高性能碳基電子器件與光電器件應用均要求使用性質均一的單手性半導體碳納米管，實現不同手性單壁納米管的高純度分離一直是該領域的重要問題。近年來，基于有機聚合物體系分離的半導體碳納米管材料在電子器件與集成電路方面取得了快速發展，但是有機體系中具有手性選擇特性的聚合物分散劑種類有限。此外，水相體系擁有雙水相、凝膠色譜和梯度密度離心等多種分離技術，能夠實現各種類型單手性碳納米管的可控分離，但因分散劑的包裹導致其電學性能不佳。如果能實現碳納米管從水相到有機相的高效置換，則可以結合兩種體系的優勢，不僅可以解決水相分離體系中電學性能不佳的問題，也可以獲得更多有機體系中的單手性碳納米管類型。然而，目前的體系轉換方法轉換效率很低，水相分散劑會殘留在有機體系中造成污染。?

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員李清文團隊開發了一種普適且快速的多步串聯萃取技術，通過維持碳納米管在水相的微絮凝狀態，溫和地實現了碳納米管與表面分散劑的完全分離。碳納米管可以實現水相到有機相以及不同有機溶劑之間的高效轉移。該方法兼容目前水相體系中的各種表面活性劑體系，且轉移過程中碳納米管基本無損失。基于這一轉移技術，水相分離技術與有機分離技術可以實現迭代和接力。該團隊以雙水相分離技術為例，先在水相中分離出兩批窄手性碳納米管原料，經過體系轉換到甲苯中，通過F8BT、PFO和PFO-BPy等聚合物的迭代分離，獲得了（9，5）、（8，6）、（10，5）、（8，7）和（11，3）五種直徑在1.0納米左右的單手性碳納米管。在此過程中，共軛聚合物普遍表現出了新的手性選擇特性，其中，（8，7）和（11，3）單手性碳管均為首次在聚合物體系中實現分離。實驗結果驗證了從水相體系到共軛聚合物體系迭代分離策略的潛力。這種新策略的開發打破了水相和有機相兩類分離體系之間的鴻溝，使二者實現互補，不僅為更多大直徑單手性碳管的可控分離提供了新途徑，也為提升單手性碳納米管的電學性能奠定了材料基礎。

近日，相關研究成果以Iterative Strategy for Sorting Single-Chirality Single-Walled Carbon Nanotubes from Aqueous to Organic Systems為題，發表在ACS Nano上。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金等的支持。

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