納米線的制備與應(yīng)用

1、納米線的制備與應(yīng)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(jié)構(gòu)。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(zhì),1 力學(xué)性質(zhì)：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(dǎo)電性質(zhì)：伴隨著機械性能的顯著變化，納米線的電學(xué)性能也相對于體材料有著明顯的變化。納米線的導(dǎo)電性預(yù)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(dǎo)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(fù)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(jié)構(gòu)通常稱為納米線。 納米線，作為納米技術(shù)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(xué)特性，如量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏 觀量子隧道效應(yīng)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(yīng)器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，成為當(dāng)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(shù)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(xué)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(jié)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(yīng)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(xué)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(zhì)在襯底表面上進行化學(xué)反應(yīng)生成納米材料。 其材料的制備過程包括：氣體的擴散、反應(yīng)氣體在襯底表面的吸附、表面反應(yīng)、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(chǎn)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(chǎn)率高于10mg/h。Feng等人11采用簡單化學(xué)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(nèi)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(guān)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(chǎn)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(jié)晶生成產(chǎn)物。目前研究較多的是鈮酸鹽、釩酸鹽和鎢酸鹽，其產(chǎn)物具有很高的長徑比和良好的均一性，但受產(chǎn)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(yīng)用,1 制造電子設(shè)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(shè)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(zhuǎn)換: 納米線能夠?qū)⑻柟庾匀痪奂骄w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(zhuǎn)換效率，從而使得基于納米線的太陽能電池技術(shù)得到真正的提升。3 促進化學(xué)反應(yīng)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(jīng)典論文獎，