北京大學(xué)碳基電子學(xué)研究中心、納米器件物理與化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員孫偉課題組與廈門大學(xué)教授朱志課題組、清華大學(xué)研究員唐建石課題組、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院博士鄭明合作，探索生物—碳納米管復(fù)合界面及大面積取向排列的調(diào)控新方法。相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于《科學(xué)》。

生物自組裝結(jié)構(gòu)具有精細(xì)的三維形貌，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)小于光刻等傳統(tǒng)納米加工手段的分辨率極限。利用自組裝生物分子作為加工模板，人類目前已實(shí)現(xiàn)金屬材料、碳基材料、氧化物材料的可控形貌合成。然而，基于生物模板的電學(xué)器件的性能遠(yuǎn)落后于通過蝕刻或薄膜方法制備的同類器件，且缺乏長程取向規(guī)整性，因而制約了生物模板在高性能器件中的應(yīng)用。

孫偉等以組裝于脫氧核糖核酸(DNA)模板的平行碳納米管陣列作為模型體系，研究界面生物分子組成對器件性能的影響，開發(fā)了一種基于固定—洗脫策略的界面工程方法，在不改變碳管排列的基礎(chǔ)上，有效去除界面處的金屬離子及生物分子等雜質(zhì)。經(jīng)過界面工程，基于生物模板的碳管陣列晶體管顯示了良好的開態(tài)性能和快速電流開關(guān)切換，展現(xiàn)出高精準(zhǔn)度生物模板在高性能晶體管領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

基于空間限域效應(yīng)，他們還發(fā)展了陣列取向排列的新方法，探討了決定取向排列精準(zhǔn)度的關(guān)鍵因素。在高性能電子器件和生物分子自組裝的交叉領(lǐng)域，這一方法具有實(shí)現(xiàn)基于生物模板的大規(guī)模電子器件的潛力。