纳米线的工作方式

根据其制造的，纳米线可以具有绝缘体的特性，一个半导体或金属。绝缘子不会带电荷，而金属则携带电荷非常好。半导体落在两者之间，在正确的条件下携带电荷。通过在适当配置中安排半导体线，工程师可以创建晶体管，要么充当转变或一个放大器。

纳米线具有一些有趣的和违反直觉的特性是由于小规模造成的。当您使用纳米级或较小的对象时，您开始进入量子力学的领域。量子力学甚至可能会使该领域的专家混淆，并且通常会违背古典物理（也称为牛顿物理学）。

例如，通常电子无法通过绝缘体。但是，如果绝缘子足够薄，则电子可以从绝缘体的一侧传递到另一侧。叫做电子隧道，但是这个名字并没有真正让您了解这个过程有多怪异。电子从绝缘子的一侧传递到另一侧，而无需实际穿透绝缘子本身或占据绝缘体内部的空间。你可能会说传送从一侧到另一侧。您可以通过使用较厚的绝缘体层来防止电子隧穿，因为电子只能越过很小的距离。

另一个有趣的属性是一些纳米线是弹道导体。在正常导体中，电子与导体材料中的原子碰撞。这会减慢电子旅行时的速度，并作为副产品产生热量。在弹道导体中，电子可以在无冲突的情​​况下穿过导体。纳米线可以在没有强热的副产品的情况下有效地进行电力。

在纳米级，元素可以显示与我们所期望的属性截然不同的属性。例如，在散装中，黄金的熔点超过1000摄氏度。通过将大量黄金减少到纳米颗粒的大小，您可以减少其熔点，因为当您将任何粒子减少到纳米级时，地表与体积比率显着增加。同样，在纳米级，黄金的行为就像半导体，但以散装形式，它是导体。

其他元素在纳米级也表现得奇怪。在批量上，铝不是磁的，但是铝原子的小簇是磁性的。当我们将这些元素降低到纳米分子的大小时，我们在日常体验中熟悉的基本特性以及我们期望它们的行为方式可能不会适用。

我们仍在学习纳米级各种元素的不同属性。有些元素，例如硅，在纳米级级别不会发生太大变化。这使它们非常适合晶体管和其他应用。其他人仍然是神秘的，可能会显示我们现在无法预测的属性。

在下一节中，我们将找出工程师如何制作纳米线。

纳米科学专家谈论了在纳米级中建造事物的两种不同的方法：自上而下的方法和自下而上的方法。自上而下的方法本质上意味着您要拿大量的材料来用于纳米线，然后雕刻到尺寸合适的尺寸。自下而上的方法是一个组装过程，较小的颗粒连接以制造较大的结构。

尽管我们可以使用两种方法来构建纳米线，但没有人找到使大规模生产可行的方法。目前，科学家和工程师将不得不花费大量时间来赚取一小部分纳米线数量微处理器芯片。一个更大的挑战是找到一种方法，一旦建造纳米线就可以正确排列。小尺度使建造非常困难晶体管自动 - 现在，工程师通常使用工具将电线操纵到位，同时通过强大的观察一切显微镜。

自上而下方法的一个例子是科学家的方式光纤式纳米线。光纤电线以光。为了制作光纤纳米线，工程师首先从常规的光纤电缆开始。有几种不同的方法将光纤电缆降低到纳米级。科学家可以加热用蓝宝石制成的杆，将电缆缠绕在杆上，然后拉动电缆，将其拉伸薄以制成纳米线。另一种方法使用由蓝宝石小圆柱制成的微型炉。科学家通过炉子将光纤电缆绘制成薄纳米线。第三个程序称为火焰刷牙使用火焰在科学家伸展时，在光纤电缆下[来源：吉尔伯托·布兰比拉（Gilberto Brambilla）和菲Xu（Fei Xu）]。

在下一部分中，我们将研究科学家可以从自下而上种植纳米线的方式。

化学气相沉积（CVD）是自下而上方法的一个示例。通常，CVD是指从气相形成固体的一组过程。科学家存放催化剂（例如金纳米颗粒）在一个底座上，称为基质。该催化剂充当纳米线形成的吸引力位点。科学家将底物放在带有适当元件的气体的腔室中，例如硅，气体中的原子可以完成所有工作。首先，气体中的原子附着在催化剂中的原子上，然后附着在这些原子上的其他气体原子，等等，形成链或线。换句话说，纳米线组装自己。

构建纳米线的一种新方法是将它们直接打印到适当的底物。苏黎世的一组研究人员开创了这一方法。首先，他们雕刻了硅晶圆因此，晶圆上的凸起部分与他们想要的纳米线排列的方式相吻合。他们像邮票一样使用晶圆，将其压在一个称为的合成橡胶上PDMS。然后，他们抽出充满金纳米颗粒的液体，称为胶体悬浮液，跨PDM。金颗粒定居在硅晶圆邮票中产生的通道中。现在，PDMS成为一种能够将金纳米线“打印”转移到另一表面的模具。PDMS模具可以反复使用，并可能在将来在纳米线电路的大规模生产中发挥作用[来源：自然纳米技术]。

几个实验室已经创建了晶体管使用纳米线，但是它们的创造需要大量的时间和人力。纳米线晶体管的性能效果远胜于当前晶体管。如果科学家可以找到一种方法来设计和连接纳米线晶体管的方法微处理器，这将使计算机行业能够跟上摩尔定律。计算机芯片将继续变得更小，更强大。

全球纳米线生产的研究仍在继续。许多科学家认为，有人想出一种可行的方式来生产纳米线和​​纳米线晶体管，这只是时间问题。希望，如果以及当我们达到这一点时，我们还将有办法按照我们想要的方式来安排纳米线，以便我们可以充分利用它们的潜力。

在下一节中，我们将了解纳米线技术的潜在应用。

纳米线的最明显用途也许是电子产品。有些纳米线是非常好的导体或半导体，并且它们的尺寸很小，这意味着制造商可以将数百万晶体管拟合微处理器。因此，电脑速度会大大增加。

纳米线可能在该领域起重要作用量子计算机。荷兰的一组研究人员由砷酰胺并将它们附加到铝电极。在绝对零接近的温度下，铝变为超导体，这意味着它可以没有任何阻力来进行电力。由于接近效应。研究人员可以通过通过电线下的底物运行各种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大小的设备中起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具有车载电源系统，这将需要纳米线等结构来产生和传导电源。

使用压电材料，纳米科学家可以创建生成的纳米线电从动能。压电效应是某些材料的现象 - 当您将物理力施加到压电材料上时，它会发出电荷。如果您对相同材料的电荷施加电荷，则会振动。压电纳米线可能会在将来为纳米大小的系统提供动力，尽管目前尚无实际应用。

电子产品中还有数百种潜在的纳米线应用。日本的研究人员正在研究原子可能有一天可以更换电子设备中半导体开关的开关。国家可再生能源实验室的科学家希望同轴纳米线将提高能源效率太阳能电池。因为我们仍在学习纳米线和其他纳米级结构的属性，所以我们甚至还没有考虑过成千上万的应用程序。

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