碳納米管設備可能對其納米粒子應用有一定的影響

根據在斯旺西大學與萊斯大學聯合創辦的能源安全研究所（ESRI）研究人員的觀點，碳納米管不僅需要儘可能的清潔，來最大限度地發揮其在下一代納米元件中的實用性，而且接觸效應可能限制納米元件的尺寸。

ESRI主任Andrew Barron也是美國萊斯大學的教授，他的研究團隊已經弄清楚如何讓納米管清潔到足以獲得可重複的電子測量結果，並且在這個過程中不僅解釋了為什麼碳納米管的電學特性歷來進行相容性測量如此困難，但同時還已經表明，對於未來的「納米」電子元件如何使用碳納米管可能存在某種限制。

像任何正常的導線一樣，半導體納米管沿其長度方向對電流的抵抗力也在逐漸增強。但是多年來納米管的電導率測量方法一直是相同的。 ESRI研究團隊想知道為什麼。

「我們對碳納米管的導體構造很感興趣，雖然人們已經能夠製作導線，但是它們的傳導效率還沒有達到預期水平，我們有興趣搞清楚其他研究人員觀察到其變異性的基本原因。

他們發現難以除去的污染物-剩餘的含鐵催化劑以及碳和水 - 很容易使電導率測試的結果發生偏離。 Barron說把它們燒掉，會為納米電子學中的碳納米管的發展創造了新的可能。

這項新的研究發表在美國化學學會期刊《納米快報》雜誌上。

研究人員首先製造了直徑在40納米到200納米之間，長達30微米的多壁型碳納米管。 然後，他們可以選擇在真空中加熱納米管，或者用氬離子轟擊納米管來清潔表面。

他們用與測試任何電導體的相同方式測試單個碳納米管：通過用兩個探針觸摸它們來觀察從一個尖端到另一個尖端的電流有多少。在這種情況下，他們的鎢探針被連接到掃描隧道顯微鏡。

在潔凈的碳納米管中，隨著距離的增加，對電流的抵抗力逐漸增強。 但當探頭遇到表面污染物時，結果發生偏離，這樣就增加了尖端處的電場強度。當測量值在4微米以內時，由污染物造成的電導率的區域會發生重疊，從而進一步擾亂研究結果。

巴倫說：「我們認為這就是文獻中存在這種不一致的原因。如果碳納米管成為下一代輕質導體，那麼對於馬達、發電機和電力系統等設備來說，就需要批次間和樣品間的採樣一致的結果。」

他們發現，在超過攝氏200度（華氏392度）的真空中退火的納米管減少了表面污染，但還不足以消除不一致的結果。 氬離子轟擊也清洗了管子，但導致傳導性降低的缺陷明顯。 他們最終發現，在500攝氏度（932華氏度）的真空退火納米管不僅減少了大量的污染，還能準確測量電阻。

到目前為止，巴倫表示，使用納米管纖維或薄膜的工程師通過摻雜或其他方式改變材料，來獲得所需的導電性能。但是，如果碳納米管已經完全去除污染，那麼只需把它們的接觸點放在正確的位置就能夠獲得正確的導電性。

「我們研究工作的一個關鍵成果是如果納米管上的接觸距離小於1微米，由於存在重疊的損耗區域，碳納米管的電子性質將從導體變為半導體」，Barron說，「這對納米管的電子元件尺寸有潛在的限制因素——這將限制摩爾定律在碳納米管設備上的應用。」

資料來源和頂端圖片來源:斯旺西大學

原文來自printedelectronicsworld，由材料科技在線團隊翻譯整理

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