纳米线的制备与应用

1、纳米线的制备与应用,朱培龙 2014 11 20,定义：,纳米线可以被定义为一种具有在横向上被限制在100纳米以下（纵向没有限制）的一维结构。悬置纳米线指纳米线在真空条件下末端被固定。典型的纳米线的纵横比在1000以上，因此它们通常被称为一维材料。,纳米线的物理性质,1 力学性质：通常情况下，随着尺寸的减小，纳米线会体现出比大块材料更好的机械性能。强度变强，韧度变好 2 导电性质：伴随着机械性能的显著变化，纳米线的电学性能也相对于体材料有着明显的变化。纳米线的导电性预期将远远小于体材料。具体原因，在此不再赘述。,纳米线的类型,根据组成材料的不同，纳米线可分为不同的类型，包括金属纳米线（如：Ni

2、，Pt，Au等），半导体纳米线（如：InP，Si，GaN 等）和绝缘体纳米线（如：SiO2，TiO2等）。分子纳米线由重复的分子元组成，可以是有机的（如：DNA）或者是无机的（如：Mo6S9-xIx）,纳米线的制备方法,在横向上被限制在100nm以下的一维结构通常称为纳米线。 纳米线，作为纳米技术的一个重要组成部分，具有其它大块材料所没有的独特的物理化学特性，如量子尺寸效应、表面效应、宏 观量子隧道效应等，使其在量子器件、纳电子器械、场发射器和 生物分子纳米感应器等领域具有广泛的应用前景，成为当代国际 前沿的研究热点。自1998年人们利用激光烧蚀法成功制备了大 量的硅纳米线之后，纳米线的制备技

3、术取得了很大进展。目前比较成熟的制备方法有：1 激光烧蚀法 2 化学气相沉积法 3热气相沉积法、 4模板法 5水热法 等生长方法,激光烧蚀法,.1激光烧蚀法是利用一束高能激光辐射靶材表面，使表面迅速加热融化蒸发、而后冷却结晶生长的一种方法。其在制备纳米线时，在靶材中掺入少量的纳米金属元素如Fe、Au、Ni等1-5，以Ar或N2等作为保护气体，将其放入高温石英管中，在一定的温度和压力作用下，用激光烧蚀靶材，在出气口处即可获得所需的纳米线。此时，由于液态金属催化剂纳米颗粒限制了纳米线的直径，并通过不断吸附反应物使之在催化剂和纳米线界面上过饱和溢出，使得纳米线沿一维方向生长,CVD,化学气相沉积法(

4、CVD)主要是利用所需制备元素的一种或几种气相化合物或单质在衬底表面上进行化学反应生成纳米材料。 其材料的制备过程包括：气体的扩散、反应气体在衬底表面的吸附、表面反应、成核和生长、气体解吸和扩散挥发等步骤,热气相沉积法,以SiO为原料，Ar为保护气体，将硅源放入高温管式炉中加热至1200，于920950处发生气相沉积合成了直径628nm，长约1mm的硅纳米线。研究发现，产物随着Ar压强和SiO升华温度增大而增大，且在适宜的沉积温度下其产率高于10mg/h。Feng等人11采用简单化学气相沉积法，以Ar为保护气体，在1200下在置有热压靶的石英管内成功获得了长约几十到上百微米、直径为1218nm

5、的硅纳米线。研究表明：气压和催化剂对纳米线的生长起了关键性的作用。,水热法,水热法合成纳米线可以从以下两个方面入手：(1)利用产物本身晶体的各向异性。在一定条件下，某个晶面快速生长从而生成为纳米线，包括一些难溶物的溶解、结晶生成产物。目前研究较多的是铌酸盐、钒酸盐和钨酸盐，其产物具有很高的长径比和良好的均一性，但受产物本身特性的影响，该方法受到限制。 (2)利用模板法辅助生长合成纳米线。目前研究主要是利用合适的表面活性剂辅助作为软模板来合成,纳米线的应用,1 制造电子设备：截至2014年，纳米线仍然处于试验阶段。不过，一些早期的实验显示它们可以被用于下一代的计算设备，纳米线交叉可能对数字计算的

6、将来很重要。2 太阳能转换: 纳米线能够将太阳光自然聚集到晶体中一个非常小的区域，聚光能力是普通光照强度的15倍。这有助于提高太阳能的转换效率，从而使得基于纳米线的太阳能电池技术得到真正的提升。3 促进化学反应4 合成纤维5 微电池制造,中国十大纳米人,1 张立德 星级：五星 贡献：把纳米概念引入中国的第一人2 钱逸泰 星级：五星贡献：溶剂热合成的发明者之一3 卢柯 星级：五星 贡献：非晶晶化法制备纳米材料的开创者4王中林 星级：五星贡献：目前世界上纳米研究做得最好的五人之一5 范守善 星级：四星 贡献：碳纳米管实用化的本土发起人之一6王广厚 星级：四星贡献：早期中国团蔟物理研究的代表人之一7解思深 星级：四星贡献：2000年ISI经典论文奖，