日前，中科院物理所王恩哥研究小組在三元硼碳氮單壁納米管制備方面取得了重要進展，首次實現(xiàn)了硼碳氮單壁納米管結(jié)構(gòu)的直接合成。研究結(jié)果表明，已經(jīng)成功地制備出了結(jié)構(gòu)完整、硼和氮含量較高的三元共價硼碳氮單壁納米管。該工作在國際上引起了同行的廣泛關(guān)注，詳細(xì)結(jié)果發(fā)表在近期出版的《美國化學(xué)學(xué)會會刊》(JACS 128, 6530(2006))上。該工作得到了中國科學(xué)院、國家科技部和國家自然科學(xué)基金委的資助。 硼碳氮納米管是由三種輕元素(硼、碳、氮)的共價化合物的類石墨層結(jié)構(gòu)卷曲而成的。自從純的碳納米管被發(fā)現(xiàn)以后, 能否進一步研制出硼碳氮納米管，并探索其新的獨特性質(zhì)，一直是人們普遍關(guān)心的問題。 大量的理論研究發(fā)現(xiàn)，不同于碳納米管，硼碳氮納米管的電子結(jié)構(gòu)主要依賴于化學(xué)組分，與構(gòu)造的幾何手性無關(guān)，而且能帶間隙可以在石墨和氮化硼(～5.5 eV)之間調(diào)節(jié)。這些特有的性質(zhì)為實現(xiàn)納米管在微電子等領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的途徑。然而在實驗中如何實現(xiàn)三元硼碳氮元素共價結(jié)合，并形成單壁的納米管結(jié)構(gòu)一直是一個挑戰(zhàn)。 近年來，物理所王恩哥研究員領(lǐng)導(dǎo)的小組在輕元素納米結(jié)構(gòu)的合成與物性研究方面開展了系列工作(Science 300, 472 (2003)；PRL 93, 017402(2004); JACS 128, 1052 (2006))。在此基礎(chǔ)上，該小組的王文龍、白雪冬、王恩哥等人在三元硼碳氮單壁納米管制備方面又取得了重要進展。他們采用等離子體輔助熱絲化學(xué)氣相沉積生長技術(shù)，通過設(shè)計高選擇性的催化劑材料，系統(tǒng)優(yōu)化生長參數(shù)，首次實現(xiàn)了硼碳氮單壁納米管結(jié)構(gòu)的直接合成。在結(jié)構(gòu)表征方面與日本國立材料科學(xué)研究所Bando教授研究組開展了深入合作。結(jié)果表明，所制備的三元硼碳氮單壁納米管結(jié)構(gòu)完整、硼和氮元素含量高。這項工作是輕元素納米結(jié)構(gòu)研究方面的一項新的重要進展。