ACS Nano文獻導讀：重新認識特斯拉線圈——利用特斯拉線圈制造能夠移動納米材料的場
電泳是大家較為熟悉的一種現象，也就是帶電顆粒會在電場作用下，向著與其電性相反的電極移動。科學家們曾經研究用電場移動物體，但僅限于物體很小且移動距離超短。最近科學家們發現一種特斯拉線圈產生的力場可以大規模遠距離地移動碳納米管。
萊斯大學的科學家們發現特斯拉線圈產生的這種強力場可以使碳納米管自組裝成線型，并將這種現象命名為“特斯拉電泳”（Teslaphoresis）。其原理是通過碳納米管的正負電子輕微震蕩將碳納米管束縛在一起形成長線狀，產生類似牽引光束的效應。
萊斯大學的研究人員認為不只是碳納米管，其他種類的納米材料也應該會產生這樣的現象。而更令人興奮的是，這種現象剛被發現，中間還有很多未知的物理化學原理等著我們去研究探索。
圖文導讀：
圖一 特斯拉電泳系統 (TEP)
圖a是TEP系統的示意圖，其中初級線圈制造了磁場區（B區域），該磁場會和次級線圈發生感應耦合從而產生了終止于中空圓盤狀天線處的高電壓射頻信號。從天線處指向自由區的梯度電場（E區域）創造了TEP力場，該立場可以使碳納米管極化并自組裝成線狀。
圖b是通過邊界元法計算天線周圍的準靜態電勢場圖。黃線代表等電位電勢，紅色到藍色的漸變分別代表最高電勢到最低電勢。綠線表示自天線處產生的電場力沿著該電場衰減方向。
圖c是天線處產生的TEP力場?E2的邊界元計算圖（綠色虛線）。最靠近天線且被夾在透明處的是高E2區域 。每一條黃色等電勢線代表E2從最高值以10%遞減（從紅色漸變到藍色）。
圖二是TEP使碳納米管自組裝成長線狀。
圖a是TEP系統，包括一個聚四氟乙烯盤子，盤子里有泊洛沙姆液體（聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物）和約.01mg的碳納米管粉末。放大區是碳納米管粉末自組裝并雙向長成10cm長線的時間延時圖，該過程發生在30w的TEP力場下。比例尺是2cm。
圖b：線型碳納米管生長方向由一個相距10cm遠的接地帶電金屬板（圖中未出現）控制。當金屬板位于右上角，生長方向如左圖所示；當金屬板位于右下角，如右圖所示。比例尺是3cm
圖c：40s內碳納米管線自組裝最遠距離達到離天線30cm。
圖三是TEP自組裝碳納米管線的特性。
圖a是TEP自組裝的碳納米管線的電流-電壓曲線，計算出其電阻（斜率）大約是20 kΩ。
圖b是TEP自組裝碳納米管線的拉曼光譜，表現出碳納米管的低缺陷特性。λex = 633 nm。
圖c是在聚合物中有一個對角裂縫的碳納米管線的低倍率SEM照片。標尺是25μm。
圖d是圖c中裂縫的高倍率SEM放大照片。標尺是1μm。
圖四是TEP場作用下自組裝并無線供能的碳納米管-LED電路。
圖a是在泊洛沙姆溶液中的兩個綠色LED燈，碳納米管沉積在左邊LED1的兩個電極和右邊LED2的一個電極處。
圖b：在30W的TEP場下，碳納米管自組裝成線型并從中獲得射頻能量從而點亮了LED1燈。
圖c：在0.5s時，TEP場形成了連接LED1和LED2的碳納米管線。
圖d：在1s時，碳納米管線充分延伸并從近場中獲得更多的電能，使LED燈更亮。所有標尺都是1cm。
圖五是TEP使碳納米管定向自組裝成宏觀線列。
圖a是在50W TEP場下泊洛沙姆包裹的碳納米管在顯微鏡載玻片上自組裝形成肉眼可見的納米管線（時間為20min）。標尺是0.5cm。
圖b是干燥液滴中間的碳納米管線行列圖片。標尺是60μm。
圖c是干燥液滴邊緣行列分岔的圖片。標尺是110μm。
圖d是10μm厚、行間距約為30μm的碳納米管線的近紅外光致發光顯微鏡圖像。標尺是90μm。
圖e是直徑為1μm的碳納米管線的近紅外光致發光顯微鏡圖像。標尺是30μm。
圖f是大直徑（約85μm）碳納米管線的近紅外光致發光顯微鏡圖像，它是由多個小直徑碳納米管線聚合組裝而成。標尺是30μm。
圖六是TEP定向碳納米管線形成機理和獨立碳納米管與TEP場方向的對比分析。
圖a：獨立的碳納米管在沒有TEP力場的懸浮液中隨機取向。
圖b：每一個碳納米管被TEP場極化并旋轉排列成電場方向。
圖c：碳納米管頂部之間的偶極吸引力使碳納米管排成高縱橫比的鏈。
圖d：相鄰鏈間的偶極子-偶極子排斥使自組裝碳納米管線之間具有相等的平行間距。
圖e：直方圖表明大部分碳納米管取向都被TEP場校準成±20°以內。藍色是有TEP場的高斯擬合，灰色是沒有TEP場的高斯擬合。注意由于對照樣品（CTRL）是隨機分布，所以其擬合是一個常數。S是每種樣品的序參量。
文獻鏈接：http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.6b02313
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