多壁碳纳米管传感器的自组装研究

碳纳米管因其具有独特的晶体结构和优异的电学、热学、力学、化学性质而成为诸多传感器的理想材料。碳纳米管传感器中碳纳米管组装是影响传感器性能的关键。目前如何实现传感器中碳纳米管的组装是制备碳纳米管传感器的一个难题，碳纳米管传感器的自组装难度更大。本项目创新提出一种实现碳纳米管微传感器的自组装模型，通过研究碳原子在催化剂和电极层之间的互扩散机理、界面处碳原子共价键重构热力学，探索碳纳米管在催化剂颗粒中实现双向生长并渗透到双电极中的生长机理。并根据此模型，创新构建三明治催化剂堆栈层结构，通过微波等离子CVD在生长碳纳米管的同时实现碳纳米管定点、定向与电极的渗透型连接，一次完成任意组碳纳米管与电极的自组装。从而找到一种实现碳纳米管传感器阵列的大规模自组装的有效途径。也为未来实现碳纳米管其他纳米电子器件的规模化自组装技术提供理论指导和试验依据。

碳纳米管具有独特的晶体结构和优异的电学、热学、力学、化学性质，自发现以来一直是设计和制备诸多传感器用的理想材料。因多壁碳纳米管具有超强的导电能力，碳纳米管传感器中碳纳米管与电极的组装自然成了影响传感器性能的关键。实现传感器中碳纳米管与电极的组装是制备碳纳米管传感器的一直是业界研究热点和难点，有效的碳纳米管传感器的自组装目前为止任鲜有报道。本项目创新提出了一种实现碳纳米管微传感器的自组装模型，通过研究碳原子在催化剂和电极层之间的互扩散机理、界面处碳原子共价键重构热力学，探索出了一种碳纳米管在催化剂颗粒中实现双向生长并渗透到双电极中的生长机理。基于该模型，创新地构建了一种三明治催化剂堆栈层结构，并系统地研究了微波等离子CVD在生长碳纳米管的同时实现碳纳米管定点、定向与电极的渗透型连接，一次完成任意组碳纳米管与电极的自组装的工艺，有效实现了多壁碳纳米管传感器的自组装，找到了一种实现碳纳米管传感器阵列的大规模自组装的有效途径。为未来实现碳纳米管其他纳米电子器件的规模化自组装技术提供了理论指导和试验依据。