IF 12.1！碳纳米管末端的异质功能化与单分子控制

文章来源：北科纳米专业的纳米材料合成专家浏览次数：28时间：2026-01-04 设计合成：18101240246

本文精选

研究提出了一种对单个单壁碳纳米管（SWCNTs）末端进行不对称化学功能化的策略，并实现了其与不同单一分子单元的定向连接，即构建了双功能化的R-CNT-R’异质结构。该研究通过将金属纳米颗粒（NPs）与半导体纳米晶（量子点，QDs）选择性共价连接至单个单壁碳纳米管的两端，验证了该方法的可行性，并进一步表征了复合体系中各组分间的电子耦合作用。本研究所开发的方法具有普适性，可为在单分子水平上设计与开发新型单壁碳纳米管基纳米杂化材料提供有益借鉴。

创新点

1.本研究的核心创新在于实现了对一维纳米材料——单壁碳纳米管在单分子层面的两端差异化精准修饰，突破了传统化学功能化往往导致随机、多位点反应的局限，为构建明确结构的分子异质结提供了全新的方法学范例。

2.其技术突破具体体现在将两种性质迥异的纳米材料（金属纳米颗粒与半导体量子点）通过共价键选择性地、空间定向地安置于单个碳纳米管的两端，这本质上是一种“纳米尺度的分子手术”，实现了对纳米组件功能与位置的单分子控制。

3.该工作不仅完成了复杂的合成，更同步并深入地表征了异质结界面间的电子耦合特性，将材料合成与物性研究紧密结合，从而超越了单纯结构构建的层面，为理解并调控此类杂化体系的电荷转移与能量传递过程奠定了坚实基础。

对科研工作的启发

1.该研究展示的“末端差异化修饰”策略具有强大的方法学普适性，其核心思想——利用空间位阻或反应动力学控制实现单一纳米载体上不同位点的选择性化学反应——可直接移植至其他一维材料（如纳米线、聚合物链）乃至二维材料的边缘特异性功能化研究中。

2.它为“纳米积木”式的自下而上组装复杂功能体系提供了新思路，启示研究者可以通过设计不同的末端功能分子，将碳纳米管这类载体转化为一种通用的、可编程的“分子连杆”，用以精确连接并集成多种多样的功能纳米单元。

3.该工作凸显了在纳米科学中界面工程的极端重要性，它促使我们更深入地思考：在如此小的尺度上，共价连接的不同材料界面处的能级匹配、晶格应变以及化学键合方式如何共同决定最终复合体的光、电、催化等宏观性能，这为设计高性能杂化器件指明了关键研究方向。

原文链接

Hetero-Functionalization of Carbon Nanotubes Termini with Single-Molecule Control

Small ( IF 12.1 )Pub Date : 2025-08-02DOI: 10.1002/smll.202505186Weiying Hong, Benjamin Lambert, Zechariah Mengrani, Laurent Cognet, Matteo Palma

北科纳米-学术前沿公众号


二维材料Frontier	生物纳米材料前沿	MXenes Frontier	纳米医学Frontier