单⼀⼿性碳纳⽶管的宏量制备是构建⾼速、低功耗碳基电⼦、光电⼦器件的前提和关键。碳纳⽶管由于其极⾼的载流⼦迁移率、结构可调的带隙和纳⽶级的尺⼨，被认为是后摩尔时代制备⾼性能电⼦器件的理想材料。然⽽前期的研究表明，不同碳纳⽶管即使微⼩的结构差异（⽐如相同直径，不同⼿性⻆）也会导致其巨⼤的光、电性质差异，⽽且不同结构碳纳⽶管之间还会发⽣光电耦合效应。
⽣⻓制备的不同结构碳纳⽶管混合物严重阻碍了其性质研究及器件应⽤。因此，单⼀⼿性碳纳⽶管规模化制备是碳纳⽶管领域⼀直以来追求的⽬标。然⽽⽬前为⽌，⽆论是⽣⻓还是分离，单⼀⼿性碳纳⽶管的规模化制备仍然⾯临着巨⼤的挑战。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼先进材料与结构分析实验室A05组刘华平研究员团队⻓期致⼒于单⼀⼿性碳纳⽶管的分离制备。
早在2011年他们⾸次将凝胶⾊谱法应⽤于单⼀⼿性碳纳⽶管的分离制备，随后他们发展了多种分⼦调控技术，实现了20余种单⼀⼿性碳纳⽶管甚⾄镜像体的分离。近年他们通过⼆元表⾯活性剂体系与温度协同调控，实现了多种近锯⻮型单⼀⼿性碳纳⽶管次毫克量级分离。然⽽这样的产量仍然⽆法满⾜碳纳⽶管的实际应⽤需求。
最近，该团队博⼠后杨德华在刘华平研究员指导下，发现凝胶⾊谱法分离碳纳⽶管⼿性结构的过程中，增加碳纳⽶管浓度，有利于促进其从流动相输运到凝胶表⾯，增强其在凝胶上的吸附，进⽽增加碳纳⽶管的分离效率和分离产量。为了解决这⼀关键科学问题，他们发展了⼀种再分散技术，通过超声分散-离⼼除杂-再分散过程，将单分散碳纳⽶管溶液的浓度从0.19毫克/毫升增加到了约1毫克/毫升。
利⽤⾼浓度碳纳⽶管的分散液作为⺟液，单⼀⼿性碳纳⽶管的分离效率和产量提⾼6倍以上，实现了多种单⼀⼿性碳纳⽶管毫克量级分离。该技术同样适⽤于低成本的碳纳⽶管/⽯墨烯杂化物原材料。
利⽤这种原材料的⾼浓度分散溶液，单⼀⼿性碳纳⽶管的分离产量提⾼⼀个数量级以上，达到次毫克量级。通过⽣命周期和技术经济评估，利⽤⾼浓度单分散碳纳⽶管溶液作为⺟液分离单⼀⼿性碳纳⽶管，在能耗和成本⽅⾯可以减少80-90%。因此⽬前的分散和分离策略为单⼀⼿性碳纳⽶管产业化分离提供了重要途径。