据最新一期《科学》杂志报道，日本东京大学领导的研究团队利用氮化硼（BN）纳米管作为“模板”，成功制备出直径仅1纳米、约为人类发丝十万分之一的单壁二硫化钼（MoS2）半导体纳米管。这是迄今全球最小的半导体纳米管，不仅验证了几十年前关于超细材料电子特性的理论预测，也为下一代微型电子器件研发提供了新思路。
碳纳米管曾因优异的力学和电学性能受到广泛关注，但其原子结构的细微差异会显著影响导电特性，给晶体管应用带来挑战。相比之下，MoS2是一种天然半导体材料，在半导体电子器件、高灵敏度传感以及量子尺度物理研究等领域具有广阔前景。然而，随着纳米管直径不断缩小，其结构稳定性和制备难度急剧增加，因此获得超细且结构可控的MoS2纳米管一直是材料科学领域的重要挑战。
为突破这一限制，研究团队通过在BN纳米管内部的狭窄空间进行化学反应，合成了直径仅1纳米、具有明确原子结构的单壁MoS2纳米管。他们表示，这种受限空间使原本难以形成的超细MoS2纳米管得以生长，并促进了原子有序排列，从而获得结构明确且高度均一的材料。
研究发现，随着纳米管直径的减小，其带隙会随之降低，这一结果证实了25年前提出的理论预测。
传统纳米管制备方法通常只能获得直径大于10纳米的多壁纳米管，且原子结构往往难以精确控制。而在纳米尺度下，即使极其微小的结构差异也可能显著影响材料性能。因此，实现原子级结构控制，对于未来器件应用至关重要。
现有半导体技术在器件微缩过程中难以保持结构完美，缺陷影响显著，而碳纳米管也存在类似问题。MoS2纳米管在尺寸控制和原子结构一致性方面具有潜在优势，有望为构建超小半导体沟道提供新方案。
不过，这一成果距离实际应用仍有一定距离。目前制备出的纳米管长度仅为数百纳米。下一步，研究团队计划将其长度提高至约1微米（即1000纳米），并尝试利用这一方法制备其他无机纳米管材料，包括磁性材料和超导材料。
