先进结构技术研究院陈少华教授课题组通过数值仿真，提出了缺陷及掺杂可控纳米碳管自组装制备的新方法，为合理实现和调控纳米碳管半导体性能提供了可能。相关成果2015年9月发表在纳米科学领域主流期刊Nano Research（8卷，2988-2997页）

　　图1 缺陷及掺杂任意分布的石墨烯条带自组装为纳米碳管

　　图2 缺陷规则排列的石墨烯条带自组装为缺陷可控的纳米碳管，缺陷过多，则自组装失败

　　图3 硼、氮异质原子规则掺杂的石墨烯条带自组装；蓝色原子代表硼，红色代表氮。

　　纳米碳管可以通过调整其缺陷位置、缺陷类型及掺杂其他原子来调控其物理和化学性能。直接在一维纳米碳管上控制缺陷及掺杂相当困难，但在二维石墨烯片上制备缺陷及掺杂的可控技术及将石墨烯片剪裁为尺寸可控的石墨烯条带技术已经存在。课题组应用数值仿真的方法，研究了含缺陷或异质原子掺杂的石墨烯纳米条带在辅助纳米碳管内的自组装行为，研究发现：一定的温度控制下，可以通过缺陷规则排列的石墨烯条带自组装为缺陷可控的纳米碳管，但石墨烯条带内缺陷的原子份数亦直接影响缺陷可控纳米碳管能否成功自组装，当石墨烯条带内缺陷原子份数过大，势必降低石墨烯条带的弯曲刚度，引发自组装失败，类似于软纸或硬纸能否卷成圆筒的力学机理；同样掺杂异质原子的石墨烯条带亦能很好地通过自组装形成掺杂可控的纳米碳管。自组装形成缺陷及掺杂可控纳米碳管的手性也可通过石墨烯条带宽度及辅助纳米碳管的半径得到有效预测。该研究为实现纳米碳管金属及半导体特性的有效调控提供了一种新方法。