元素百科介绍了高性能半导体性碳纳米管分离纯化的研究进展。单壁碳纳米管（SWCNTs）具有优异的电荷传输性能、良好的溶液加工和高灵活性、优异的机械性能、高导热性、优异的机械稳定性和化学稳定性，广泛应用于透明导电膜电极、薄膜晶体管、逻辑电路、柔性可穿戴电子设备、化学和生物传感器、超级电容器和太阳能电池等电子设备和光电子设备。薄膜晶体管以SWCNTS为有源层材料，具有优异的电学性能、特点尺寸小、稳定性好、散热快、运行频率高等特点，具有优异的设备性能和巨大的应用开发潜力。
目前，商用SWCNTS通过大规模制备获得，是M-SWCNTS和不同手性和管径的SWCNTSs-SWCNTS的混合物。大管径半导体单壁碳纳米管是实现高性能电子器件和光电子器件性能最有效的方法。共轭聚合物包覆法是选择性分离半导体单壁碳纳米管的有效方法。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所马昌期研究团队与赵建文研究团队合作，设计合成了一系列非线性聚合物PDPB5T，可高效分离高纯度半导体单壁碳纳米管，并采用分离墨水制备了性能优异的晶体管设备。
由于聚合物具有分子量多分散、分子结构不明确的特点，聚合物的分子量对单壁碳纳米管的分散和分离有很大的影响，因此设备应用中选择分离的单壁碳纳米管容易出现批次差异，在一定程度上限制了其实际应用。有机小分子批次间重复性差，但有机小分子材料分子量小，有机小分子与单壁碳纳米管之间π-π单壁碳纳米管墨水的储存稳定性较差，相互作用较弱，导致有机小分子分散。为了实现单壁碳纳米管的稳定分散，往往需要大量的分散剂，大量分散剂的引入对后续设备的性能有一定的影响。
近日，马昌研究团队和赵建文研究团队进一步利用可控合成的方法，制备了具有聚合物高分离效率和小分子批间重复性的分支结构的共轭化合物，并利用这种树形化合物进行了SWCNT的选择性分离研究。结果表明，与线性化合物相比，三维分枝化合物具有更强的SWCNT分散能力。这与树枝化合物周围的多个功能单元相结合，从而获得更强的分子相互作用能力。碳纳米管薄膜晶体管由树形化合物分离的半导体单壁碳纳米管墨水和印刷而成，高达57cm2 V-1 s-1.开关比高达106，亚阈值摆幅为87-100mv dec-1。同时，由于其分子结构清晰，树形化合物和半导体单壁碳纳米管复合物具有更好的批次重复性和油墨储存稳定性。研究表明，结构清晰的分支结构化合物是一种理想的单壁碳纳米管分离材料，由于化合物具有清晰的化学结构，可以通过化学切割方法在不同位置进行精确可控的功能装饰，成为研究材料结构性能的优越模型化合物。
Advanceded在线发表研究成果 Functional 在Materials上，申请了3项发明专利和1项PCT专利。该研究项目得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿研究项目、中国科学院战略试点项目和苏州纳米研究所自有项目的支持。
