中韩学者制备出碳纳米管夹持的金属原子链

　　近日，中国科学院金属研究所先进炭材料研究部博士研究生汤代明和助理研究员尹利长在研究员成会明、刘畅的指导下，与金属所固体原子像研究部马秀良研究员、韩国成钧馆大学Young Hee Lee教授等合作，设计并制备出一种碳纳米管夹持的金属原子链器件，实现了金属原子链与碳纳米管的有效连接，为金属原子链的装配提供了一条新途径。

　　金属原子链是仅由一到几列金属原子构成的一维结构。理论与实验研究表明，金属原子链具有独特的量子传输和量子磁阻效应等，可望在纳电子器件和电磁器件中获得应用。采用扫描隧道显微镜、机械控制改变连接、电沉积等方法制备的金属原子链通常悬于宏观尺度的电极之间，这使得金属原子链与其他纳米结构和器件的连接、集成十分困难。

　　中国科学院金属所科研人员利用碳纳米管的纳米尺度中空管腔，填充和承载金属纳米棒并保护其不被氧化。进而在透射电子显微镜（TEM）下通过电子束辐照选择性剥离包覆金属纳米棒的碳层，并利用样品局部的热应力或STM-TEM样品台原位施加的拉应力制备碳纳米管夹持的金属原子链。利用高分辨TEM和第一原理计算研究了铁原子链的形成过程，发现表面能驱使的沿（110）面的滑移和扭折是其形成的重要机制。原位研究了碳纳米管夹持铁原子链器件的电输运特性，发现其电导呈量子化；利用第一原理方法研究了碳纳米管夹持金属原子链的电子结构，发现二者形成牢固的共价键结合，铁原子链具有半金属特性。以上结果表明，在与碳纳米管键合、连接后，金属原子链仍保持其独特的物理性质。将碳纳米管夹持铁原子链的制备思路延伸至其他金属，成功制备出碳纳米管夹持的FeNi合金原子链及铂原子链器件。