东京都立大学的研究人员通过模拟氮化硼纳米管，设计出了一系列具有不同成分、手性和直径的新型单壁过渡金属二硫属化物(TMD)纳米管。他们还实现了在模板内生长的超薄纳米管，并成功定制组合物以创建一系列新型纳米管。合成各种结构的能力提供了对其生长机制和新颖光学特性的独特见解。

该工作发表在《先进材料》杂志上。

碳纳米管是纳米技术的奇迹。它是由原子级薄的碳原子片制成的，具有卓越的机械强度和导电性以及一系列其他奇特的光电特性，在硅时代之后的半导体中具有潜在的应用前景。

碳纳米管的主要特征来自其结构的微妙方面。例如，就像一张以一定角度卷起来的纸一样，纳米管通常具有手性，即其结构中的“旋向性”，这使得它们与其镜像不同。这也是为什么科学家们正在寻找碳以外的材料，这可能会实现更广泛的结构。

其中一个焦点是由过渡金属和第16族元素制成的过渡金属二硫属化物(TMD)化合物。TMD不仅具有整个家族，还具有碳纳米管所没有的特性，例如超导性和光伏特性(暴露在光下会产生电压或电流)。

然而，为了充分发挥TMD的潜力，科学家需要能够制造出各种成分、直径和手性的单壁纳米管，以便我们研究其各自的特性。事实证明，这具有挑战性：TMD纳米管通常形成同心多壁结构，其中每一层可能具有不同的手性。例如，这使得找出什么样的手性会产生特定的性质变得很棘手。

现在，东京都立大学助理教授YusukeNakanishi领导的团队想出了一种方法来做到这一点。通过使用氮化硼纳米管作为模板，他们可以通过暴露在蒸气中添加所需的元素，成功地生长一系列单壁TMD纳米管。

在之前的工作中，他们制造了单壁硫化钼纳米管。通过更详细地观察单个纳米管，他们现在已经区分出了大量不同直径和手性的单壁管。具体来说，他们测量了各个管的“手性角”，将其与它们的直径结合起来，确定了独特的手性结构。

他们首次发现纳米管的手性角是随机分布的：这意味着他们可以接触到所有可能的角度，从而为手性与电子态之间的关系提供新的见解，这是目前尚未解决的一个关键问题。场地。模板内部(而不是外部)还生长了直径只有几纳米的超薄管，这是观察量子力学效应的独特平台。

通过调整配方，该团队现在还成功地转换了金属和硫族元素，制造出硒化钼、硒化钨和硫化钼钨合金纳米管。他们甚至制造了一种外层元素、内层元素的纳米管，即“Janus”型纳米管，以罗马神话中的两面神命名。

该团队在纳米管家族中推出了多种新产品，不仅在我们对TMD纳米管的理解方面取得了大胆的新进展，而且在其结构如何产生奇异特性方面也取得了大胆的新进展。