豆腐文摘: 09/17/07

Nano Letters

Toward the Extraction of Single Species of Single-Walled Carbon Nanotubes Using Fluorene-Based Polymers
Fuming Chen, Bo Wang, Yuan Chen, and Lain-Jong Li

Web Release Date: 15-Sep-2007; (Letter) DOI: 10.1021/nl071349o
Abstract Full: HTML / PDF (369K) Supporting Info

【简评】
按手性/电性分离单壁管是既是一个非常美妙的话题，也是一块非常难啃的骨头。这个领域逐渐从三、四年前的混乱期逐渐走进了现在的理性期，实验结果能够引起的争论也会因为现在的表征手法相对成熟和稳定而越来越少，虽然相当种类的分离方式的实验机理依旧不甚明朗。和早期的碳管功能化化学一样，机理方面的模糊并不影响更多有用的方法出现。只要分离效果好，实验过程明白，实际可行性（比如scale-up）有希望，那么把机理暂时当成个黑箱也许并不是坏处。

新加坡南洋理工大学的几位学者用fluorene-based polymers（比如PFO）做单壁管的wrapping，发现了一些针对于semiconducting SWNT的有趣的选择性(文中对semiconducting vs metallic的选择性没有进行讨论)。

对于本身直径分布较窄的CoMCM41-SWNTs（类似CoMoCAT的管子 - (7,5)和(6,5)的管子比较多），PFO的wrapping似乎非常有效，（和SDBS（表面活性剂）悬浮的SWNT溶液相比）PFO-wrapped SWNT溶液的荧光谱显示(7,5)-SWNTs在semiconducting SWNTs中似乎能够达到~80%的丰度（参见上面的TOC右图）。这个结果似乎比Mark Hersam等用离心力分离法观察到的效果稍好(Nat. Nanotechnol. 2006, 1, 52)，而和Ming Zheng的离子交换色谱法的结果看起来类似(JACS 2004, 126, 15490)。

虽然对分布宽得多的HiPco-SWNT（~0.7-1.3 nm）中的(7,5)管子没有相似的高选择性，但是观察到的另外一种选择性仍然有趣 （参见上面的TOC左图）：

• (1) 两种fluorene polymer对手性角度(chiral angle)高的管子(手性接近于金属管，或者说n/m比较接近)选择性高；
• (2) 另一种fluorene polymer(PFO-BT)对某个直径的管子(1.03-1.07nm)有特殊的爱好，特别是(10,5)管子。

分离PFO(etc.)-suspended SWNTs用的是高速离心。既然这样，这种方法始终就有scale-up的大问题 - 当然如果scale-up是有必要的话。上面提到的Zheng和Hersam的方法也有类似的局限。

其实现在能够发现有这样美妙的选择性就已经远远足够了；局限嘛，当然是用来在将来突破的。

虽然和本文关系不大，但是我还是想到一直困惑着我的问题：

• 既然荧光谱都是来和SDBS-suspended SWNT对照，那么SDBS（还有SDS等等表面活性剂）本身对管子有没有选择性？有多少选择性？说不定，PFO(etc.)-suspended SWNT的荧光谱等才是原料中的真正丰度图，SDBS却有一些奇怪的选择性呢。
• 每种管子的量子产率相同吗？像Raman的RBM一样，我们看到的美丽的3维荧光谱图是否会对实际丰度有直观和实际上的误导？

记得'04年春季的ACS会议，我当面问Bruce Weisman博士类似的问题，他用了"democratic"这个词来形容，意思是SDS对何种管子能够进到溶液里是一个基本上“民主”的没有选择性的过程 - 虽然我相信他当时并没有实验证据。

现在有相关的文献了吗？有没有朋友一起讨论一下？