近日，清華大學(xué)化工系魏飛教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在一維納米材料的光學(xué)可視化方面取得了重要進(jìn)展。該成果以“Optical visualization of individual ultralong carbon nanotubes by chemical vapour deposition of titanium dioxide nanoparticles”（”通過(guò)化學(xué)氣相沉積*納米顆粒實(shí)現(xiàn)單根超長(zhǎng)碳納米管的光學(xué)可視化”）為標(biāo)題于4月16日在線發(fā)表在綜合性學(xué)術(shù)期刊《自然—通訊》（Nature Communications）上。

 

納米技術(shù)的出現(xiàn)極大地改變了人類的生活面貌，航天、航海、微電子、信息、食品、服裝、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域都應(yīng)用了各種各樣的納米材料。納米材料按照其形貌可以分為零維、一維、兩維以及三維納米材料等。其中一維納米材料如碳納米管等由于其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能、便于構(gòu)建多級(jí)結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢(shì)而具有廣闊的應(yīng)用前景。在一維納米材料的研究中，zui關(guān)鍵而同時(shí)又是zui困難的一個(gè)步驟在于如何制取、操縱和應(yīng)用具有結(jié)構(gòu)的單根一維納米材料，從而充分展示其優(yōu)異性能。由于一維納米材料的長(zhǎng)度可以達(dá)到毫米級(jí)甚至厘米級(jí)以上，而其直徑卻往往只有幾個(gè)納米，這種跨越多個(gè)數(shù)量級(jí)的尺度范圍為其研究帶來(lái)了極大困難。迄今為止，其形貌的表征主要依賴于電子顯微鏡，而如果能夠?qū)崿F(xiàn)其在光學(xué)環(huán)境下的可視化，將為其表征、操縱和微納器件構(gòu)建帶來(lái)極大的便捷。近日，清華大學(xué)魏飛教授帶領(lǐng)其在化工系與微納米力學(xué)與交叉學(xué)科研究中心（CNMM）的研究團(tuán)隊(duì)，在單根超長(zhǎng)碳納米管的光學(xué)可視化方面取得了突破性進(jìn)展。

 

該研究團(tuán)隊(duì)以單根超長(zhǎng)碳納米管為研究材料，通過(guò)氣相自組裝的方式在單根碳納米管上負(fù)載*納米顆粒，實(shí)現(xiàn)了單根碳納米管在光學(xué)環(huán)境下的可視化。所負(fù)載的*顆粒分布在數(shù)十至數(shù)百納米，由于這種粒徑大小的納米顆粒對(duì)可見(jiàn)光有很強(qiáng)的散射能力（遵循米氏散射），使得它們?cè)诘捅兜墓鈱W(xué)顯微鏡甚至普通的放大鏡下就可以用肉眼看到。正是有了這些納米顆粒的標(biāo)記作用，負(fù)載有單個(gè)或多個(gè)這種納米顆粒的單根碳納米管就可以在光學(xué)顯微鏡下被清晰地觀察并準(zhǔn)確定位。實(shí)現(xiàn)這種一維納米材料光學(xué)可視化的方法過(guò)程簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備，其過(guò)程只需要幾秒鐘的時(shí)間，非常簡(jiǎn)單。有了一維納米材料的光學(xué)可視化，就可以擺脫電子顯微鏡等昂貴表征設(shè)備的限制，利用普通光學(xué)顯微鏡實(shí)現(xiàn)一維納米材料的可控操縱。在此基礎(chǔ)上，魏飛教授的團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了單根碳納米管的任意拉伸、剪切、轉(zhuǎn)移等各種操縱，為單根碳納米管的結(jié)構(gòu)表征、性能測(cè)量以及器件構(gòu)建等帶來(lái)了極大的便利。