碳纳米管内限域体系的构建及带电粒子在其内部的输运与检测研究

电化学领域的发展已深入到对纳米电极表面超快的物质传输速率和超小的活性尺寸的研究。目前研究对象主要是带、柱、盘、球等形状的纳米电极体系。然而，实际应用中纳米孔道电极也非常多见，传统理论还不能对纳米孔道中限域条件下电化学机理进行完善地解释。因此，研究纳米限域电极体系内的电化学机理对了解电极性质、改进电极结构、提高电极效率具有重要的理论和实践意义。.本研究将利用碳纳米管的稳定性、导电性以及对管内空间的严格限域作用，通过微/纳米加工技术，构造理想的纳米限域电极体系。我们拟通过改变碳纳米管的长度、数量、物理化学性质以及电场方向强度等，研究带电粒子在纳米管道内运动行为和输运速度的控制条件；研究带电粒子在碳纳米管内壁上的电化学反应，提高对纳米尺寸限域电极的认识，为纳米电化学器件研究提供实验体系和理论依据。

电化学领域的发展已深入到对纳米电极表面超快的物质传输速率和超小的活性尺寸的研究。目前研究对象主要是带、柱、盘、球等形状的纳米电极体系。然而，实际应用中纳米孔道电极也非常多见，传统理论还不能对纳米孔道中限域条件下电化学机理进行完善地解释。因此，研究纳米限域电极体系内的电化学机理对了解电极性质、改进电极结构、提高电极效率具有重要的理论和实践意义。.经过三年的研究，该项目负责人与研究团队成功掌握了定向碳纳米管的制备方法，制备的超长定向碳纳米管不仅用于该项目，而且为碳纳米管的原子力研究提供了很好的样品。本项目设计并制作了多种电解池，研究了离子在碳纳米管内的输运现象，一些电解池设计还应用于锂离子电池的原子力研究项目中。但因碳纳米管质量和微加工工艺水平问题，难以同时实现金属电极与碳纳米管连接和电解池不漏液，所以对原计划进行了调整，利用观测到的碳纳米管器件的特殊性质，研制出新型的纳流控二极管。通过对碳纳米管两端的不对称修饰，这种微流控二极管可以控制质子电流在碳纳米管内的传递方向，为控制质子电流、实现电子电流和质子电流的转换做好了一定的准备。