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，發(fā)展其日通應用的前提和基礎，被(bèi)認為是碳納米管研究領域的“聖杯”。然而姐市，如何精确識别和篩選原子尺度結構上具有微小差異的不同校輛手性碳納米管，實現單一手性碳納米車兒管的宏量制備是世界性的難題。中國(guó)科學(xué)院物理線得研究所/北京凝聚态物理國(guó)家研究中心裡長先進(jìn)材料與結構分析實驗室A05組研究員劉華平等緻放西力于碳納米管手性結構分離制備研究，首次利用凝膠色劇畫譜法實現了碳納米管直徑、單一手性結構甚至鏡像體的分離（J. P學黃hys. Chem. C 2010, 114, 9270；Nat吧司. Commun., 2011, 2, 309；Nano Lett.，201雜妹4，14，6237），基于凝膠色譜法發(fā)展了多種(zhǒng)分子調控來風技術，如乙醇分子調控技術（Nanoscale, 2015, 7, 1627為業3）、酸性分子輔助調控技術（ACS Ap東事pl. Nano Mater. 2019, 2, 34放匠3）；堿性小分子調控技術（Adv. Fu答音nct. Mater. 2017, 27, 1700278）；複合表面(m微農iàn)活性劑分子調控技術（Adv. Mater. Inte間間rfaces 2018, 5, 17你公00727）等，大幅度提高了碳納米管單一手性結構的分離效率銀腦，其中(6, 4)、(6, 5)等近扶手椅型碳納米管實現了宏量離鄉制備（Nano Lett., 2013, 用店13, 1996），但由于宏量制備的單一手性畫空碳納米管種(zhǒng)類較少，難熱算以對(duì)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)sp3不低功能(néng)化可以調控其發(fā)光波長(cháng)，還(hái)可費知以大幅提高碳納米管的發(fā)光效率。通過(guò)文裡sp3調控手段增強碳納米管的發(fā)光效率依賴于碳納米管的手性角。随著(zh紅懂e)手性角的減小，碳納米管光子發(fā)射能(人動néng)量逐漸紅移，最終坍縮到(dào)單一的發(fā)射一資态，表明小手性角的鋸齒型或近鋸齒型碳納米管在一匠單光子發(fā)射器件方面(miàn)可能(néng)具有通也較好(hǎo)的應用前景。目前，對(duì畫高)于鋸齒型和近鋸齒型碳納米管的宏量制備，無論是生長(cháng)還(hái小們)是分離都(dōu)面(miàn)臨著(zhe)巨大的挑戰，直接限制了都也這(zhè)些碳納米管性質和應用的研究。

近日，該團隊博士後(hòu)楊德華在劉華平化你、副研究員魏小均、研究員周維亞及中科院院士解思深的指導下，兵門與日本産業技術綜合研究所首席研究員Hiromichi Kata習月ura合作，發(fā)展了高精度凝膠色譜技術，突破了近鋸齒南上型單一手性碳納米管的宏量制備瓶頸。在十二烷基硫酸鈉、膽酸鈉複合表面(拍女miàn)活性劑體系中，發(fā)內這現低溫下（<18 ℃）可以實行微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高選計很擇性吸附（圖1）。在此基礎上，研究提出了兩(liǎng)步分離有問策略對(duì)近鋸齒型碳納米管單一手性結構進(jìn)著這行宏量分離（圖2）：第一步，室溫下利用低畫十二烷基硫酸鈉、膽酸鈉、脫氧膽酸鈉複合表面(miàn)活性劑選雨業擇性分步洗脫吸附在凝膠中的碳納米管對亮照(duì)其直徑進(jìn)行分離；第二步，通過(guò)調控十二烷你器基硫酸鈉、膽酸鈉二元表面(miàn)活性劑體系的溫度到機匠(dào)18 ℃以下，對(duì)直徑相似的碳納米管進(jìn)行手性船是角分離。利用這(zhè)種(zhǒng)兩(liǎn雨志g)步分離技術，研究人員分離制備出11種(zhǒng)手性角小于2好筆0°的單一手性碳納米管，其中7種(zhǒng)單一妹鐘手性碳納米管的分離産量達到(dào)了次毫克量級，如(7, 3),吃店 (8, 3), (8, 4), (9, 一行1), (9, 2), (10去可, 2)及 (11, 1)等（圖3）。該工作將(jiāng)宏議事量分離的單一手性碳納米管的種(zhǒng)類兵答擴展到(dào)了10餘種(zhǒng)，為系統探測和調控碳納米管的物理性質及算畫其在信息電子、光電子、生物成(chéng)像等領域的應用提供了材料基礎她暗。

相關研究成(chéng)果以Submilligram-scale 行大separation of nea草自r-zigzag single-chirality音和 carbon nanotubes by裡用 temperature controlling劇小 a binary surfactant system水微為題，發(fā)表在Science Advances玩紙（Sci. Adv. 2021, 7,服爸 eabe0084）上，并被(bèi議議)美國(guó)Nanowerk News作為亮點工作報道(dào)器為。研究工作得到(dào)國(guó)家重點研發(fā)計劃下中、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中科院厭機等的資助。

論文鍊接：https://ad線自vances.sciencem南城ag.org/content/advances/7/8/eabe0084.工相full.pdf

圖1.溫度調控實現碳納米管手性角的選擇性吸高高附。A、分離碳納米管手性角示意圖；B、十二烷基硫麗都酸鈉、膽酸鈉複合表面(miàn)活性體系中，不同溫度下吸附在凝膠媒子老介中的碳納米管光吸收譜；C、不同溫度下選擇性吸附錯城的碳納米管的手性角分布

圖2.通過(guò)直徑、手性角連續分離單一手性鋸齒型和近鋸齒型碳納米管街火示意圖

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