米管。它们觉得应该可以实现前体分子的控制转化成用作SWCNT的种子，因此明确地指定纳米管的结构。有了这一概念，他们将Empa团队与伯尔尼大学化学和生物化学«系中的»罗马法索尔一起与罗马法索合作，与伯尔尼大学化学和生物化学系。该组已经在一段时间内工作了一段时间，可以根据分子自组织原理转换成复杂纳米结构的分子转换或组合成复杂纳米结构。“挑战现在包括找到实际在光滑的表面上生长的正确前体分子，”罗马法斯说。这最终由Andreas Mueller和Konstantin Amsharov从Stuttgart的Max Planck Institute进行了来自斯图加特的Max Planck Institute，该研究与非难以言之的150个原子合成烃分子。
铂表面上的分子折纸
含碳纳米管形式的过程究竟是什么？在第一步中，平面前体分子必须 - 与折纸中的情况一样 - 转化为三维物体，种子。这在热铂表面上借助于催化反应进行，从而从前体分子分离氢原子并在非常特异的位置形成新的碳键。种子从平分子折叠起来：带有开放式边缘的微小，圆顶形状，坐落在铂表面上。这个所谓的端盖形成了不断增长的SWCNT的顶部。
在第二种化学过程中，溶于铂表面乙醇催化分解期间形成的另外的碳原子。它们在端盖和铂金盖板之间的开放式框架上沉积在升高和更高的帽子之间;管慢慢地增长了。纳米管的原子结构仅通过种子的形状确定。研究人员通过分析SWCNT的振动模式并采用扫描隧道显微镜进行测量来证明这一点。EMPA的进一步调查表明，产生的SWCNT长度超过300纳米。
不同的纳米管由合适的前体分子形成
因此证明了研究人员可以毫不含糊地指定使用定制分子种子的长SWCNT的增长。本研究合成的SWCNT可以以两种形式存在，其对应于物体及其镜像。通过适当地选择前体分子，研究人员能够影响两种变体形式中的哪一个。取决于蜂窝原子晶格的源自原始分子 - 直线或倾斜相对于CNT轴线 - 它也可以用于螺旋缠绕管，即具有右手或左旋旋转，并且具有非镜面对称形式。并且正是这种结构，然后确定材料的电子，热电和光学性质。原则上，研究人员可以通过选择前体分子具体地制作具有不同性质的材料。
在进一步的步骤中，罗马法索尔和他的同事希望更好地了解SWCNTS如何在表面上建立自己。即使超过每平方厘米超过1800万纳米管已经在铂表面上生长，也只有相对较小的种子实际地发展成成熟的«纳»米管。问题仍然是哪个进程对此负责，以及如何增加产量。
出版物：Juan Ramon Sanchez-valencia等，“单人行道碳纳米管的控制合成”，Nature 512,61-64（2014年8月7日）DOI：10.1038 / Nature13607
图像：Empa / Juan-Ramon Sanchez
