因为本人信息闭塞，网友周周希希告诉作者中国（华南理工大学林志伟）和美国（郑铭）合作，报导用DNA修饰单壁碳纳米管，取得重大突破，有可能实现常温超导。制备办法作者不懂，立即关注起结构和改性机理关系。

已有报导中，提到单壁碳纳米管修饰的“晶格结构变化”，使改性的单壁碳纳米管产生新的性能，原有性能得到极大改善。作者不知道这里所说的晶格和结构是什么意思？是指单壁碳纳米管自身结构还是它的聚集态结构。修饰是对单壁纳米管自身，同样也改变了聚集态结构。本文就是和朋友们一起学习分析有关内容。继而探索修饰单壁碳纳米管实现常温超导电性的可能。

确实有报导在精密制造应用和实验中，可使用单根单壁碳纳米管，这时说碳纳米管一定是指管的自身结构。但是多数碳纳米管应用是它的聚集态。测量分析，包括已报导的多种光谱分析和表征，也不是用单根样品。通常说修饰碳纳米管，是对管的自身修饰。自身结构变化了，性能变化了，但我们使用样品测量的结果就是单根管的性能吗？多数使用或测试分析所用的样品是它的聚集态。聚集态结构虽然具有单管的基础性能，但与单管性能不同。而聚集态还可以有不同结抅状态。

以前在报导C60晶体结构时，作者就误会很长时间，说C60结晶以为是它的自身结构，后来才逐渐知道C60晶体是以C60为“球”作紧密堆积形成的晶体结构。C60晶体不超导，KC60结晶超导，K主要不是改变了C60，是改变了晶体成分和晶体结构。而现在修饰碳纳米管确实改变了它自身结构状态。单壁碳纳米管可以看成石墨分子“片”演变的“管状高分子“，它的聚集态应进入高分子结构领域。把它的结构状态分两个层次，一个是碳纳米管自身结构，相当于聚合物分子链结构，现在讲的碳纳米管结构修饰相当于高分子链接枝或缠绕。另一个是它的聚集态结构。相当于分子链排布的结构。可以是有序无序，对应着高分子“结晶”和“非晶”。有序无序在同一“晶区”不同方向共存，即对应着高分子二维方向“结晶”，一维方向“非晶“。在实用聚合物中，上述不同结构状态共存。修饰不但改变单壁碳纳米管结构，也必将改变其聚集态结构。

图（1），单根单壁碳纳米管模型图

（一），单根单壁碳纳米管结构

图（1）所示是理想的单根单壁碳纳米管结构图。

其结构是石墨分子无缝卷筒。以卷曲的“二维晶格”考虑，管的长轴方向可以取作“二维晶格”的a轴（类比平面石墨分子片，即石墨烯。）图（2）中标a1。“二维晶胞”选取在连结坐标原点的左下角给出，

图（2），石墨烯结构晶格晶胞选取

b轴图中标a2。与纳米管垂直截面成30度角倾斜，与a轴成60度角。形成曲面“二维晶格”，如同石墨分子片结构，一个“晶胞”有两个碳原子。这样卷成的碳纳米管性能不但与石墨不同，也与石墨烯不同。因圆筒形整体和对面间发生了相互作用，管越细这种作用会更强烈。

单壁碳纳米管修饰改性，现在看到的不是把管上少量碳原子替换，而是在管壁上“接枝”或“缠绕”上有机分子，包括高分子。图（3〉给出的是有报导的一种改性模型，用的是卟啉金属（金属可以是铜、铁、锌、锰、镍、锡、钴等）。等间距“接枝”在单壁碳纳米管外壁上。

图（3），卟啉修饰单壁碳纳米管模型图

中国（华南理工大学林志伟）和美国（郑铭）合作，最近报导将DNA缠绕在单壁碳纳米管上实现改性，这种缠绕对单壁碳纳米管形成螺旋式的“晶格”畸变，螺旋式“超晶格”，螺旋式“晶格钉扎”。因为没能拿到这种修饰单壁碳纳米管模型图，不敢用作例证分析。

从卟啉金属修饰后碳纳米管模型图分析，见图（3），修饰单壁碳纳米管有两个层次改变了结构，一是使管壁等间距发生畸变，在管轴方向形成一列长周期，对应“晶体结构超晶格”。

另一个层次是管上接枝的卟啉金属这个异类分子出现，对单壁碳纳米管结构性能也会有很大影响。

（二），单壁碳纳米管的聚集态结构状态

它的聚集态结构作者没见过报导。只好借用两方面知识。一个是C60结晶；另一个是链状高分子聚集态。

由于C60分子近以于球，它可以像金属原子那样以等径球密堆积方式结晶，形成三维晶体。现在见到的主要结晶物相有两种。而单壁碳纳米管类似长的空心筒。就像高分子链一样，要有序首先要使等径长圆筒在轴方向“一顺”起来，即平行排列，但没有形成排列周期性。这种状态无论按原子考查还是按分子（单壁碳纳米管）考查各个方向都不具有周期性，但有很高的取向性。

假定单壁碳纳米管半径相同，如果管在横截平面上周期性排起来。由于横截单壁等径纳米管就昰等径圆，必将形成二维紧密堆积，同等径球二堆紧密堆积一样，一根管周围等同环境有六根管。这样排列的单壁碳纳米管在垂直管轴的平面上具有了二维周期性，即二维晶格，结构基元是碳纳米管，类似于高分子结晶，分子链排列的二维晶格。在第三维方向，即链轴方向，相当于三维晶体c方向，结晶高分子在这个方向很难形成晶体周期。因为长长分子链，长短不等，缺陷变形都会存在，既使分子链方向存在很好的等同周期，也会因高低不同，很少可能形成三维晶体晶格的c周期。相比之下，单壁碳纳米管会好些，因为管直，圆筒柱对称性好，没有侧链。如果长度又相同或成倍数关系，在轴方向就可能实现周期性，形成以管为结构基元的三维晶体。如不满足这一条件也没有可能形成第三维周期性。无论用什么办法改性单壁碳纳米管，都会对这样聚集态结构状态产生改变，也是可能影响性能变化的不可忽视因素。，

对比高分子的非晶态，碳纳米管有同样问题。高分子两相模型在特定条件下，是可以存在。这时它的非晶只是指”乱线团模型”。这个认识在实用高分子中就不是这样。实用髙分子多数非晶态在“晶区”某一方向呈现。当横截面作周期性排布时，在平行链方向高低不同，很难形成周期性。在这个方向（c方向）看过去就是无序状态。这部分非晶不属于“乱线团”模型，在X射线衍射图中显示非晶，统统​归为“乱线团”模型状态，並依此计算结晶度是错误的。高分子在一个“晶区”可以结晶非晶共存。二维方向结晶，一维方向非晶。

将上述说明高分子聚集态结构状态认识，可搬到单壁碳纳米管上，即纳米管“管筒乱堆”，对应高分子“乱线团”非晶，也可以平行排起来横截面无序，取向了，还是非晶。最后就是横截面二维周期性形成，具有二维晶格（结晶），而沿管的轴向（c方向）看呈现的是无序，还是非晶（方向非晶态）

（三），对修饰单壁碳纳米管可能在常温超导的判断

可以认为，修饰单壁碳纳米管可能实现更高温度超导。它本身遗传了石墨烯导电“基因”，自身晶格钉扎利害，在管轴方向已比石墨烯应有更好的导电性。现在报导的各种修饰改性使单壁碳纳米管产生点分布畸变或“超晶格”，必将更严重钉扎晶格振动，有利于在更高温度晶格停止振动。有机分子的“接枝”又将单壁碳纳管形成不同分隔，呈现电子无阻的畅通道路，实现较高温度电阻为零，

回过头来再看中国（华南理工大学林志伟）和美国（郑铭）合作用DNA修饰单壁碳纳米管，尽管没看到模型图，通过叙述也可以想象，真是更上一层楼，是非常巧妙地利用DNA长链螺旋性，缠绕碳纳米管，这样修饰太强大，太有独创性了。比卟啉金属沿管长轴布点修饰强太多了，常温超导希望非常大。理由是：DNA螺旋缠绕修饰碳纳米管，等价全管纵向、横向布下“晶格”畸变。即在管上取任意一点，作与管轴的平行线，与DNA螺旋链相交点都排成平行于管轴的点阵列，实现全管纵横布满钉扎点。有希望通过这种结构复合状态，常温下就能钉扎死晶格振动，实现常温无阻导电，呈现超导电性。

作者判断，如果将石墨烯片用合适的有机分子片隔成交替排布，钉扎住石墨烯晶格振动，又保留导电石墨层，应有高的超导转变温度，不敢说常温超导。进而推理其它无机物和有机物巧妙复合将会产生一大类功能材料。

总之，从上述单壁碳纳米管修饰攺性可以进一步证明，导电的是电子，但决定超导转变温度的是晶体结构和晶格，或者干脆说是结构状态。作者不懂不会各种修饰、剪裁，但他们用有机物修饰碳纳米管，走上的就是阻止“晶格”振动，保留电子通道，实现在较高温或常温下晶格振动被钉扎住，这种钉扎力量之强大超出人们想象，呈现超导，而不是走的电子态道路。常温超导可能性大增。也就是说通过结构自身复合作用，使导电材料在常温条件下形成一维二维或三维无晶格振动通道。呈现常温超导。

发言结束，和朋友们共同思考，向在第一线作研究工作的朋友们表示敬意。