国际顶尖学术期刊《Science》发表了题为《Homochiral carbon nanotube van der Waals crystals》的研究论文。该论文第一作者为张智淳，目前为上海交通大学博士生。研究团队开发了一种直接生长二维单壁碳纳米管（SWNT）阵列的新方法，成功获得具有统一手性、平行排列和高度有序结构的碳纳米管阵列，并进一步构建了碳纳米管范德华晶体结构，为高性能碳纳米管电子器件的发展提供了新的材料基础。

作为贝意克奖学金得主，张智淳在贝意克奖学金申请材料中介绍了这一科研成果，并表示研究过程中使用了贝意克CVD产品开展碳纳米管阵列制备。

这项发表于《Science》的研究，不仅实现了单一手性碳纳米管阵列的直接生长，还进一步展示了所制备阵列在场效应晶体管（FET）器件中的应用潜力，为碳纳米管从单根纳米材料向高有序、可集成二维晶体材料的发展提供了新的路径。

直接生长高有序碳纳米管阵列

单壁碳纳米管具有超高载流子迁移率、优异的热传导性能以及纳米尺度尺寸，被认为是下一代电子材料的重要候选体系。尤其是半导体型碳纳米管，在高速、低功耗和高集成度电子器件领域具有重要应用潜力。

然而，要进一步发挥碳纳米管在集成电子器件中的优势，需要获得高密度、高度有序、手性均一的碳纳米管阵列。传统的碳纳米管阵列制备方法仍面临手性选择性不足、后处理过程可能引入污染，以及碳纳米管团聚和排列无序等问题。

针对这一难题，研究团队提出了一种基于催化化学气相沉积（CVD）的直接生长方法，在六方氮化硼（hBN）基底上实现二维单壁碳纳米管阵列的直接生长。

研究结果显示，所得阵列中的单壁碳纳米管具有统一手性，并能够以高度平行的方式排列。相邻碳纳米管之间保持约0.33nm的恒定间距，形成高度有序的密排结构。

进一步的表征显示，研究团队获得的碳纳米管阵列具有明显的手性选择性。通过拉曼光谱和Rayleigh散射光谱等手段，研究人员确定代表性阵列中的碳纳米管具有相同的（10,7）手性，直径约为1.2nm，从而证明了阵列的同手性特征。

首次获得碳纳米管范德华晶体结构

这项研究的重要突破之一，是研究团队不仅实现了碳纳米管的有序排列，更进一步利用碳纳米管之间的范德华相互作用，构建了具有晶体结构特征的碳纳米管阵列。

研究表明，hBN基底具有原子级平整、低摩擦的表面，为碳纳米管在生长过程中的自组装和有序排列提供了有利条件。碳纳米管之间的范德华相互作用进一步促进了相邻纳米管的靠近和有序堆叠。

研究团队通过实验表征和分子动力学模拟，对碳纳米管阵列的形成机制进行了研究。结果表明，碳纳米管与hBN基底之间的相互作用以及碳纳米管之间的范德华作用，共同参与了阵列的有序形成。

研究中还观察到了多种具有特定几何形态的碳纳米管阵列，包括线性阵列和闭环结构。部分阵列表现出60°、120°或180°等特定弯折角度，这与碳纳米管和hBN晶格之间的堆叠能量具有三重旋转对称性有关。

这些结果表明，碳纳米管不再只是孤立分散的纳米材料，而能够通过受控生长和范德华自组装形成具有高度有序结构的二维碳纳米管范德华晶体，为研究碳纳米管集体物性以及构建新型纳米电子材料提供了新的材料体系。

贝意克CVD产品助力碳纳米管阵列制备

碳纳米管阵列的直接生长是这项研究实现材料结构突破的关键实验环节。

根据张智淳提交的贝意克奖学金申请材料，研究团队在开展这项研究过程中使用了贝意克CVD产品，用于碳纳米管阵列的制备。

论文实验部分显示，该研究采用催化CVD方法，在hBN基底上首先沉积催化铁纳米颗粒，随后在CVD管式炉中通入氩气和氢气混合气体，在大气压条件下升温至约850℃；达到生长温度后，引入甲烷作为碳源，持续约60分钟，完成单壁碳纳米管阵列的生长，随后在氩气和氢气保护气氛下冷却至室温。

论文补充材料进一步给出了碳纳米管阵列的典型生长流程：样品首先在Ar/H₂混合气氛下升温至850℃，随后通入CH₄作为碳源，典型生长时间约60分钟，整个过程在大气压下进行。

而张智淳在贝意克奖学金申请中明确介绍，研究团队使用贝意克CVD产品开展这一关键实验工作，并通过这一制备方法实现了单一手性、平行密排碳纳米管阵列的直接生长。

从高温CVD生长，到碳纳米管阵列结构表征，再到范德华晶体形成机制研究，稳定可靠的实验装备为科研人员探索新材料生长方法提供了重要实验基础。

高性能器件验证碳纳米管阵列应用潜力

为了进一步验证所制备碳纳米管阵列的电子性能，研究团队基于直接生长的SWNT阵列制备了场效应晶体管（FET）。

研究结果显示，基于直接生长碳纳米管阵列制备的FET表现出优异的电子输运性能，载流子迁移率最高达到约2000cm²V⁻¹s⁻¹，开关比超过10⁷，极限电流输运能力超过6mA mm⁻¹。

论文进一步将该研究获得的碳纳米管阵列与此前报道的不同制备方法进行了比较。在相同类型的碳纳米管阵列体系中，该方法在材料密度与载流子迁移率等方面表现出较好的综合性能。

这些结果说明，通过直接生长获得高度有序的碳纳米管阵列，不仅能够解决材料排列和手性均一性问题，也能够进一步转化为具有优异电子输运性能的器件，为未来碳纳米管电子器件及高密度集成电路研究提供了新的材料基础。

贝意克奖学金，关注青年科研人才创新实践

从单一手性碳纳米管阵列的直接生长，到碳纳米管范德华晶体结构的形成，再到高性能场效应晶体管器件验证，张智淳参与的这项研究体现了青年科研人员在先进纳米材料与新型电子材料领域的持续探索。

此次科研成果发表于国际顶尖学术期刊《Science》，也是贝意克奖学金关注青年科研人才、支持前沿科研实践的一个代表性案例。

对于贝意克而言，科研设备的价值不仅体现在设备本身，更体现在其能够为科研人员提供稳定、可靠的实验条件，帮助科研工作者将新的科学设想转化为可验证的实验方案。

此次贝意克CVD产品应用于碳纳米管阵列研究，并见证相关科研成果发表于《Science》，是贝意克设备服务前沿纳米材料研究的又一实际案例。

未来，贝意克将继续关注新材料、纳米科技、先进半导体及科研装备的发展需求，通过贝意克奖学金关注青年科研人才成长，同时持续提升科研实验装备的技术能力与应用水平，为更多科研工作者开展前沿探索提供稳定可靠的设备支持。

从实验室中的一次生长实验，到《Science》发表的科研成果，贝意克愿与科研工作者一起，以可靠装备服务创新实践，共同探索材料科学的更多可能。