18新利最新登入纳米线的工作原理

根据材料的不同，纳米线可以具有绝缘体的特性半导体或者金属。绝缘体不带电荷，而金属带电荷很好。半导体介于两者之间，在适当的条件下携带电荷。通过将半导体线按适当的结构排列，工程师们可以制造出晶体管开关或者一个放大器．

纳米线所具有的一些有趣且违反直觉的特性是由于其规模小。当你处理纳米级或更小的物体时，你开始进入量子力学的领域。量子力学甚至会让该领域的专家感到困惑，而且它经常违背经典物理学(也被称为牛顿物理学)。

例如，通常电子不能通过绝缘体。如果绝缘体足够薄，电子就可以从绝缘体的一侧穿过另一侧。它被称为电子隧穿但这个名字并不能真正让你知道这个过程有多奇怪。18新利最新登入电子从绝缘子的一边传递到另一边，实际上并没有穿透绝缘子本身，也没有占据绝缘子内部的空间。你可以这么说把从一边到另一边。你可以通过使用较厚的绝缘体层来防止电子穿隧，因为电子只能穿过非常小的距离。

另一个有趣的性质是一些纳米线弹道导体．在普通导体中，电子与导体材料中的原子碰撞。这会减慢电子的运动速度，并产生热量作为副产品。在弹道导体中，电子可以穿过导体而不发生碰撞。纳米线可以有效地导电，而不会产生高温的副产品。

在纳米尺度上，元素可以显示出与我们所期望的完全不同的性质。例如，散装黄金的熔点超过1000摄氏度。通过将黄金体积缩小到纳米颗粒大小，可以降低它的熔点，因为当你将任何颗粒缩小到纳米级别时，表面体积比都会显著增加。此外，在纳米尺度上，黄金表现得像半导体，但在大块形式下，它是导体。

其他元素在纳米尺度上的表现也很奇怪。而批量生产的铝则不是磁但非常小的铝原子簇是有磁性的。我们在日常生活中所熟悉的元素性质——以及我们期望它们表现出来的方式——在我们将这些元素缩小到一纳米大小时可能并不适用。

我们还在学习各种元素在纳米尺度下的不同性质。有些元素，比如硅，在纳米尺度上变化不大。这使得它们成为晶体管和其他应用的理想材料。其他的仍然是神秘的，可能会显示出我们现在无法预测的特性。

在下一节中，我们将了解工程师如何制造纳米线。18新利最新登入

纳米科学专家讨论了两种不同的方法来构建纳米尺度的东西:自顶向下方法和自底向上的方法．自顶向下的方法本质上意味着您将计划用于纳米线的大量材料切割成合适的尺寸。自底向上的方法是一个组装过程，其中较小的颗粒连接到一个较大的结构。

虽然我们可以用任何一种方法来制造纳米线，但还没有人找到一种可行的大规模生产的方法。现在，科学家和工程师们将不得不花费大量的时间来制造他们需要的纳米线的一小部分微处理器芯片。更大的挑战是找到一种方法来正确排列纳米线。由于规模太小，建造起来非常困难晶体管自动-现在，工程师通常用工具操作电线到位，同时通过一个强大的显微镜．

自上而下的方法的一个例子是科学家的方法光纤纳米线。光纤线以。的形式传递信息18luck手机登录光．为了制造光纤纳米线，工程师们首先从一根普通的光纤电缆开始。有几种不同的方法可以将光纤电缆降低到纳米级。科学家们可以加热一根由蓝宝石制成的棒，将电缆缠绕在棒上，然后拉电缆，将其拉伸成细线，从而制造出纳米线。另一种方法使用一个由蓝宝石小圆柱体制成的小熔炉。科学家们将光纤电缆穿过熔炉，并将其拉伸成一根细纳米线。第三个过程叫做火焰刷使用一个火焰在光纤电缆下，科学家拉伸它[来源:吉尔伯托·布拉姆比拉和徐飞］.

在下一节中，我们将研究科学家从下往上生长纳米线的方法。

化学气相沉积(CVD)是自底向上方法的一个例子。一般来说，CVD指的是一组由气态形成固体的过程。科学家存款催化剂(如金纳米颗粒)在一个基底上，称为底物．催化剂作为纳米线形成的吸引点。科学家们将基片放入含有适当元素(如硅)的气体中，气体中的原子就完成了所有的工作。首先，气体中的原子附着在催化剂中的原子上，然后额外的气体原子附着在这些原子上，如此循环，形成链或线。换句话说，纳米线自己组装。

制造纳米线的一种新方法是将它们直接打印到适当的基材上。苏黎世的一组研究人员首创了这种方法。首先，他们雕刻了一个硅晶片因此，晶圆上凸起的部分与他们想要的纳米线排列方式一致。他们像使用邮票一样使用晶圆，将其压在一种叫做PDMS．然后他们画了一种充满金纳米颗粒的液体，称为胶态悬浮体，横跨PDMS。金颗粒进入了硅片印记形成的通道中。现在PDMS变成了一个能够将金纳米线“打印”到另一个表面的模具。PDMS模具可以重复使用，并可能在未来纳米线电路的大规模生产中发挥作用[来源:自然纳米技术］.

几个实验室创造了晶体管使用纳米线，但他们的创造需要大量的时间和人力。纳米线晶体管的性能与现有晶体管一样好，甚至更好。如果科学家们能找到一种方法，设计出一种有效地生产和连接纳米线晶体管的方法，这将为更小、更快的晶体管铺平道路微处理器这将使计算机行业跟上摩尔定律的步伐。计算机芯片将继续变得越来越小，越来越强大。

世界各地对纳米线生产的研究仍在继续。许多科学家认为，有人提出大规模生产纳米线和纳米线晶体管的可行方法只是时间问题。希望当我们达到这一点时，我们也能找到一种方法来排列纳米线，这样我们就能充分发挥它们的潜力。

在下一节中，我们将了解纳米线技术的潜在应用。

也许纳米线最明显的用途是在电子领域。有些纳米线是很好的导体半导体它们的微小尺寸意味着制造商可以在一个晶体管上多装数百万个晶体管微处理器．结果，电脑速度将显著提高。

纳米线可能在纳米材料领域发挥重要作用量子计算机．荷兰的一组研究人员用砷化铟并将它们连接到铝电极．在接近绝对零度的温度下，铝会变成铝超导体这意味着它可以在没有任何电阻的情况下导电。纳米线也成为超导体，因为邻近效应．研究人员可以通过在纳米线下面的衬底上施加不同的电压来控制纳米线的超导性[来源:《新科学家》］.

纳米线也可能在纳米尺寸的设备中发挥重要作用纳米机器人．医生可以使用纳米机器人来治疗疾病癌症．一些纳米机器人设计有机载电力系统，这需要纳米线这样的结构来产生和传导电力。

使用压电材料，纳米科学家可以创造纳米线产生电从动能．压电效应是某些材料表现出的一种现象——当你对压电材料施加物理力时，它会发出电荷。如果你对这种材料施加电荷，它就会振动。压电纳米线可能在未来为纳米级系统提供电力，尽管目前还没有实际应用。

纳米线在电子领域还有数百种潜在的应用。日本的研究人员正在研究原子这种开关有可能在某一天取代电子设备中的半导体开关。国家可再生能源实验室的科学家们希望同轴纳米线会提高能源效率吗太阳能电池．由于我们仍在学习纳米线和其他纳米级结构的特性，可能还有数千种我们还没有考虑到的应用。

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