碳纳米管可用于制造非常小的电子器件，但它们难以处理。格罗宁根大学的科学家们与伍珀塔尔大学和苏黎世大学的同事一起开发了一种从溶液中选择半导体纳米管并使其在金电极电路上自组装的方法。

结果看起来很简单：自组装晶体管，纯度接近100%，电子迁移率非常高。但到达那里花了十年时间。格罗宁根大学光物理学和光电子学教授Maria Antonietta Loi设计的聚合物可以在混合管的溶液中包裹特定的碳纳米管。聚合物上的硫醇侧链将管与金电极结合，产生所得晶体管。

专利

“在我们之前的工作中，我们学到了很多关于聚合物如何附着到特定碳纳米管上的知识，”Loi解释说。这些纳米管可以描绘为石墨烯的轧制薄片，二维形式的碳。“根据板材卷起的方式，它们具有从半导体到半金属到金属的特性。” 只有半导体管可用于制造晶体管，但生产过程总是产生混合物。

“我们不久前曾想过使用含硫醇侧链的聚合物”，Loi说。这个想法是，当硫与金属结合时，它会将聚合物包裹的纳米管导向金电极。虽然Loi正在解决这个问题，但IBM甚至为这个概念申请了专利。“但IBM的工作存在一个大问题：含有硫醇的聚合物也附着在金属纳米管上，并将它们包含在晶体管中，从而破坏了它们。”

解

Loi的解决方案是在伍珀塔尔大学的聚合物化学家的帮助下降低聚合物中的硫醇含量。“我们现在已经证明了这种自下而上组装的概念：通过使用低浓度硫醇的聚合物，我们可以选择性地将半导体纳米管从溶液中带到电路上。” 硫 - 金键很牢固，因此纳米管固定牢固：甚至足以在晶体管在有机溶剂中超声处理后停留在那里。

制备过程很简单：将金属图案沉积在载体上，然后将其浸入碳纳米管溶液中。电极间隔开以实现正确对准：'管长约500纳米，我们以300纳米的间隔放置晶体管的电极。下一个晶体管距离超过500纳米。间距限制了晶体管的密度，但Loi相信这可以通过巧妙的工程设计来增加。

“在过去几年中，我们已经建立了一个聚合物库，可以选择半导体纳米管，并更好地了解聚合物的结构和组成如何影响他们选择的碳纳米管”，Loi说。结果是用于纳米管电子器件的廉价且可扩展的制造方法。那么这项技术的未来是什么?Loi：“很难预测该行业是否会发展这一想法，但我们正在努力改进，这最终会使这个想法更接近市场。”