袁声军团队在《自然·材料》杂志发表二硫化钨纳米管研究最新成果（原文链接）

7月13日，Nature Materials（《自然·材料》）在线发表了武汉大学物理科学与技术学院袁声军团队关于过渡金属硫族化合物纳米管的最新研究成果。论文题目为“Direct growth of single-chiral-angle tungsten disulfide nanotubes using gold nanoparticle catalysts”（基于金纳米颗粒催化的单手性角二硫化钨纳米管的直接生长）。这是继6月29日，该团队在Science（《科学》）上发表关于里德堡莫尔激子研究成果之后的又一项突破性成果。

武汉大学为文章的共同通讯单位，西北工业大学安钦伟副教授为论文第一作者，安钦伟副教授和袁声军教授为论文共同通讯作者。武汉大学博士后熊文奇（第二作者）和博士研究生吕鹏飞，南京航空航天大学胡峰副教授，普渡大学博士研究生俞祎康，河南科学院何小波博士和西北工业大学胡思奇博士，甘雪涛教授和赵建林教授为共同作者。安钦伟副教授于2018年博士毕业于武汉大学物理科学与技术学院。

早在1991年和1992年，具有特殊一维结构的碳纳米管和过渡金属硫化物纳米管就被相继发现。但由于制备方法一直没有突破，过渡金属硫化物纳米管的相关研究进展缓慢，大幅度落后于同期发现的碳纳米管。其发展的主要“瓶颈”在于缺乏过渡金属硫化物纳米管的可控生长方法和手性调控策略。

在最新工作中，研究团队首次在实验中引入金纳米颗粒作为催化剂，实现了二硫化钨（WS₂）和二硒化钨（WSe₂）纳米管的直接生长和手性调控。在化学气相沉积成长中，通过反应参数不断调试和探索，发现生长衬底温度依赖的两种生长机制，即相对低温条件下生成单手性角纳米管的界面生长模式，和相对高温条件下生成多手性角纳米管的表面生长模式。同时，袁声军教授理论团队基于第一性原理计算了单手性角和多手性角硫化钨纳米管的电子能带，进一步揭示了电子能带与硫化钨纳米管层数、直径和手性角之间的关系，为理解层间相互作用、曲率效应和手性角与荧光特性之间的关联性提供了理论基础。

本项研究突破了过渡金属硫化钨纳米管过去三十年发展中的“瓶颈”， 同期Nature Materials 新闻和观点栏目（News & Views）特邀过渡金属硫化物纳米管的发现者，以色列魏尔兹曼研究所Reshef Tenne教授撰写了以“The gold ticket to achiral WS₂ nanotubes ”（无手性WS₂纳米管的黄金通行证）为题的评述文章，称“这项研究为过渡金属硫族化合物纳米管的制备和结构可控奠定了基础，将促进对其物理研究和潜在应用的进一步探索。”“这项制备工艺让过渡金属硫族化合物纳米管手性控制成为可能：通过调节反应参数即可实现单手性角纳米管的生长，其中锯齿型和扶手椅型（无手性）纳米管的生长尤为普遍”；“这项工作为实现过渡金属硫族化合物纳米管在任意特定位置处的可控生长奠定了基础，对于其器件设计具有重要意义，如场发射探针、光波导器件和其它相关电学器件等等。”“所发展的方法可推广到其他硫族化合物（TiS2 和TaSe2）纳米管的制备中, 这些纳米管一维超导性质的研究将对发展基于Majorana费米子的量子技术有非常大的应用潜力”。

袁声军教授于2017年入职武汉大学并组建计算物理与复杂系统（CPCS）研究团队，长期从事原创计算物理方法的探索、发展和应用研究。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-023-01590-5