製造單壁式奈米碳管(Single-walled carbon tube, SWCNT)時，金屬及半導體性碳管會混合同時產生，這點在製作電子元件上會造成困擾──因為電子元件依據需求的不同，通常只會需要其中一種碳管。最近，美國科學家發現溶劑中的高分子分類技術能夠用來分離兩種奈米管，而且有些溶劑十分適合用於印刷電子元件(例如電晶體)的噴墨製程。 SWCNT為單原子厚的碳管，直徑約1奈米。碳管上的原子呈六方晶格排列。晶格與碳管軸心的相對方位─即「掌性」(chirality)─決定了碳管是金屬性或半導體性。半導體性奈米碳管可以用於製造電晶體，有些科學家甚至認為碳管未來將取代電子元件中矽的角色。 儘管SWCNT很容易製造，將碳管按金屬性或半導體性來分類卻相當困難、昂貴且耗時。去年史丹福大學的Zhenan Bao等人研發出分離不同屬性碳管的全新方法──將碳管與含有區域規則性聚(3-烷基噻吩)高分子的甲苯溶劑混合。此分離方式十分簡單，只需先將高分子與SWCNT置於超音波清洗槽中進行處理，再以離心分離法將金屬性奈米碳管與半導體性碳管分離。 最近，該研究團隊又找到四種能用來分離SWCNT的溶劑：十氫萘(decalin)、四氫萘(tetralin)、間二甲苯(m-xylene)與鄰二甲苯(o-xylene)。分離產率最高的溶劑是十氫萘與鄰二甲苯，可達40%。研究人員指出，只有非極性溶劑才能分離出半導體SWCNT，此現象也因此成為挑選溶劑時的參考指標之一。 這些溶劑可做為含奈米碳管的「墨水」，用於噴墨印刷電子元件，這意味著研究人員現在可以挑選更適合印刷過程的墨水。這些溶劑的黏度、表面張力與沸點都更能與設備及奈米碳管的特性搭配，也較不具毒性。 Bao等人透露，該團隊目前正與帕羅奧多研究中心(Palo Alto Research Institute)的Bsing Hsieh合作，希望利用溶劑分離取得的SWCNT進一步印刷製作出元件。詳見Small 11, pp.126～133 (2015)。 |