新納米結(jié)構(gòu)的探索是近年來物理、化學(xué)、材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。中科院物理所王恩哥小組在多年從事CVD方法制備輕元素納米結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用自行研制的微波等離子體CVD系統(tǒng)在鐵針尖上成功合成了一種新納米結(jié)構(gòu)———管狀石墨錐，并第一次成功地報(bào)道了對(duì)納米管狀結(jié)構(gòu)手性可實(shí)現(xiàn)控制的結(jié)果。
　　為了進(jìn)一步確定這種特殊結(jié)構(gòu)，博士生張廣宇同學(xué)赴德國夫瑯和夫研究所在姜辛博士的指導(dǎo)下，進(jìn)行了仔細(xì)的電鏡分析。研究發(fā)現(xiàn)，新的納米結(jié)構(gòu)的外形呈多棱錐狀，錐的中心是一個(gè)空管。錐的頂部直徑2－20個(gè)納米，而底部直徑可達(dá)1微米。更加令人驚奇的是所有的石墨層具有全同的手性—zigzag型。由于這種獨(dú)特的錐狀結(jié)構(gòu)，它可能會(huì)在掃描探針顯微學(xué)、場電子發(fā)射器件、納米加工以及生物化學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。與相同長度的碳納米管相比，管狀石墨錐具有極其優(yōu)越的徑向機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可以作為理想的掃描探針的針尖、納米機(jī)械壓頭和場發(fā)射材料。錐內(nèi)的小孔徑通心管（幾個(gè)到幾十個(gè)納米）又可以作為儲(chǔ)存和輸運(yùn)液態(tài)物質(zhì)的納米通道。特別重要的是，石墨錐的底部尺寸達(dá)到了微米量級(jí)，它可以用今天的微加工技術(shù)直接操作，是制作單個(gè)納米器件非常理想的材料。
　　二十世紀(jì)九十年代初發(fā)現(xiàn)的碳納米管是由石墨層卷成的同心管。根據(jù)層數(shù)的多少，可以把它們分成單壁管和多壁管。不同的卷曲方式會(huì)導(dǎo)致不同手性�？茖W(xué)家們通過分析多壁碳管的電子束衍射數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)同一根管中不同層的手性是沒有什么規(guī)律的，只有很少數(shù)的一些石墨層可能具有相同的手性。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明，石墨層的手性是影響納米管的電子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的關(guān)鍵因素。因此，如何控制納米管的手性，一直是人們面臨的重要挑戰(zhàn)之一。
　　該項(xiàng)目得到了中科院知識(shí)創(chuàng)新工程、國家自然科學(xué)基金委“創(chuàng)新研究群體”基金、重點(diǎn)基金及國家科技部973及863項(xiàng)目的資助。