單壁碳納米管是一種由單層石墨烯卷曲形成的一維管狀納米材料。由于量子限域效應(yīng)的存在，單壁碳納米管的電子徑向運(yùn)動(dòng)受到限制，常表現(xiàn)出新奇的物理特性。然而，目前所制備的碳納米管通常具有不同的直徑和卷曲方式（通常稱(chēng)為“手性角”）并呈現(xiàn)相應(yīng)的不同物理化學(xué)性質(zhì)。如何精確識(shí)別和篩選原子尺度結(jié)構(gòu)上具有微小差異的不同手性碳納米管，實(shí)現(xiàn)單一手性碳納米管的規(guī)模化制備是揭示其新奇物理特性以及進(jìn)一步發(fā)展其應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)，也是目前面臨的世界性技術(shù)難題。
在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的支持下，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心劉華平團(tuán)隊(duì)在前期碳納米管手性結(jié)構(gòu)分離制備研究的基礎(chǔ)上，發(fā)展了高精度凝膠色譜技術(shù)，突破了具有小手性角的近鋸齒型單一手性碳納米管的宏量制備瓶頸，分離制備出11種手性角小于20°的單一手性碳納米管，其中7種近鋸齒型單一手性碳納米管的分離產(chǎn)量達(dá)到了次毫克量級(jí)。所分離的碳納米管通過(guò)共價(jià)修飾能夠?qū)崿F(xiàn)通信波段單一的光子能量發(fā)射，在單光子發(fā)射器件方面表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。該成果進(jìn)一步提高了我國(guó)在單一手性碳納米管制備方面的能力，也為系統(tǒng)探測(cè)和調(diào)控碳納米管的物理性質(zhì)及其在信息電子、光電子、生物成像等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了材料基礎(chǔ)。
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