碳納米管內壁參與化學反應首次發現

據美國物理學家組織網8月17日報道，一個由英國諾丁漢大學的科學家組成的研究小組日前宣稱，他們首次通過納米級化學反應改變了碳納米管的內部結構。這一研究推翻了之前人們認為的中空納米結構內表面化學性質穩定、不易發生反應的結論。研究表明，改變了形狀的碳納米管是一種令人興奮的新材料，它將會在天然氣存儲設備、化學傳感器和晶體管等電子器件的研發中發揮重要作用。相關論文發表在《自然·化學》雜志上。領導該項研究的諾丁漢大學化學系博士安德烈·柯羅畢斯托夫說，很長一段時間以來，碳納米管內部和其凹面都被認為是惰性的，不易發生反應，因此科學家們也經常將碳納米管作為納米反應器加以使用。然而，他們在新研究中偶然發現，在碳納米管的空腔中對活性過渡金屬元素進行催化時，作為反應器的碳納米管本身竟然發生了化學反應。
    碳納米管是一種典型的納米結構，直徑約為1納米到2納米，比人類的頭發細8萬倍?？铝_畢斯托夫和其同事此前還發現，碳納米管可以作為生產納米帶的催化劑，并在《自然·材料》雜志上發表了相關論文。這種納米帶是一種極富潛力的新材料，可用其制造出更快、更小、功能更強的計算機。
    在最新研究中，科學家發現金屬錸（Re）的單個原子參與的化學反應能改變納米管內壁的結構。通過與德國烏爾姆大學合作，借助該機構最先進的糾偏高分辨透射電子顯微鏡（AC-HRTEM），科學家們能在原子水平上觀測到過渡金屬原子在碳納米管中反應的實時影像。研究人員發現，最初，由錸發起的攻擊先會在碳納米管的內壁上制造一個缺陷，然后通過“吃”掉多余的碳原子，將其變為一個納米級的突起。隨后，這一突起會迅速增加尺寸并自行密封起來，形成一個獨特的碳結構。由于這個突起結構和樹枝上新生的綠芽極為相似，研究人員將其命名為“納米芽”。
    此前，納米芽結構被認為只能在碳納米管外表面經由有碳分子參與的反應形成。新研究改變了這一看法，首次發現納米芽可以從內部形成。