在去年4月宣布了一种生长超长、笔直、数量众多且排列整齐的碳柱的方法后，一项研究发现，这种碳柱只有几个原子厚杜克大学-由化学家领导的团队现在已经修改了这一工艺，以制造出这些单壁碳纳米管的半导体版本。
原子力显微镜图像显示了成群的单壁碳纳米管。刻度以纳米为单位。信用：雷丁
杜克大学的杰里·G.和帕特里夏·克劳福德·哈伯德化学教授刘杰（Jie Liu）说，这项成就为制造超小型十亿分之一米级的可靠电子纳米电路铺平了道路，他们是这项工作的负责人。
“我认为这是这个领域的圣杯，”刘说。“每一件东西都在那里，包括对位置、方向和电子属性的控制。我们可以制造大量的电子设备，如大电流场效应晶体管和传感器。”
2009年1月20日，研究期刊Nano Letters上发表了一份关于他们研究成果的报告，该报告由刘和他的杜克实验室和中国北京大学的一组合作者共同撰写。他们的工作是由美国海军研究实验室、中国国家科学基金会、碳纳米管制造商UNIDYM公司、杜克大学和中华人民共和国科学技术部资助的。欧洲杯线上买球
刘已经为这种方法申请了专利。丁磊是其实验室的博士后研究员，是新报告以及2008年4月16日发表在《美国化学学会杂志》(JACS)上的先前研究的第一作者。
早期的JACS报告描述了研究人员如何引导大量纳米管形成长而平行的路径，而这些路径不会相互交叉，从而阻碍潜在的电子性能。他们的方法是在一个模板上生长纳米管，该模板由一种用于电子应用的连续且未破碎的单石英晶体制成。铜也被用作生长促进剂。
碳纳米管有时被称为“巴克管”，因为当它们的末端闭合时，会形成足球形状的碳60分子，称为巴克敏斯特富勒林(buckminsterfullerines)或“巴克球”。已故的理查德·斯莫利(Richard Smalley)曾是莱斯大学(Rice University)实验室的负责人，刘来杜克大学之前，他曾因合成巴基球而与他人分享诺贝尔奖。
Liu说，这些纳米管除了特别微小之外，还具有其他优势，包括减少热量输出和更高的工作频率，超过了用于制造晶体管等小型电子元件的现有材料。“在更高频率下工作意味着它们将是更好的无线通信设备，”他补充道。欧洲杯足球竞彩
但2008年4月的JACS报告留下了一个尚未解决的问题，即阻止使用如此多、直且排列良好的纳米管作为电子元件。只有一些产生的纳米管起到半导体的电子作用。其他则是金属的电子等价物。刘说，要在晶体管中工作，纳米管必须全部是半导体。
在他们最新的《纳米快报》报告中，研究人员宣布，通过一次修改，他们成功实现了几乎全半导体的生长条件。在他们早期的工作中，他们使用供气中的乙醇提供碳原子作为生长的纳米管的基石。在新的工作中，他们尝试了不同比例的两种醇——乙醇和甲醇——与他们之前使用的另外两种气体——氩气和氢气结合。
“我们发现，通过使用两种醇与氩和氢的正确组合，我们可以生长出完全半导体的纳米管，”刘说。“这就像操作一个调谐旋钮。”化学惰性氩气用于提供稳定的乙醇和甲醇原料，氢气用于防止铜催化剂氧化。
在一个温度为900摄氏度的小熔炉中，通过化学气相沉积法制造出纳米管后，研究人员将其中一些组装成场效应晶体管，以测试其电子特性。
研究人员报告说:“我们从这些测量中估计，样本中95%到98%是半导体纳米管。”
为了进一步验证，科学家们还对一些纳米管进行了拉曼光谱分析。拉曼光谱是一种分析技术，通过研究材料与各种类型的激光相互作用，可以区分半导体和金属性质。欧洲杯足球竞彩
根据《纳米快报》的最新报道，引入甲醇来补充乙醇也缩小了生成的纳米管的直径，并改善了它们与底层石英晶体的原子排列。
由此产生的纳米管只能通过扫描电子显微镜和原子力显微镜等高倍率设备才能看到。空心碳柱是金属的还是半导体的，取决于它们在空间中的三维排列——科学家称之为“手性”
该小组的下一个挑战将是在原子水平上理解“正是如此”调节生长气体混合物导致正确的手性，以生产专门的半导体纳米管。研究人员还想知道另一种组合是否可能生产全金属纳米管。
“我们希望能够控制这种手性，”他说。
Nano Letters报告的其他作者包括杜克大学的亚历山大·采列夫（Alexander Tselev）、袁东宁（Donning Yuan）和托马斯·麦克尼古拉斯（Thomas McNicholas），以及北京大学的严丽（Yan Li）、王金勇（Jinyong Wang）和朱海滨（Haibin Chu）。