清华&华工最新突破：碳纳米管引领电子产品新纪元
清华&华工最新突破：碳纳米管引领电子产品新纪元
近日，中国两所顶尖高校在碳纳米管研究领域接连取得重大突破，为下一代电子产品的革新带来了新的希望。
清华大学：超长碳纳米管线团制备技术实现新突破
清华大学化学工程系魏飞教授研究团队在《科学-进展》（Science Advances）发表最新研究成果，提出了一种创新方法，能够将分米级长度的超长碳纳米管卷绕成高密度线团。这一突破性进展为制备高密度、手性一致的碳纳米管提供了全新思路。
研究团队通过向超长碳纳米管所处的稳定层流生长体系中引入低频声波，成功实现了单根分米级长度、2 纳米直径的超长碳纳米管的原位卷绕。这种碳纳米管线团具有全同手性结构，在超连续激光激发下呈现单一颜色。基于此制备的晶体管器件，开关比达到103~106，输出电流高达4.4毫安，创下目前基于单根碳纳米管晶体管的最高输出电流记录。
华南理工大学：DNA修饰技术开创碳纳米管应用新纪元
华南理工大学前沿软物质学院林志伟教授与美国国家标准与技术研究院（NIST）Ming Zheng研究员合作，在国际顶级期刊《科学》（Science）上发表重要研究成果。研究团队首次利用DNA实现了单壁碳纳米管（SWCNTs）的可控有序修饰，这一突破为精确改变碳纳米管的晶格结构和性能提供了可能。
研究团队设计了含有鸟嘌呤碱基的DNA序列，通过调控SWCNTs种类、DNA序列和构象，实现预先定制反应位点。在525 nm光照下激发玫瑰红产生单线态氧，进而引发G与SWCNTs发生反应。通过冷冻电镜（Cryo-EM）对产物结构进行表征，证实了有序的DNA螺旋结构。这一发现为发展有机超导材料、拓扑材料等变革性材料提供了重要的理论和实验依据。
碳纳米管：下一代电子产品的理想选择
碳纳米管具有优异的电学性能，其电子空穴高迁移率和本征半导体结构使其有望取代硅成为下一代碳基集成电路的核心材料。随着可移动智能设备、云存储和大数据处理的广泛应用，快速发展的信息产业对更快、更节能的半导体材料提出了更高的要求。
魏飞教授团队的超长碳纳米管线团制备技术，为实现碳纳米管在高端电子产品及柔性电子器件中的应用提供了可能的方法。而林志伟教授团队的DNA修饰技术，则为精确改变碳纳米管的晶格结构和性能提供了可能，有望在航空航天、量子计算机、量子通信等领域实现前沿应用。
市场前景广阔，挑战与机遇并存
据市场研究机构预测，全球碳纳米管市场规模预计将从2024年的68.8亿美元增长到2032年的186.7亿美元，复合年增长率达到13.3%。在电子电气领域，碳纳米管的市场需求持续增长，特别是在集成电路、锂电池、太阳能光伏电池等领域展现出广阔的应用前景。
然而，碳纳米管的商业化应用仍面临一些挑战。例如，环境问题和健康风险是制约市场增长的重要因素。碳纳米管的纤维状结构可能导致吸入风险，对人类健康造成潜在威胁。因此，如何在推进技术创新的同时确保环境安全和人体健康，是未来研究和产业化过程中需要重点关注的问题。
随着中国、韩国、日本和新加坡等国家电子制造业的快速发展，以及技术进步和新产品创新的不断推进，碳纳米管在电子和半导体行业的需求将持续增长。清华大学和华南理工大学的最新研究成果，无疑为碳纳米管在电子产品中的应用开辟了新的可能性，有望推动下一代电子产品的革新和发展。