中韓學者制備出碳納米管夾持的金屬原子鏈

　　近日，中國科學院金屬研究所先進炭材料研究部博士研究生湯代明和助理研究員尹利長在研究員成會明、劉暢的指導下，與金屬所固體原子像研究部馬秀良研究員、韓國成鈞館大學Young Hee Lee教授等合作，設計并制備出一種碳納米管夾持的金屬原子鏈器件，實現了金屬原子鏈與碳納米管的有效連接，為金屬原子鏈的裝配提供了一條新途徑。

　　金屬原子鏈是僅由一到幾列金屬原子構成的一維結構。理論與實驗研究表明，金屬原子鏈具有獨特的量子傳輸和量子磁阻效應等，可望在納電子器件和電磁器件中獲得應用。采用掃描隧道顯微鏡、機械控制改變連接、電沉積等方法制備的金屬原子鏈通常懸于宏觀尺度的電極之間，這使得金屬原子鏈與其他納米結構和器件的連接、集成十分困難。

　　中國科學院金屬所科研人員利用碳納米管的納米尺度中空管腔，填充和承載金屬納米棒并保護其不被氧化。進而在透射電子顯微鏡（TEM）下通過電子束輻照選擇性剝離包覆金屬納米棒的碳層，并利用樣品局部的熱應力或STM-TEM樣品臺原位施加的拉應力制備碳納米管夾持的金屬原子鏈。利用高分辨TEM和第一原理計算研究了鐵原子鏈的形成過程，發現表面能驅使的沿（110）面的滑移和扭折是其形成的重要機制。原位研究了碳納米管夾持鐵原子鏈器件的電輸運特性，發現其電導呈量子化；利用第一原理方法研究了碳納米管夾持金屬原子鏈的電子結構，發現二者形成牢固的共價鍵結合，鐵原子鏈具有半金屬特性。以上結果表明，在與碳納米管鍵合、連接后，金屬原子鏈仍保持其獨特的物理性質。將碳納米管夾持鐵原子鏈的制備思路延伸至其他金屬，成功制備出碳納米管夾持的FeNi合金原子鏈及鉑原子鏈器件。