长期以来，碳纳米管以其非凡的机械和电子特性吸引着研究人员。碳纳米管作为具有卓越机械强度和导电性的一维纳米结构，已被用于下一代复合材料、储能器件、传感器等领域。然而，事实证明，实现他们的承诺是一项持久的挑战。
碳纳米管具有超高的表面能，很容易形成大束，而不是作为单独的管保留，严重损害了最终的材料性能。尽管在30 +年中采用了共价和非共价功能化策略进行了大量的研发工作，但剥离这些束，特别是在溶液中，仍然是一个巨大的困难。
共价方法破坏了 CNT 的原始 sp2 碳网络，破坏了它们的固有特性。表面活性剂和聚合物等非共价方法在分离较小直径的单壁碳纳米管方面取得了有限的成功，尤其是较长的高深宽比管，以获得最佳导电性和强度。几乎所有的策略都在努力去除特定的单壁碳纳米管类型，阻碍了电导率远高于半导体的金属单壁碳纳米管的富集。
现在，以色列魏茨曼科学研究所的化学家已经展示了一种简单的新水溶液处理路线，可以使用一种常见的有机染料分子 - 紫嘌呤成功去除SWCNTs的角质。
他们的研究结果发布在Advanced Functional Materials上。
通过明显的强选择性结合和分束，这种方法产生的单壁碳纳米管网络具有 10 倍的电导率，为 3726 S/cm，并且与以前的基于溶液的处理方法相比具有卓越的机械鲁棒性。
出色的导电性提升源于金属单壁碳纳米管的优先剥离，从而形成具有更高金属管含量的网络，从而实现出色的电荷传输。
但与之前使用其他染料的尝试不同，紫嘌呤作为一种有效的分散剂，同时在很大程度上保留了单壁碳纳米管的特性。研究人员将此归因于平面染料与单壁碳纳米管结合并帮助溶解单壁碳纳米管的显性非共价相互作用。
拉曼光谱显示，较小直径的金属管中存在富集的变化，保持高度结晶，而不会引起缺陷或位移，这表明电荷转移掺杂也可以提高网络电导率，但在这里并不那么明显。
只需将廉价的市售单壁碳纳米管和紫嘌呤与碱性水混合，对分散体进行超声处理和离心，然后将其真空过滤到膜上，即可产生柔性“巴基纸”条，其基准电导率是所有通过湿法加工方法制造的碳纳米管材料中最高的。
事实上，紫嘌呤去角质的 SWCNT BP 独特地结合了出色的导电性和机械耐久性，后者通常不会与前者同时存在。这表明有望将这种基于溶液的碳纳米管材料集成到器件中，而不仅仅是导电复合材料，而它们的脆弱性应用有限。
通过调整过滤条件，该小组还应用他们的染料技术来创建透明的单壁碳纳米管网络，该网络在高透射率和低薄层电阻之间表现出出色的平衡，可与其他需要更复杂加工的最先进的碳纳米管透明导电薄膜相媲美。
利用廉价、丰富的成分开发的方法可以简化免纯化，这预示着能够大规模制造面向真正商业进步的增强型碳纳米管材料，而不是以前构成实施障碍的奇异化学。
虽然无法充分利用占主导地位的触摸屏和显示器中流行但问题日益严重的氧化铟锡层的导电性、光学透明度和机械完整性，但设计的染料策略显着推动了基于溶液的单壁碳纳米管薄膜更接近可行地取代 ITO。反过来，这更好地将 SWCNT 网络定位为引人注目的替代方案，以解决 ITO 臭名昭著的脆性、稀缺性和令人望而却步的成本问题，因为显示器尺寸不断膨胀。
总的来说，这些最新见解代表了一个潜在的突破，即通过大自然母亲自己提供的一种无害化学物质，解锁简单、可持续的途径，以释放碳纳米管长期以来所追求的财富。随着对开发碳纳米管的商业兴趣不断膨胀，以及对先前合成负担的担忧，经济地使用无毒的环境成分来衍生出特殊的碳纳米管结构，激发了人们对最终实现其纳米技术承诺的乐观情绪。
