２００２年化学科学重大进展（续）（上接第38期A15页）碳纳米管温度计日本国家材料科学研究院（National Institute for Materials Science）的研究人员研制出1种填充液体镓的碳纳米管，可作为测量微环境温度的小型温度计。该项目使用了高10μm、直径为75nm的碳纳米管，研究了50～500°C范围内，纳米管内液体镓的直线柱高度的线性变化规律，并测定了其膨胀系数与镓在宏观状态下的膨胀系数一致。由于镓是液态温度范围最宽（29.78～2403℃）的金属，而且在较高温度下具有很低的蒸汽压，因此选择它作为热指示剂。这种纳米温度计在许多微环境下都适用，成为碳纳米管应用开发的又一新领域。[Nature, 415, 599 (2002); C&EN, Feb. 11, page 26]玫瑰形纳米管美国普度大学（Purdue University）的Hicham Fenniri等人发现，包含15个原子以上的玫瑰形大环分子可在水中自组装并堆叠成错综复杂的玫瑰形纳米管。形成这种结构的自组装机理可以用来设计自复制且具适应性的纳米管。这种新型纳米管具有非同寻常的性质，对今后纳米技术的发展有重要的作用。研究人员还发现可以通过加热促进纳米管在水中的自组装过程。玫瑰形纳米管可以通过双环分子组装而成，其中构建好的氢键模块形成玫瑰形，然后堆叠成稳定的纳米管，纳米管具有中空的核心，宽11，长几微米。Fenniri等人已能在纳米管模块上添加不同的官能团如冠醚等，该官能团还可再与其他分子键合。当玫瑰环形分子堆叠形成纳米管后，冠醚可在纳米管的外部形成12个附加通道。通过对纳米管的模块及附加官能团进行修饰，还可以调节纳米管的尺度和性质。该研究最惊人的发现是，温度越高就会使纳米管越长，是1个受熵值驱动的自组装范例。该过程在水合蛋白质体系下进行，是首次报道在水中利用自组装实现分子合成的研究。化学家们还发现可用玫瑰形纳米管作为“脚手架”，在其外围自发形成通道状的组件，利用这些组件可开发出新型材料，应用于分子级的电子、光学装置以及药物释放系统等方面。[Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 6487 (2002); J. Am. Chem. Soc., 124, 11064 (2002); C&EN, March 18, page 9]单壁纳米管的燃烧反应美国伦斯勒工业学院（Rensselaer Polytechnic Institute）的Pulickel M. Ajayan等人发现，单壁碳纳米管（SWNTs）在封闭环境下暴露在光线中，会燃烧并发出爆裂声。只要SWNTs保持干燥、蓬松，就会具有这种燃烧性质。与SWNTs相比，多层纳米管、石墨粉、蓬松炭黑以及C60等都不会出现被点燃的现象。Ajayan认为，纳米管与光线的相互作用很强，会吸收充足的热能。如果纳米管样品填充密实，那么纳米管束互相之间呈十字交叉排列，这样就会快速驱散热浪。然而当材料很蓬松时，热量就很可能聚集在纳米管内。根据该研究组的估测，这些管束的温度至少会攀升到1500°C，这比有氧气存在点燃所需的温度要高得多。Ajayan推测可以利用光线和排列规整的纳米管，将新发现的这种性质应用在引发燃烧或爆炸的反应中，还可以制造1种光控的含纳米管的微传感器。然而燃烧并不是光线照射所触发的唯一反应。研究人员利用电子显微镜观测了SWNTs样品在空气、惰性气氛以及真空条件下的燃烧过程，发现即使没有发生燃烧，材料的结构也会经受大量的链断裂以及原子重组，很多时候还会形成更短的碳纳米结构。业界评论，这是简单的含碳材料首次在光照条件下表现出点燃现象，这种效应与SWNTs的纳米结构对所吸收能量的抑制作用密切相关。而目前人们还需要更好的认识隐藏在光引发的结构变化背后的化学和物理性质，以便控制这种产物，放射物如光线等与纳米管之间的相互作用也需要更详细的研究。[Science, 296, 705 (2002); C&EN, April 29, page 9]（包佳琨 编译）（未完待续）