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碳纳米管的可控制备是目前碳基电子学发展中亟待解决的瓶颈问题，国际半导体路线图委员会2009年所提出的碳纳米管基电子学发展中的五大挑战中的前两个挑战分别是碳纳米管的性质可控生长和方向、位置的可控生长。针对困扰碳基电子学发展的这一基础与核心问题，李彦教授课题组近年来开展了系统深入的研究工作，取得了一系列的进展和突破。
催化剂是碳纳米管可控生长的关键因素，他们在适宜于器件应用的碳纳米管生长催化剂研究中做出了有特色的工作。发展了铜和铅两种生长单壁碳纳米管的新催化剂(Nano Lett. 2006, 6, 2987-2990, 引用已超过百次; Chem. Mater. 2008, 20, 7521-7525, ZL200710107692.X; J. Phys. Chem. C 2010, 114, 15547-15552)，与国内外合作者开展的器件方面的合作研究表明这两种催化剂制备出的单壁碳纳米管构筑的器件具有优异的性能。总结该课题组多年来有关碳纳米管生长催化剂研究的文章“How Catalysts affect the Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes on Substrates” 以Research News的形式发表于北大化学学院百年院庆专刊上(Adv. Mater. 2010, 22, 1508-1515)，旋即引起国际同行**************，J. A. Rogers在其为Nature Nanotechnology撰写的有关碳基电子学材料研究的评述文章(Vol 5, 698-699, 2010)中将该文作为碳纳米管取向生长的四篇代表性文章之一予以引用。
在方向可控的制备方面，他们发展了超低气流量的单壁碳纳米管阵列制备方法，实现了阵列的方便、可靠、批量制备(Nano Lett. 2007, 7, 2073-2079)，NatureCHINA网站曾以“Nanotubes: Slowly but Surely”为题进行了报道。通过气流的导向作用还实现了碳纳米管生长方向的灵活控制，可控地获得了各种非直线型单壁碳纳米管阵列(Nanotechnology 2009, 20, 185601, ZL200810114486.6)。
单壁碳纳米管的性质可控生长无疑是纳米管生长研究中最富挑战性的问题。他们与杜克大学刘杰教授课题组合作，利用基底晶格的控制作用并通过合适碳源的选择，在石英基底上获得了适合于构筑场效应晶体管及其它器件的高纯度的半导体性单壁碳纳米管，相关论文(Nano Lett. 2009, 9, 800-805)在中国科学技术信息研究所2010年《中国科技论文统计结果》评出的2009年中国百篇最具影响国际学术论文中位列第15。除了纯半导体性碳纳米管外，他们还通过氮掺杂的方法获得了纯金属性单壁碳纳米管(Adv. Funct. Mater., in press)。
此外，他们在碳纳米管的修饰和性能调控方面也取得许多重要成果(J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5364-5365; J. Am. Chem. Soc. 2009, 132, 15246-15252; Adv. Mater. 2008, 20, 2201-2205; ACS Nano 2008, 2, 2540-2546; Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3747-3752; Chem. Comm. 2009, 7167-7169)。Nature Asia-Pacific网站2008年8月26日的“research highlight”介绍了他们有关碳纳米管阵列复合材料的研究。他们的综述文章“Carbon Nanotubes Combined with Inorganic Nanomaterials: Preparations and Applications”发表于Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 1117-1134, 是该杂志2010年第三季度的“hot paper”。
