新納米結構的探索是近年來物理、化學、材料等領域的研究熱點之一。中科院物理所王恩哥小組在多年從事CVD方法制備輕元素納米結構的基礎上，用自行研制的微波等離子體CVD系統(tǒng)在鐵針尖上成功合成了一種新納米結構———管狀石墨錐，并第一次成功地報道了對納米管狀結構手性可實現(xiàn)控制的結果。
　　為了進一步確定這種特殊結構，博士生張廣宇同學赴德國夫瑯和夫研究所在姜辛博士的指導下，進行了仔細的電鏡分析。研究發(fā)現(xiàn)，新的納米結構的外形呈多棱錐狀，錐的中心是一個空管。錐的頂部直徑2－20個納米，而底部直徑可達1微米。更加令人驚奇的是所有的石墨層具有全同的手性—zigzag型。由于這種獨特的錐狀結構，它可能會在掃描探針顯微學、場電子發(fā)射器件、納米加工以及生物化學等領域有廣泛的應用前景。與相同長度的碳納米管相比，管狀石墨錐具有極其優(yōu)越的徑向機械強度和穩(wěn)定性，可以作為理想的掃描探針的針尖、納米機械壓頭和場發(fā)射材料。錐內的小孔徑通心管（幾個到幾十個納米）又可以作為儲存和輸運液態(tài)物質的納米通道。特別重要的是，石墨錐的底部尺寸達到了微米量級，它可以用今天的微加工技術直接操作，是制作單個納米器件非常理想的材料。
　　二十世紀九十年代初發(fā)現(xiàn)的碳納米管是由石墨層卷成的同心管。根據(jù)層數(shù)的多少，可以把它們分成單壁管和多壁管。不同的卷曲方式會導致不同手性�？茖W家們通過分析多壁碳管的電子束衍射數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)同一根管中不同層的手性是沒有什么規(guī)律的，只有很少數(shù)的一些石墨層可能具有相同的手性。理論計算和實驗結果都證明，石墨層的手性是影響納米管的電子結構及其性質的關鍵因素。因此，如何控制納米管的手性，一直是人們面臨的重要挑戰(zhàn)之一。
　　該項目得到了中科院知識創(chuàng)新工程、國家自然科學基金委“創(chuàng)新研究群體”基金、重點基金及國家科技部973及863項目的資助。