納米線的制備與應用

1、納米線的制備與應用,朱培龍 2014 11 20,定義：,納米線可以被定義為一種具有在橫向上被限制在100納米以下（縱向沒有限制）的一維結構。懸置納米線指納米線在真空條件下末端被固定。典型的納米線的縱橫比在1000以上，因此它們通常被稱為一維材料。,納米線的物理性質,1 力學性質：通常情況下，隨著尺寸的減小，納米線會體現(xiàn)出比大塊材料更好的機械性能。強度變強，韌度變好 2 導電性質：伴隨著機械性能的顯著變化，納米線的電學性能也相對于體材料有著明顯的變化。納米線的導電性預期將遠遠小于體材料。具體原因，在此不再贅述。,納米線的類型,根據(jù)組成材料的不同，納米線可分為不同的類型，包括金屬納米線（如：Ni

2、，Pt，Au等），半導體納米線（如：InP，Si，GaN 等）和絕緣體納米線（如：SiO2，TiO2等）。分子納米線由重復的分子元組成，可以是有機的（如：DNA）或者是無機的（如：Mo6S9-xIx）,納米線的制備方法,在橫向上被限制在100nm以下的一維結構通常稱為納米線。 納米線，作為納米技術的一個重要組成部分，具有其它大塊材料所沒有的獨特的物理化學特性，如量子尺寸效應、表面效應、宏 觀量子隧道效應等，使其在量子器件、納電子器械、場發(fā)射器和 生物分子納米感應器等領域具有廣泛的應用前景，成為當代國際 前沿的研究熱點。自1998年人們利用激光燒蝕法成功制備了大 量的硅納米線之后，納米線的制備技

3、術取得了很大進展。目前比較成熟的制備方法有：1 激光燒蝕法 2 化學氣相沉積法 3熱氣相沉積法、 4模板法 5水熱法 等生長方法,激光燒蝕法,.1激光燒蝕法是利用一束高能激光輻射靶材表面，使表面迅速加熱融化蒸發(fā)、而后冷卻結晶生長的一種方法。其在制備納米線時，在靶材中摻入少量的納米金屬元素如Fe、Au、Ni等1-5，以Ar或N2等作為保護氣體，將其放入高溫石英管中，在一定的溫度和壓力作用下，用激光燒蝕靶材，在出氣口處即可獲得所需的納米線。此時，由于液態(tài)金屬催化劑納米顆粒限制了納米線的直徑，并通過不斷吸附反應物使之在催化劑和納米線界面上過飽和溢出，使得納米線沿一維方向生長,CVD,化學氣相沉積法(

4、CVD)主要是利用所需制備元素的一種或幾種氣相化合物或單質在襯底表面上進行化學反應生成納米材料。 其材料的制備過程包括：氣體的擴散、反應氣體在襯底表面的吸附、表面反應、成核和生長、氣體解吸和擴散揮發(fā)等步驟,熱氣相沉積法,以SiO為原料，Ar為保護氣體，將硅源放入高溫管式爐中加熱至1200，于920950處發(fā)生氣相沉積合成了直徑628nm，長約1mm的硅納米線。研究發(fā)現(xiàn)，產物隨著Ar壓強和SiO升華溫度增大而增大，且在適宜的沉積溫度下其產率高于10mg/h。Feng等人11采用簡單化學氣相沉積法，以Ar為保護氣體，在1200下在置有熱壓靶的石英管內成功獲得了長約幾十到上百微米、直徑為1218nm

5、的硅納米線。研究表明：氣壓和催化劑對納米線的生長起了關鍵性的作用。,水熱法,水熱法合成納米線可以從以下兩個方面入手：(1)利用產物本身晶體的各向異性。在一定條件下，某個晶面快速生長從而生成為納米線，包括一些難溶物的溶解、結晶生成產物。目前研究較多的是鈮酸鹽、釩酸鹽和鎢酸鹽，其產物具有很高的長徑比和良好的均一性，但受產物本身特性的影響，該方法受到限制。 (2)利用模板法輔助生長合成納米線。目前研究主要是利用合適的表面活性劑輔助作為軟模板來合成,納米線的應用,1 制造電子設備：截至2014年，納米線仍然處于試驗階段。不過，一些早期的實驗顯示它們可以被用于下一代的計算設備，納米線交叉可能對數(shù)字計算的

6、將來很重要。2 太陽能轉換: 納米線能夠將太陽光自然聚集到晶體中一個非常小的區(qū)域，聚光能力是普通光照強度的15倍。這有助于提高太陽能的轉換效率，從而使得基于納米線的太陽能電池技術得到真正的提升。3 促進化學反應4 合成纖維5 微電池制造,中國十大納米人,1 張立德 星級：五星 貢獻：把納米概念引入中國的第一人2 錢逸泰 星級：五星貢獻：溶劑熱合成的發(fā)明者之一3 盧柯 星級：五星 貢獻：非晶晶化法制備納米材料的開創(chuàng)者4王中林 星級：五星貢獻：目前世界上納米研究做得最好的五人之一5 范守善 星級：四星 貢獻：碳納米管實用化的本土發(fā)起人之一6王廣厚 星級：四星貢獻：早期中國團蔟物理研究的代表人之一7解思深 星級：四星貢獻：2000年ISI經典論文獎，