中國粉體網(wǎng)訊  碳基納米材料的特性可以通過有意引入某些結(jié)構(gòu)“缺陷”來改變和設(shè)計,。然而，挑戰(zhàn)是控制這些缺陷的數(shù)量和類型,。德國海德堡大學的科學家們已經(jīng)演示了一種新反應(yīng)途徑控制這種缺陷,。這會導(dǎo)致特定的光學活性缺陷——所謂的sp3缺陷——更發(fā)光并可以發(fā)射單光子,。近紅外光的有效發(fā)射對于遠程通信和生物成像具有重要意義。

碳納米管的光學性質(zhì)可以通過缺陷設(shè)計得到改善,。

圖片來源：Simon Settele/海德堡大學

通常,，缺陷被認為是“壞”的東西，它會對材料的性能產(chǎn)生負面影響,。然而,，在某些納米材料中，例如碳納米管,，這些缺陷可以產(chǎn)生一些“好的”東西,，并使新功能成為可能。在這里,，精確的缺陷類型是至關(guān)重要的,。碳納米管由卷起來的六邊形sp2碳原子晶格片組成，這些空心管直徑約為一納米,，長可達幾微米,。

通過一定的化學反應(yīng)，晶格中的幾個sp2碳原子可以轉(zhuǎn)化為sp3碳,。這改變了碳納米管的局部電子結(jié)構(gòu),，并導(dǎo)致了一個光學活性缺陷。這些sp3缺陷在近紅外波段發(fā)出的光更遠,，總體上比未被功能化的納米管更發(fā)光,。

由于碳納米管的幾何形狀,，引入sp3碳原子的精確位置決定了缺陷的光學性質(zhì)�,！安恍业氖�,，到目前為止，對缺陷形成的控制還非常有限,�,！焙５卤ご髮W教授Jana Zaumseil說。

Zaumseil團隊展示了一種新的化學反應(yīng)途徑,，該途徑能夠控制缺陷并選擇性地產(chǎn)生一種特定類型的sp3缺陷,。這些光學活性缺陷比之前引入的任何缺陷都“更好”。Zaumseil解釋說,，它們不僅更發(fā)光,，而且在室溫下還顯示出單光子發(fā)射。在這個過程中,，一次只能發(fā)射一個光子,，這是量子密碼學和高度安全通信的先決條件。

專家認為,，能夠制造出具有特定缺陷和缺陷密度且可控的大量納米管,，為光電器件和電泵單光子源發(fā)展鋪平了道路。相關(guān)論文近日刊登于《自然—通訊》,。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）

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