キラリティを制御したTMDCナノチューブの合成法を実現(ZJU Scientists Solve a Three-Decade Challenge in Synthesizing Chirality-Controlled Nanotubes)

2026-07-24 浙江大学(ZJU)

浙江大学の向栄(XIANG Rong)教授らの国際共同研究チームは、30年以上未解決だった遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)ナノチューブのキラリティ制御合成に世界で初めて成功した。窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)を鋳型として内部でTMDC結晶を成長させる新手法を開発し、アームチェア型ナノチューブを優先的に形成できることを実証した。特にSnS₂では生成物の84%がアームチェア型となり、MoS₂やWS₂でも同様の傾向が確認された。さらに、熱力学・速度論解析、計算科学、およびその場透過電子顕微鏡観察により、ジグザグ状ナノリボンがBNNT内部で変形・自己修復しながら巻き上がってアームチェア型ナノチューブへ転換する新たな成長機構を解明した。アームチェア型は電子の有効質量が小さく、高いキャリア移動度を有するため、高速トランジスタやナノエレクトロニクス、光電子デバイス、量子デバイスへの応用が期待される。本成果は、さまざまなナノチューブ材料のキラリティ制御合成に共通する設計原理を示した重要な研究である。

<関連情報>

アームチェア型遷移金属ジカルコゲナイドナノチューブの好ましい合成法 Preferred synthesis of armchair transition metal dichalcogenide nanotubes

Abid, Luneng Zhao, Ju Huang, Yongjia Zheng, […] , and Haiming Sun
Science  Published:16 Jul 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/science.aeh1429

Abstract

Nanotubes represent an important class of crystalline materials but controlling their structures, particularly chiralities, remains a fundamental challenge. In this work, we report a strategy for synthesizing transition-metal dichalcogenide nanotubes with preferred armchair chirality. tin disulfide, molybdenum disulfide, and tungsten disulfide nanotubes are formed with high yield and structural purity inside boron nitride nanotube channels. Atomic-resolution imaging, electron diffraction, and circular dichroism reveal an armchair preference up to 83%. Density functional theory rules out structural stability as the origin of this preference but confirms that zigzag nanoribbons are energetically more stable. Machine learning potential molecular dynamics simulate that zigzag nanoribbons roll up to form armchair nanotubes, a process that is subsequently observed by in situ transmission electron microscope. This work may inspire the achievement of on-demand synthesis of various nanotubes with specific chiralities.

0501セラミックス及び無機化学製品
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