墨尔本大学纳米科学实验室的显微镜。资料来源:墨尔本大学的加文·米切尔和米歇尔·高夫

碳纳米管是科学界最保守的秘密之一。

这些微小的人造材料拥有非凡的特性——它们是人类能创造的最黑暗的材料，它们吸收光线非常好，可以产生热能，它们能够模仿自然，帮助身体对抗细菌。

澳大利亚和中国的研究人员发现了一种更便宜、更简单的方法来组织大量的碳纳米管，可能为世界各地更多的科学家使用它们开辟了许多新途径。

碳纳米管通常是通过碳源和纳米级金属催化剂(如铁、镍和钴)的化学过程在材料表面生长的。

用辉光放电等离子体垂直生长纳米管，形成纳米森林。

预定义的纳米管模式需要催化剂模板。通常，制作这样的模板需要一种昂贵而复杂的工艺，即光刻。

光刻技术在微电子等高度复杂的行业中是合理的，但在大规模、低技术应用中需要更廉价的替代品。

现在，科学家们展示了一种不需要光刻就可以组装和排列强大的碳纳米管集合的替代方法。

该团队来自华南师范大学、ARC卓越激子科学中心和墨尔本大学多尔蒂研究所。他们的研究发表在《纳米技术》杂志上。

Eser Akinoglu博士说:“我们想用碳纳米管覆盖医疗植入物，模仿昆虫翅膀的抗菌特性，拥有一种可以杀死细菌的机械结构，同时希望能促进骨细胞(成骨细胞)的生长。”

“主要想法是模仿昆虫翅膀上的结构，通过机械动作杀死细菌，不涉及抗生素化学物质。”

研究人员依靠“去湿”过程以一种特殊的方式组织镍催化剂颗粒。脱湿是流体，在这种情况下是熔化的金属，从表面缩回。

当加热作用于二氧化硅纳米球层上的一层金属薄膜时，金属岛就形成了。二氧化硅纳米球层作为模板，形成了纳米级镍岛的精确排列。

二氧化硅颗粒的直径决定了六边形纳米管排列的“间距”，而金属薄膜的厚度影响镍岛的宽度，而镍岛的宽度又决定了最终碳纳米管的宽度。

最后，纳米管的长度取决于它们的生长长度。

采用这种方法，可以选择纳米管的所有几何参数，而不需要昂贵的光刻。

Eser说:“通常情况下，你需要使用光刻技术来制作模板。

“这可能是光、x射线或电子束。我们在这里所做的，消除了所有这些需求。这是一种更简单的方法，让这些碳纳米管以周期性的、预定义的模式生长。这是第一次在不采用光刻技术的情况下生长碳纳米管的周期性阵列。”

由此产生的碳纳米管不溶于水，结构类似于自然界中发现的结构，这意味着它们可以帮助创造仿生设备——通过模仿自然界中发现的事物来解决复杂问题的工具。

其中一个例子就是“莲花效应”，即植物的自我清洁能力是由其叶子内部的纳米结构决定的。

研究人员现在将试图发现碳纳米管阵列是否真的能够杀死威胁医用植入物的细菌。