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    碳納米管的可控制備是目前碳基電子學發展中亟待解決的瓶頸問題，國際半導體路線圖委員會2009年所提出的碳納米管基電子學發展中的五大挑戰中的前兩個挑戰分別是碳納米管的性質可控生長和方向、位置的可控生長。針對困擾碳基電子學發展的這一基礎與核心問題，李彥教授課題組近年來開展了系統深入的研究工作，取得了一系列的進展和突破。

    催化劑是碳納米管可控生長的關鍵因素，他們在適宜于器件應用的碳納米管生長催化劑研究中做出了有特色的工作。發展了銅和鉛兩種生長單壁碳納米管的新催化劑(Nano Lett. 2006, 6, 2987-2990, 引用已超過百次; Chem. Mater. 2008, 20, 7521-7525, ZL200710107692.X; J. Phys. Chem. C 2010, 114, 15547-15552)，與國內外合作者開展的器件方面的合作研究表明這兩種催化劑制備出的單壁碳納米管構筑的器件具有優異的性能。總結該課題組多年來有關碳納米管生長催化劑研究的文章“How Catalysts affect the Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes on Substrates” 以Research News的形式發表于北大化學學院百年院慶專刊上(Adv. Mater. 2010, 22, 1508-1515)，旋即引起國際同行關注，J. A. Rogers在其為Nature Nanotechnology撰寫的有關碳基電子學材料研究的評述文章(Vol 5, 698-699, 2010)中將該文作為碳納米管取向生長的四篇代表性文章之一予以引用。
      
    在方向可控的制備方面，他們發展了超低氣流量的單壁碳納米管陣列制備方法，實現了陣列的方便、可靠、批量制備(Nano Lett. 2007, 7, 2073-2079)，NatureCHINA網站曾以“Nanotubes: Slowly but Surely”為題進行了報道。通過氣流的導向作用還實現了碳納米管生長方向的靈活控制，可控地獲得了各種非直線型單壁碳納米管陣列(Nanotechnology 2009, 20, 185601, ZL200810114486.6)。

    單壁碳納米管的性質可控生長無疑是納米管生長研究中最富挑戰性的問題。他們與杜克大學劉杰教授課題組合作，利用基底晶格的控制作用并通過合適碳源的選擇，在石英基底上獲得了適合于構筑場效應晶體管及其它器件的高純度的半導體性單壁碳納米管，相關論文(Nano Lett. 2009, 9, 800-805)在中國科學技術信息研究所2010年《中國科技論文統計結果》評出的2009年中國百篇最具影響國際學術論文中位列第15。除了純半導體性碳納米管外，他們還通過氮摻雜的方法獲得了純金屬性單壁碳納米管(Adv. Funct. Mater., in press)。
      
    此外，他們在碳納米管的修飾和性能調控方面也取得許多重要成果(J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5364-5365; J. Am. Chem. Soc. 2009, 132, 15246-15252; Adv. Mater. 2008, 20, 2201-2205; ACS Nano 2008, 2, 2540-2546; Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3747-3752; Chem. Comm. 2009, 7167-7169)。Nature Asia-Pacific網站2008年8月26日的“research highlight”介紹了他們有關碳納米管陣列復合材料的研究。他們的綜述文章“Carbon Nanotubes Combined with Inorganic Nanomaterials: Preparations and Applications”發表于Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 1117-1134, 是該雜志2010年第三季度的“hot paper”。