如何实现单壁碳纳米管的管径与手性控制是其能否应用的瓶颈问题，尤其是在未来纳米电子器件中的应用。刘忠范、张锦教授等通过有效调控化学气相沉积生长单壁碳纳米管的生长过程，在其手性调控生长方面取得突破。沿单根纳米管轴向制备出金属－金属、半导体－半导体、金属－半导体等各种分子内纳米结。这也是从单一催化剂粒子出发制备异径单壁碳纳米管（如图一所示）的首次报道。部分结果发表在Nature Materials （2007,6(4),283-286）上。

当碳纳米管发生形变时，其键长、键角和构型会发生变化，这种变化势必会影响其性质。这种结构与性质的相关性是一个基础的科学问题。刘忠范、张锦教授等以超长单壁碳纳米管为研究对象，利用AFM操纵和共振拉曼光谱方法系统深入地研究了碳纳米管的弯曲和扭转形变特性以及形变对能带结构的影响，得到以下结果：

1）发现了碳纳米管在弯曲过程中的两种屈曲行为和“双尺寸效应”的存在，部分结果发表在Nanoletters （2007, 7, 143-148）上；

2）首次从实验上证明了扭转形变下单壁碳纳米管能带结构的变化方向与碳纳米管的手性相关，部分结果发表在Nanoletters（2007, 7, 750-753）上。