單一手性碳納米管的規模化制備是揭示碳納米管新奇物理特性，拿她發(fā)展其應用的前提和基礎，被(bèi)認為是碳納中草米管研究領域的“聖杯”。然而，如何精生門确識别和篩選原子尺度結構上具有微小差異的不同手性碳納謝市米管，實現單一手性碳納米管的宏量制備是世界性的難題。中國(gu亮拿ó)科學(xué)院物理研究所/北跳房京凝聚态物理國(guó)家研究中心先進(暗國jìn)材料與結構分析實驗室A05組研究員劉華平等緻力于碳納米管手性結構分離厭錯制備研究，首次利用凝膠色譜法實現了碳納米管直徑、單一手性結構甚大跳至鏡像體的分離（J. Phys.短秒 Chem. C 2010, 114, 9270；Nat.老長 Commun., 2011, 2, 309；Nano Lett.，2014又輛，14，6237），基于凝膠色譜法發(fā)展了多老匠種(zhǒng)分子調控技術，如乙醇分子調控技術慢但（Nanoscale, 2015, 7, 1627身員3）、酸性分子輔助調控技術（ACS Appl. 土嗎Nano Mater. 2019, 2, 343）；堿性小分子聽務調控技術（Adv. Funct. Mater. 2017,員唱 27, 1700278）；複近是合表面(miàn)活性劑分子調控技術（Adv. 兒議Mater. Interfaces 2018, 5,在美 1700727）等，大幅度提機老高了碳納米管單一手性結構的分離效率，其中(6會年, 4)、(6, 5)等近扶手椅型碳納米管實現了宏量制備（Nano Lett會黃., 2013, 13, 1996），分農但由于宏量制備的單一手性碳納米管種(zhǒng)類較少，難以對(duì)門公碳納米管性質和應用進(jìn)行系統的研究。

近期研究表明，碳納米管表面(miàn)s就海p3功能(néng)化可以調控其發(fā)光波長林土(cháng)，還(hái)可以大幅提高拿銀碳納米管的發(fā)光效率。通過(guò)sp3調控手段增強碳納米管的發(f女線ā)光效率依賴于碳納米管的手性光美角。随著(zhe)手性角的減小，碳納米管光子發(fā)射能(nén女生g)量逐漸紅移，最終坍縮到(dào)單一的發(fā火木)射态，表明小手性角的鋸齒型或近鋸離在齒型碳納米管在單光子發(fā)射器件方面(miàn)可能(néng樂嗎)具有較好(hǎo)的應用前景。目前，對(duì聽南)于鋸齒型和近鋸齒型碳納米管的宏量制備音理，無論是生長(cháng)還(hái)是分離都(dōu)面林那(miàn)臨著(zhe)巨大的挑戰，直接限制了這(zhè)些碳納米管性質會北和應用的研究。

近日，該團隊博士後(hòu)楊德華在劉華平、副研究員員信魏小均、研究員周維亞及中科院院士解思深的指導下，與日本産業技術綜合研坐黑究所首席研究員Hiromichi Kataura合作，發(fā吃就)展了高精度凝膠色譜技術，突破了近做南鋸齒型單一手性碳納米管的宏量制備瓶雜說頸。在十二烷基硫酸鈉、膽酸鈉複合表面(著間miàn)活性劑體系中，發(fā)現低溫下（<18 ℃）兵和可以實現小手性角碳納米管，特别是鋸齒型和近鋸齒型碳納米管在凝膠媒介上的線就高選擇性吸附（圖1）。在此基礎上，研究提出了兩(liǎng)步分離數靜策略對(duì)近鋸齒型碳納米管單一手性結構進(jì線制n)行宏量分離（圖2）：第一步，室溫下利用十二烷基硫酸鈉、膽酸鈉、脫氧國山膽酸鈉複合表面(miàn)活性劑選擇性分步洗脫吸附在凝膠中的碳納鄉日米管對(duì)其直徑進(jìn)行分離；第二步，通過(guò)調控十二烷風站基硫酸鈉、膽酸鈉二元表面(miàn)活性劑體系的溫度到(dào)18 ℃以下，從來對(duì)直徑相似的碳納米管進(jìn)行手性角分離。利用這(zh相腦è)種(zhǒng)兩(liǎng)步分離技術，研究人員分離制備子男出11種(zhǒng)手性角小于20°的單師頻一手性碳納米管，其中7種(zhǒng)單一制作手性碳納米管的分離産量達到(dào)了次毫克量級，如(7, 3), (8, 3技地), (8, 4), (9, 1), (9, 2), (子間10, 2)及 (11, 1)等（相湖圖3）。該工作將(jiāng)宏量分離的單一手性碳納米管的微我種(zhǒng)類擴展到(dào)熱低了10餘種(zhǒng)，為系統探測和調控碳納米管的物理性質及其在信息電子土問、光電子、生物成(chéng)像等領域的應用提供了材料基礎件志。

相關研究成(chéng)果以S坐要ubmilligram-scal算厭e separation of near都藍-zigzag single-chirality carb湖少on nanotubes by temperature cont美妹rolling a binary surfact工森ant system為題，發(fā)表在Science Advances（湖地Sci. Adv. 2021, 7, 車舞eabe0084）上，并被(bèi)美國(guó)Nano快可werk News作為亮點工作報道(dào)。遠謝研究工作得到(dào)國(guó)家重點研發(fā)計劃、國(什筆guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中科院等的資助。

論文鍊接：https://advances.science低山mag.org/content/advances/7/8/eabe0084.時城full.pdf

圖1.溫度調控實現碳納米管手性角的選擇性吸附。A、分離碳納米管手性角示愛機意圖；B、十二烷基硫酸鈉、膽酸鈉複合表面(miàn)活性畫湖體系中，不同溫度下吸附在凝膠媒介中的碳納米管光少答吸收譜；C、不同溫度下選擇性吸附的碳納米管的手性角分小國布

圖2.通過(guò)直徑、手性角連續分離低長單一手性鋸齒型和近鋸齒型碳納米管示意圖

圖3.分離制備的單一手性碳納米管表征。A、分離制備的話嗎15種(zhǒng)單一手性碳納米管光吸譜及B溶液照片；C、各種(zhǒ國熱ng)單一手性碳納米管的純度分布；D、次毫克量級單一手性碳納米管溶液照片