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1、前沿进展*单壁碳纳米管:纳米发电机和纳米马达刘政赵元春孙连峰(国家纳米科学中心器件研究室北京100190)摘要简要回顾了单壁碳纳米管的发现及研究现状,介绍了一种新颖的悬空单壁碳纳米管的制备方法;在此基础上,通过新的一种四电极方法,用实验证明水分子可以进入两端开口的单壁碳纳米管内,由于水分子偶极子与碳纳米管中载流子的相互产生相互耦合作用,载流子的定向运动(电流)可以使水产生定向运动(纳米马达);同时,水的运动又会使碳纳米管中的载流子产生定向运动而产生一个电动势(纳米发电机).关键词单壁碳纳米管,纳米发电机,纳米马达,动量传递Singlewal
2、ledcarbonnanotubes:nanogeneratorsandnanomotorsLIUZhengZHAOYuanChunSUNLianFeng(DepartmentofDevices,NationalCenterforNanoscienceandTechnology,Beijing100190,China)AbstractThediscoveryandrecentstudiesofsinglewalledcarbonnanotubes(SWNTs)arebrieflyreviewed,andourworkonanewtechnique
3、tofabricateanindividualsuspendedSWNTdevicewithopenendsisdescribedindetail.Basedonthiskindofdevice,wehavedemonstratedexperimentallythatwatermoleculescanenterintothehydrophobicinnerchannelofanSWNT.BecauseoftheinteractionandcouplingofwaterdipoleswiththecarriersintheSWNT,acurrentcandrivethed
4、irectionalmotionofthewatermoleculesinsidetheSWNT(nanomotor).Meanwhile,thismotioncaninduceanelectromotiveforcealongtheSWNT(nanogenerator).Thus,awaterfilledSWNTcanbeusedasbothananomotorandananogenerator.Keywordssinglewalledcarbonnanotube,nanogenerator,nanomotor,momentumtransfer下而上!
5、(bottomup)的微加工技术的发展,为我们带1引言来前所未有的机遇,涌现了大量的功能化的纳米器件,其中包括了我们熟知的微/纳电机械系统,利用成1959年,费曼在著名的演讲Thereisplentyof熟的微加工甚至可以制造出可以正常工作的,微米尺roomatthebottom!中谈到:如果有一天可以按人度的齿轮传动、马达等机械系统.自上而下!和自下的意志安排一个个原子,将会产生怎样的奇迹!?我而上!是纳米科技的核心概念,自下而上!更接近费们可以将费曼的这次演讲看成是人类饱含激情,凭曼的梦想,但是研究难度较大;与之相比,传统的自籍智慧和毅力,向微观世界求索的誓言.上
6、而下!技术更加成熟,应用广泛.无论如何,奇迹!半个世纪转瞬即逝,科技的发展超乎先人的想的实现,要靠两者取长补短、融会贯通.象,所谓的奇迹!,正在我们的努力下逐步实现.伴随*国家自然科学基金(批准号:50702015,10574034,10774032)资着扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描隧道显微镜助项目等诸多先进表征设备的发明和改进,我们得以洞悉精2009-04-23收到彩纷呈的微观世界;而自上而下!(topdown)和自通讯联系人.Email:slf@nanoctr.cn251物理39卷(2010年)4期http:www.w
7、uli.ac.cn前沿进展虽然纳米科技高速发展,我们已经可以制造出技和富勒烯的了解,因而并没有认识到它是碳的一[1]诸如芯片实验室(LabonChip)纤如微尘的复杂种重要形态.器件,但是如何为这些器件有效地提供能量,驱动它之后的理论研究表明,碳纳米管可以因直径或[3]们持续工作则是一项具有挑战性的任务.所以科学手性的不同而呈现金属或半导体性.由于C60分子家一直在寻找合适的途径完成这一使命,这就需要被看作是碳材料的零维形式,纳米管是一维形式,这寻找合适的纳米材料和机制,就像宏观世界中的水一发现立即引起了科学界的极大关注.1992年,日力
