浙大等团队实现 TMDC 纳米管手性可控合成，三十余年材料难题获突破

据浙江大学消息，浙江大学机械工程学院原子级材料制造实验室项荣教授团队，联合大连理工大学、西湖大学、苏州实验室、北京大学以及日本大阪大学、东京大学等合作单位，首次实现了一维过渡金属二硫化物（TMDC）纳米管的手性可控合成，并可选择性获得扶手椅型纳米管。相关成果已被国际期刊《科学》接收，并于北京时间 7 月 17 日以 First Release 形式在线优先发布。对于长期关注先进半导体、纳米电子器件和新材料平台的产业界而言，这一进展意味着一个困扰材料合成领域三十余年的基础问题出现了关键突破。

从“能合成”到“能选型”：TMDC 纳米管难题为何重要

TMDC 是一个重要的二维及一维材料家族，二硫化钼、二硫化钨、二硫化锡等均属于这一类。其一维纳米管结构因 1D 量子限域效应、范霍夫奇点等量子现象，展现出特殊的力学、光学与电子学性质，理论上在纳米级晶体管、高速电子器件、光电器件等方向具备应用潜力。

来源显示，TMDC 纳米管最早在 1992 年被发现。但长期以来，研究者虽然能够在一定条件下合成这类纳米管，却难以控制其“手性”构型。手性决定纳米管中原子排列的卷曲方式，也会影响其电子结构和器件性能。因此，如何稳定、选择性地得到目标手性结构，一直是该领域的核心挑战。

氮化硼纳米管作“模具”，选择性获得扶手椅型结构

此次团队采用的关键思路，是以氮化硼纳米管作为模具，让 TMDC 在其空心通道内部生长。来源称，这一方法使团队实现了此前未能做到的特定手性构型选择性合成。以二硫化锡为例，通过该方法合成的“扶手椅型”TMDC 纳米管占比最高可达 84%；二硫化钼、二硫化钨也呈现出明显的扶手椅型偏好。

研究团队进一步结合热力学、动力学等原理分析，提出了可能机制：TMDC 会优先在氮化硼纳米管内壁生成一条锯齿形纳米带，随后在限域作用与管壁振动影响下，通过层间滑动、边缘闭合等过程，进一步卷曲形成扶手椅型纳米管。更关键的是，团队利用原位透射电子显微镜实时记录了纳米带卷成纳米管的过程，形成了从理论模拟到仪器观测的验证链条。

• 研究对象：一维 TMDC 纳米管，包括二硫化锡、二硫化钼、二硫化钨等材料体系。
• 核心方法：以氮化硼纳米管作为限域模具，引导 TMDC 在内部通道中生长。
• 主要结果：实现扶手椅型纳米管的选择性合成，其中二硫化锡体系扶手椅型占比最高达到 84%。
• 验证方式：结合热力学、动力学分析与原位透射电子显微镜观测，解释并验证形成机制。

影响解读：面向纳米电子器件的新材料基础

从科技产业视角看，这项成果的意义不只在于“合成了一种新结构”，更在于将 TMDC 纳米管研究从经验式探索推进到可设计、可调控的新阶段。过去该领域长期停留在“能否合成成功”的层面，而手性可控意味着研究者有机会围绕目标性能反向设计材料结构。

来源摘要提到，扶手椅型 TMDC 电子有效质量更低、载流子迁移率更高，天然适合纳米级晶体管、高速电子器件等方向。对于后摩尔时代的计算硬件、低功耗器件和新型传感器而言，材料层面的可控性往往是走向器件验证和工艺放大的前提。虽然从实验室成果到可量产器件仍需经历稳定性、可规模制备、集成兼容性等多重验证，但这一发现为后续 TMDC 手性选择合成提供了清晰方向。

值得注意的是，该成果也体现出原子级制造与先进表征技术正在深度耦合：一方面需要在纳米尺度构建受限生长环境，另一方面也要用高分辨原位观测捕捉动态过程。对于 AI 芯片、先进计算和高性能电子器件所依赖的底层材料创新来说，这类基础突破可能成为未来器件架构演进的重要支点。