日前，金屬所沈陽材料科學國家(聯合)實驗室先進炭材料研究部通過控制實驗參數，采用流動催化劑法制備出直徑分布較窄的定向雙壁納米碳繩�；�于電子轉移的共振原理，通過對其拉曼光譜呼吸模的指認，發(fā)現所得到的雙壁納米碳管大多外管具有半導體特性、內管具有金屬性，呈現出半導體性-金屬性組合。這種具有半導體性-金屬性組合的雙壁納米碳管將可能成為很有應用前景的分子導線。

    雙壁納米碳管由于獨特的雙層結構，為在納米器件領域的應用奠定了基礎。如根據構成兩層單壁納米碳管的導電性不同，可用作分子導線和記憶功能的分子存貯器等納米電子器件，并可用作分子軸承、分子馬達等納米機械器件。同時，雙壁納米碳管的雙層結構也為研究層間作用力對聲子和電子結構的影響提供了理想的平臺。但是迄今為止，所制備的雙壁納米碳管由于純度低、無序排列和直徑分布較寬的特點，嚴重阻礙了對其深入的理論研究和實際應用。

    中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家(聯合)實驗室先進炭材料研究部于2002年率先提出了流動催化劑法制備純度較高的雙壁納米碳管，在對結構進行詳細研究的基礎上，發(fā)現了由于組成的雙壁納米碳管的兩層單壁納米碳管不同組合所引起的層間距不恒定的結構特點，并得到了與內、外管的振動相對應的呼吸模，為其進一步的研究奠定了基礎。該工作已經成為雙壁納米碳管研究領域先期開創(chuàng)性工作之一，該方法由于其產物純度高、可控性好以及易于放大等特點已經被廣泛引用，成為雙壁納米碳管制備的主要方法。

    在此工作的基礎上，他們利用該方法可控性好的特點，通過改變工藝參數成功制備出了直徑分布較窄的定向雙壁納米碳管繩。高分辨電鏡和共振拉曼光譜的研究結果表明得到的雙壁納米碳管直徑分布較窄，內、外管徑分布于1.0-1.3 nm 和1.7-2.0 nm之間。制備出的雙壁納米碳管大多在范德瓦爾茲力的作用下形成碳管束，進而形成宏觀長度在10厘米以上、定向性較好的雙壁納米碳管繩�；�于電子轉移的共振原理，通過對其拉曼光譜呼吸模的指認，發(fā)現所得到的雙壁納米碳管大多外管具有半導體特性、內管具有金屬性，呈現出半導體性-金屬性組合。這種具有半導體性-金屬性組合的雙壁納米碳管將可能成為很有應用前景的分子導線。

    由于定向雙壁納米碳管繩的準一維特征，對其進行了偏振拉曼光譜的研究。在對其G模進行分峰處理的基礎上，利用群論分析，對各峰的對稱性進行了指認。結果表明雙壁納米碳管的G模由兩組相互獨立的單壁納米碳管的振動模組合而成，各振動模基本保持了其原有的峰位，表明納米碳管的徑向振動比周向和軸向振動受層間作用力的影響大。該結果為其直徑和導電性能的確定提供了輔助手段，同時，發(fā)現了由于層間作用力所造成的半導體性和金屬性納米碳管退偏振行為的改變。

    與單壁納米碳管相比，雙壁納米碳管一個很明顯的特點是，其結構不僅取決于構成它的兩個單壁納米碳管本身的幾何構型(直徑和螺旋性)，還依賴于這兩個單壁納米碳管之間的相對周向和軸向的原子位移。但是由于其雙層的結構，掃描隧道顯微鏡不能給出關于其兩層碳管原子位置的精確信息。拉曼光譜的呼吸模和G模也僅僅給出了構成它的兩個單壁納米碳管本身的幾何構型方面的結構信息。但是，在研究雙壁納米碳管繩的D 模時發(fā)現其展現了4個清晰可辨的峰，其高度重復性、直徑依賴關系以及偏振拉曼光譜結果表明，他們是雙壁納米碳管的本征峰。其中兩峰可指認為與其直徑相關的峰，即來自于層間作用力較小的雙壁納米碳管；另兩個峰可被指認為來自于兩層碳原子采用近似AB堆積的雙壁納米碳管的振動。該結果第一次給出了兩層原子相對位置的實驗證據，為拉曼光譜對于炭材料的研究以及對于雙壁納米碳管結構的深入認識增添了新的內容。