日期：2016年9月14日
资源：意大利国际高等研究院 媒体实验室（SISSA Medialab）
纳米管应用广泛：电路设备、电池、新型纤维面料，等等。然而，科学家们注意到，虽然这些纳米管结构相似，却能在应用当中表现出各种各样的性能。例如，碳纳米管和氮化硼纳米管的结构几乎无差别，但摩擦性却大不相同。在一项最新的研究中，人们利用电脑模型构建了这些材料的晶体结构，经对其结构特征的详细分析，发现其性能的差异缘于不同的手征特性。
叠加双层异构纳米管，各双层管含单手性（内纳米管）及多手性（外纳米管）
纳米管应用广泛：电路设备、电池、新型纤维面料，等等。然而，科学家们注意到，虽然这些纳米管结构相似，却能在应用当中表现出各种各样的性能。例如，碳纳米管和氮化硼纳米管的结构几乎无差别，但摩擦性却大不相同。由意大利国际高等研究院/意大利国家委员会-药物研究所（Scuola Internazionale Superiore di Studi Advanzati/ItalianNational Research Council - Istituto Officina dei Materiali, SISSA/CNR-IOM）和特拉维夫大学（Tel Aviv University）组成的研究团队利用电脑模型构建了这些材料的晶体结构，经对其结构特征的详细分析，发现其性能的差异缘于不同的手征特性。该研究已发表在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）期刊。
“我们首先进行了一系列的实验操作，以观测相似的纳米管所表现出的摩擦性能差异，其差异可达到两个数量级，” 本研究第一作者，的里亚斯特市（Trieste）CNR-IOM及SISSA研究员，Roberto Guerra说道。“这不禁让我们猜想，材料的手性特性或许在其中起到了重要作用。”特拉维夫大学为研究的合作单位，参与的研究人员还有来自CNR-IOM 的Andrea Vanossi以及SISSA的Erio Tosatti。
对于某些材料，如本研究所用到的材料，手性特性以三维环绕形式排布在纳米管上。“如果我们将一张横格纸卷成纸筒，横格与筒轴向形成的角度决定了它的手性，” Guerr说道，“在我们的研究中，改进了双层纳米管的结构状况，这种双层纳米管可认为是由两种直径稍有差异的管嵌套而成的。我们注意到内外管手性的差异对纳米管的三维形状有重要的影响。”
多边形管
“如果我们继续拿纸作比喻的话，内外管晶格取向的差异决定了管壁延伸的范围与方向，沿着管的方向将形成二维区域（面）。” Guerra说道。为了能更好的理解“面”的定义，我们可以设想出管的横截面并不是个绝对圆形，而是一个多边形。“手性的差异越小，面的形状就越清晰可见。” Guerra总结道。而如果手性差异过大，这种面也就会消失，纳米管会呈现出标准的圆筒形。
纳米管的面会随着材料性质的变化而自发形成，双层碳纳米管与氮化硼纳米管相比，更趋向于形成内外管手性差异较大的形态。因此，前者往往会保持圆筒的形态并从而减小摩擦力。在下一步的研究中，Guerra及他的同事计划直接测量不同纳米管的摩擦性能。
翻译：房体明
审稿：林然
原文地址：https://www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160914085812.htm
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