全球最小半导体纳米管问世

据最新一期《科学》杂志报道，由日本东京大学牵头的科研小组以氮化硼纳米管为模板，顺利合成出直径只有1纳米的单壁二硫化钼半导体纳米管，该尺寸大约相当于人类头发丝直径的十万分之一。这项成果刷新了全球最小半导体纳米管的纪录，不但印证了数十年之前针对超细材料电子属性所作的理论推断，还给未来微型电子元器件的开发带来了全新启示。

在材料科学领域，碳纳米管虽具备出色的电学与力学表现，但原子层面的微小偏差会大幅改变其导电能力，从而限制了其在晶体管中的实际应用。二硫化钼作为一种天然半导体，在量子物理研究、高灵敏传感器及半导体器件等方面展现出应用潜力。不过，常规工艺往往只能制造出直径超过10纳米的多壁结构，且难以精准把控原子排列。当纳米管尺寸持续缩减时，维持结构稳定及降低合成难度的问题日益凸显，获取尺寸超细且结构可控的二硫化钼纳米管成为业界亟待解决的难题。在纳米级别，极细微的结构变化都会对材料性能产生重大影响，所以达成原子级别的结构调控对未来器件应用极为关键。

为了攻克上述技术瓶颈，研究人员将化学反应限制在氮化硼纳米管内部的狭小空间内进行，最终培育出具备清晰原子构型的1纳米直径单壁二硫化钼纳米管。科研团队指出，这种受限环境不仅促使极细纳米管顺利生长，还引导原子实现有序排布，进而得到了结构清晰且均一性极高的产物。

实验数据表明，该纳米管的带隙会随着直径的缩小而下降，这契合了25年前学界提出的理论猜想。当前半导体工艺在器件微缩时很难避免结构缺陷，碳纳米管同样面临此类困境。而二硫化钼纳米管凭借在原子结构一致性与尺寸把控上的潜在优势，有望成为打造超小型半导体沟道的新型解决方案。

尽管取得了突破性进展，但该技术走向实际应用还需时日。现阶段合成出的纳米管长度仅停留在数百纳米级别。未来，科研人员打算把其长度延伸至1微米左右，并探索运用相同工艺来合成超导材料、磁性材料等其他无机纳米管。