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wuxijiang新蟲(chóng) (初入文壇)
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[交流]
0.5維納米材料——納米科技的新領(lǐng)域 已有12人參與
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http://www.materialsviewschina.com/2014/09/0-5-wei-na-mi-cai-liao-na-mi-ke-ji-di-xin-ling-yu/ 相對(duì)于微觀和宏觀材料，納米材料具有迥然不同的特異屬性，從而不但使其在科研方面是研究物質(zhì)在納米束縛下性質(zhì)變化規(guī)律的理想對(duì)象，同時(shí)也被廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活。當(dāng)材料在三維長(zhǎng)度中的一維或者多維在納米尺度（通常是小于100納米）具有納米束縛時(shí)，增強(qiáng)的表面能和量子效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重改變材料的基本屬性。迄今為止，納米材料按納米束縛的維度可分為0維材料（材料三維度都在納米尺寸，納米束縛存在于三個(gè)維度），1維材料（材料兩維度在納米尺寸），和2維材料（材料一個(gè)維度在納米尺度），分別對(duì)應(yīng)于納米顆粒，納米線/納米管，以及納米薄膜。納米顆粒被廣泛用于生物熒光成像，納米涂料技術(shù)；納米線/納米管被用于制作納米電子器件以及與高分子材料形成高強(qiáng)度的復(fù)合材料；納米薄膜，如石墨烯等，在超級(jí)電容，透明電極等等方面都開(kāi)始了重要應(yīng)用。 由于納米束縛的維度不同，相同材料，不同尺度，卻具有迥然不同的性質(zhì)，目前為止，有關(guān)于0維，1維，2維納米材料的研究和應(yīng)用都限制在同一維度之內(nèi)，彼此之間在科研和應(yīng)用領(lǐng)域互相獨(dú)立。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，原來(lái)基于微米薄膜技術(shù)的集成電子元件的加工已經(jīng)到了20納米以內(nèi)，為了進(jìn)一步縮小元件體積，提高集成芯片的性能，近期以Intel 公司為主導(dǎo)，研制成功了三維半導(dǎo)體晶體管，進(jìn)一步突破了硅基半導(dǎo)體元件的尺寸極限，使半導(dǎo)體集成芯片元件的小型化得以持續(xù)。按材料尺度分，每個(gè)三維半導(dǎo)體晶體管都是一個(gè)介于0維和1維之間的納米材料。然而，在這一中間維度的相關(guān)材料屬性規(guī)律卻從未被研究和掌握。  近日，美國(guó)阿拉巴馬大學(xué)宋金會(huì)教授帶領(lǐng)其博士研究生江誠(chéng)鳴提出了全新的0.5維納米材料的概念，并通過(guò)合成0.5維氧化鋅半導(dǎo)體納米材料，以基礎(chǔ)的光電性質(zhì)對(duì)其在實(shí)驗(yàn)和理論上上進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，成功開(kāi)創(chuàng)了0.5維納米材料的科研新領(lǐng)域。在保持一維納米線直徑不變的情況下，通過(guò)縮短納米線的長(zhǎng)度到納米尺度，進(jìn)而在原來(lái)沒(méi)有納米束縛的第三維引入量子效應(yīng)。在第三維度納米束縛從無(wú)到有的過(guò)程當(dāng)中，材料的光電性質(zhì)發(fā)生了急劇且不同于經(jīng)典的變化。這一過(guò)程中，材料的尺寸介于1維和0維納米材料之間，所以被命名為0.5維納米材料�？蒲蟹矫妫�0.5維納米材料在兩維方向具有固定的納米束縛，第三維作為唯一納米束縛變量，極大的簡(jiǎn)化了研究對(duì)象和研究參數(shù)，從而為發(fā)現(xiàn)納米束縛對(duì)材料屬性的影響提供了理想研究目標(biāo)。同時(shí)，對(duì)于材料在這個(gè)維度上的性質(zhì)研究對(duì)于三維納米電子技術(shù)的發(fā)展具有巨大的應(yīng)用意義。 研究組通過(guò)控制具有相同半徑的豎直氧化鋅納米線的高度來(lái)制備0.5維納材料。為了保證光電性質(zhì)表征精度，實(shí)驗(yàn)中所采用的樣品是通過(guò)氣象沉積發(fā)生長(zhǎng)的納米材料，這樣制備出來(lái)的納米材料具有相同的生長(zhǎng)方向，近完美晶格結(jié)構(gòu)，以及頂部良好電學(xué)接觸。所采用的主要表征設(shè)備是導(dǎo)電原子力顯微鏡，通過(guò)光纖對(duì)納米線定點(diǎn)引入光照，進(jìn)而測(cè)量出特定高度的豎直氧化鋅納納米材料在光照和非光照下的電流差，進(jìn)而表征出光電特性。這種測(cè)量方法不僅避免了復(fù)雜的加工樣品過(guò)程，而且使實(shí)驗(yàn)的具有高度的可重復(fù)性。實(shí)驗(yàn)表明0.5維氧化鋅納米材料的光電特性與經(jīng)典的歐姆定律截然相反，這是十分有趣的由于第三維方向出現(xiàn)納米束縛而引起的基本屬性奇異現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)組利用半徑典半量子理論建模完美解釋了這一0.5維材料光電屬性奇異的現(xiàn)象和規(guī)律。 由于第三維納米束縛的出現(xiàn)而引起的材料基本屬性奇異的現(xiàn)象首次被系統(tǒng)研究。0.5維氧化鋅半導(dǎo)體納米材料的光電特性只是這個(gè)新的領(lǐng)域一次開(kāi)創(chuàng)性的研究，更多關(guān)于0.5維材料的研究依舊是空白和有待開(kāi)發(fā)的。0.5維納米材料的概念和研究適用于所有材料，所有性質(zhì)，并且對(duì)于發(fā)展3D納米電子技術(shù)，NEMS，等具有重要意義。 |
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9樓2014-10-02 13:56:19
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4樓2014-09-28 16:17:31
風(fēng)的淚痕
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5樓2014-10-01 18:21:17
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