15年來(lái)，碳納米管已經(jīng)成為納米技術(shù)領(lǐng)域的旗艦材料。科學(xué)家們深信，納米管可以應(yīng)用于從微電子設(shè)備到癌癥治療的多個(gè)方面。理論研究發(fā)現(xiàn)，納米管的原子結(jié)構(gòu)賦予了它們遠(yuǎn)超過(guò)普通材料的機(jī)械和電特性。然而實(shí)驗(yàn)研究卻一直無(wú)法得到相統(tǒng)一的結(jié)果。美國(guó)科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究，首次用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定了碳納米管的機(jī)械性質(zhì)，結(jié)果直接符合理論預(yù)言。相關(guān)論文8月10日在線發(fā)表于《自然?納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）上。
 
      碳納米管通常是長(zhǎng)幾微米、直徑小于30納米的圓柱形結(jié)構(gòu)。微小的尺度令碳納米管十分結(jié)實(shí)，但同時(shí)也帶來(lái)了難以單個(gè)檢測(cè)的問(wèn)題。正因?yàn)槿绱?，?shí)驗(yàn)結(jié)果一般都與量子力學(xué)的理論預(yù)言大相徑庭。
 
      在最新研究中，美國(guó)西北大學(xué)的機(jī)械工程教授Horacio Espinosa和他的小組以及美國(guó)Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，利用一種基于微電機(jī)系統(tǒng)（MEMS）的納米尺度材料檢測(cè)系統(tǒng)，成功解決了上述問(wèn)題。在透射電子顯微鏡提供實(shí)時(shí)原子成像的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)能夠?qū)?shí)驗(yàn)中的載荷和位移進(jìn)行電子測(cè)量。
 
      Espinosa說(shuō)，“成像和測(cè)量分辨率以及原子結(jié)構(gòu)缺陷令此前大部分實(shí)驗(yàn)的結(jié)果模糊不清。而新方法消除了檢測(cè)結(jié)果中所有的不確定性，我們十分確信測(cè)定的全部數(shù)量，而且得到的結(jié)果也與量子力學(xué)語(yǔ)言十分吻合?！?BR> 
      科學(xué)家進(jìn)一步研究了碳納米管的電子輻射效應(yīng)。論文第一作者Bei Peng表示，與此前通常認(rèn)為的電子輻射會(huì)令破壞碳管的原子結(jié)構(gòu)相反，“用強(qiáng)電子束照射多壁碳納米管后，組成納米管的殼與殼之間會(huì)形成化學(xué)鍵。這就好比將多重納米管結(jié)合成一個(gè)更強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)?！?BR> 
      此前，科學(xué)家已經(jīng)針對(duì)這種現(xiàn)象建立了理論。而最新的研究利用計(jì)算機(jī)原子建模模擬了碳納米管的原子結(jié)構(gòu)，找到了由輻射引起的“交聯(lián)”（crosslinking）加強(qiáng)機(jī)制，證實(shí)了多壁碳納米管的特性可以由電子輻射輕易、可控地改變。
 
      論文合著者M(jìn)ark Locascio表示，“利用輻射加強(qiáng)單個(gè)多壁碳納米管的手段同樣可以用于將單個(gè)碳納米管連接成束”，從而創(chuàng)造出大得多的基于納米管的結(jié)構(gòu)。 
（《自然?納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology），doi:10.1038/nnano.2008.211，Bei Peng, Horacio D. Espinosa）