小尺寸金属纳米线力学行为的原位电镜研究进展

金属纳米线在信息采集、存储以及超灵敏传感器等方面被广泛应用。在实际应用中,金属纳米线常处于应力状态下,对关键器件的性能稳定性有直接影响。原位研究金属纳米线在应力作用下的塑性变形原子机制是确保重要元器件在复杂环境下依旧保持稳定的物理性能输出的实验依据。本文介绍了纳米力学原位实验技术的研究进展和纳米材料力学性能曲线的测量策略;在此基础上,从材料的尺寸效应出发,总结了不同直径尺寸金属纳米线的位错、孪晶、表面原子扩散等变形机制与纳米线力学性能之间的相关性;展望了小尺寸金属纳米线原位纳米力学技术和原位实验研究的发展方向。

金属纳米线的合成与组装

金属纳米线以它独特的光学和电学性质以及在纳米级电子线路中的应用潜力 ,受到人们越来越多的关注。本文介绍了金属纳米线的合成方法及其二维有序组装体系研究的最新进展 ,展望了纳米材料未来的研究方向和发展趋势。

制备条件对金属纳米线阵列磁性的影响

用电化学沉积方法在多孔Al2O3模板的孔道中制备了平均直径约为200 nm,长为60μm的磁性金属纳米线有序阵列. 电沉积电流密度较小时,制得的样品有较大的剩磁比和较强的矫顽力,并分别在 θ=90°和 30°达到极大值. 随着电流密度的增加,剩磁比和矫顽力降低. 在电沉积过程中外加磁场对磁晶的取向产生重大影响,导致磁性金属纳米线有序阵列的矫顽力和剩磁比发生相应的变化.

吡啶在几种金属纳米线阵列上的表面增强喇曼光谱

Nanowire arrays of various metals were fabricated from the template of porous alumina. We observed the strong surface enhanced Raman scattering(SERS) signals of the adsorbed molecules such as pyridine not only at the noble metals nanowires that exhibit a high SERS activity, but also at Ni, Co nanowires that are normally considered to be non SERS active substrates. The intensity of the species adsorbed at Ni nanowires is stronger than that on the conventionally roughened metal surface, and depends on the length of the nanowires out of alumina matrix. The metal nanowire arrays can be used as SERS active substrates.

金属纳米线填充氮硼碳纳米管电子结构与光学性质的研究

基于第一性原理、密度泛函理论,通过CASTEP模块对填充金,银,铜纳米线的氮硼碳纳米管进行计算,研究其电子结构及光学性质。发现填充不同金属,稳定性由高到低分别为铜填充氮硼纳米管,银填充氮硼纳米管,金填充氮硼纳米管;体系能带图中带隙为零,即金属填充的氮硼纳米管使得本征(8,0)碳纳米管由半导体性转变为金属性;态密度分布中,价带处态密度主要由金属元素的d轨道和氮硼纳米管的s,p轨道贡献,导带处的态密度主要为氮硼纳米管的p轨道贡献;通过差分电荷密度图得知,填充金属的氮硼纳米管中共价键,离子键,金属键共存,光学性能中吸收系数峰值均增大,反射系数均出现红移。

金属纳米线的制备方法

综述了金属纳米线近年来的研究现状,总结了多孔氧化铝模板法、聚合物膜模板法、软模板法和外场诱导法制备金属纳米线的研究成果,并提出了金属纳米线目前研究中存在的问题和潜在的发展方向。

金属纳米线阵列表面等离子体电光调制器

基于表面等离子体共振(SPR)技术,设计了一种具有较高调制系数的金属纳米线阵列电光调制器结构.通过改变驱动电压使反射谱的反射率发生变化,实现电光调制.利用时域有限差分(FDTD)法对金属纳米线阵列层和缓冲介质层的参数进行优化配置,并研究了其结构参数对反射谱反射率的影响。结果表明:当金属纳米线直径为34 nm、缓冲介质层厚度为1600 nm时,电光调制器的模式耦合能力达到最强;随着驱动电压的逐渐增加,反射光谱的全吸收峰出现明显的右移;通过调节加载在电极上的驱动电压可实现电信号对光信号的电光调制.

原子尺度金属纳米线的结构和性质

当物质尺度减少到几层原子时,形成超细的纳米结、纳米线、或者纳米团簇,原有凝聚态物质的结构和物理性质将不再保持,而呈现出许多令人惊奇的奇异特性。本文重点讨论直径大约3 nm以下,具有足够长度的、原子结构往往不同于体材料的准一维金属纳米结构,我们称之为原子尺度金属纳米线或超细金属纳米线(也称为金属原子线)。近年来实验上已经制备和表征出在超高真空中悬挂在两个顶针尖端的Au、Pt、Cu等金属纳米线和纳米管,金属线直径达到1 nm以下而长度为6 nm以上。通过高分辩电子显微镜观察,它们是同轴圆管(或壳)组成的、类似纳米碳管的单壳或多壳结构,管由绕着线轴的螺旋原子绳构成。理论工作围绕这种新奇结构形态的形成机制、奇异的物理性质和可能的应用前景而同时展开。这是一个崭新的纳米世界,无论是对基础的低维物理还是未来分子电子设备的应用,都将产生深远的影响,有许多奇妙的现象正等待人们去发现。本文将对最近几年原子尺度金属纳米线研究工作的主要进展和发展趋势作一个概述,并重点介绍本组有关的具有螺旋结构的纳米线的各类新奇结构和物理性质。

金属纳米线的阶边精饰合成及应用

综述了阶边精饰法合成金属纳米线的研究进展，阐述了高定向石墨(HOPG)原子台阶上电沉积金属纳米线的合成原理，并介绍了金属纳米线在功能材料、磁性材料、电子材料、传感器等方面的应用前景。

金属纳米线阵列全光调制

提出一种基于长程表面等离子体的介质-金属纳米线阵列-非线性介质复合全光调制器.考虑克尔效应对折射率变化的影响,采用时域有限差分法分析了金属纳米线直径、介质层厚度和泵浦光强度对反射谱的影响,通过合理配置金属纳米线和介质层的参数提高调制器的耦合性能,并在此基础上分析不同强度泵浦光的反射特性.结果表明:当金属纳米线直径为40nm,介质层厚度为1 800nm时,全光调制器的模式耦合能力达到最强.反射谱的反射率与泵浦光强度的变化呈线性关系,相关系数为0.998 1,且只需要0.5GW/cm^2功率的泵浦光就能使入射光的反射率从0.015提高到0.82,较好地实现光信号对光的全光调制.

金属纳米线弯曲形状引起的量子电导相干振荡(英文)

利用自由电子模型和散射矩阵方法,研究两端直中间部分呈圆弧形弯曲的金属纳米线电导的量子相干振荡.发现低温下系统的电导在完全直金属纳米线电导常数下振荡,它起源于金属纳米线形状引起电子横向模式间的混合导致传导电子相干,这种效应在未来纳米电路工程设计中可能有重要应用价值.

金属纳米线中凸凹微结构对初始形变的影响

构建了具有代表性的系列凸纳米线和凹纳米线,利用分子动力学模拟研究了2种微结构对拉伸形变的影响.结果表明,微凸纳米线与单晶纳米线表现出类似的行为,其能量和应力应变曲线等均无显著差异.改变不同的凸起高度未发现显著差别.沿z轴的应力分布分析表明凸微结构使局域应力降低,不能诱导产生初始位错滑移;微凹纳米线表现更明显的塑性形变特征,小应变时能量上升的幅度低于单晶和凸纳米线,但大应变条件下能量上升更高,微凹纳米线的第一屈服点早于单晶和凸纳米线,且其屈服应力不是最大应力,沿z轴的应力分布表明凹陷处产生增加的局域应力,凹陷附近可以诱导产生初始位错滑移.原子排布位图从微观上进一步阐述了上述形变特征.

Ni/Cu双金属纳米线非模板法制备研究

在外加磁场作用下,制备出Ni纳米线,再以Ni纳米线为载体,利用Ni置换溶液中的Cu2+制备出Ni/Cu双金属纳米线,并进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)等表征。结果显示样品线性较好、尺寸均匀,约为200 nm,组成为Ni单质和Cu单质,均为面心立方结构,其含量分别为62.34%与36.37%(质量分数)。

面心立方结构金属纳米线弯曲变形机制研究进展

弯曲变形是金属纳米材料最常见的变形方式之一。揭示金属纳米材料弯曲状态下的变形机制,建立微观结构、变形机制与力学性质之间的关联性,可为材料设计提供重要的理论依据。本文综述了面心立方(FCC)单晶金属纳米线在弯曲变形下力学性质与变形机制研究的主要进展:介绍了尺寸效应对弯曲应变下的材料力学性能的影响,概述了弯曲应变的大小对变形机制的影响;总结了金属纳米线中孪晶厚度对位错滑移,相变等塑性变形机制的影响;对比了金属纳米线弯曲与拉伸,压缩中变形机制的异同。最后对金属纳米线弯曲塑性变形机制研究所面临的难题以及有望解决该难题的原位实验技术的发展进行了展望。

金属纳米线的制备及其在电子材料中的应用

随着电子器件向集成化、柔性化的发展,传统锡铅焊料、氧化铟锡薄膜等电子材料已经不能满足导电、导热、柔性等性能的要求。金属纳米线具备优异的光电性能和独特的一维结构,以其为关键成分的新材料成为传统电子材料最具潜力的替代品。金属纳米线产业链的发展涉及原料、设备、工艺与应用多方面,但关键技术在于金属纳米线的大规模、低成本、绿色高效制备。综述了近年来金属纳米线的主要制备方法,包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、模板法、溶剂热法以及多元醇法,并对金属纳米线在导电胶、透明导电薄膜、热界面材料等电子材料的最新应用进展进行了概述。

金属纳米线透明导电电极应用于钙钛矿太阳能电池的研究进展

对金属纳米线作为透明导电电极材料的优势及该电极应用于钙钛矿太阳能电池领域所取得的成果进行了综述;重点介绍了银纳米线(AgNW)和铜纳米线(CuNW)的合成方法与透明导电电极的沉积方法,以及金属纳米线透明导电电极对于钙钛矿太阳能电池的光电转换效率等光电性能的影响,并综述了两种金属纳米线材料在导电性、稳定性、抗弯折性以及抗氧化性等方面所存在的局限与改进方法;总结了近年来金属纳米线透明导电电极的研究进展及其在钙钛矿太阳能电池透明导电电极领域的研究成果。最后,对于金属纳米线透明导电电极所具备的优势和所面临的挑战进行了总结,并对该领域的未来发展趋势进行了展望。

外部场深亚波长束缚的金属纳米线波导

表面等离激元(SPPs)能将电磁场能量局域在亚波长尺度内,突破衍射极限,因此在光学高集成回路领域具有重大的应用前景。本文提出的纳米线波导结构是将Ag纳米线置于Ag膜上,中间覆盖一层Mg F2。模拟结果显示波导的传输距离可以达到171μm,模式面积仅为0.14λ2。相比于衬底是介质的传统纳米线波导,该波导的SPP模式几乎所有的电磁场紧束缚在波导外部深亚波长尺度范围内。因此该波导支持的表面等离激元模式对波导周围环境更加敏感,表现出更优异的传感特性。外部场深亚波长束缚的金属纳米线波导非常适合应用于光学高集成回路领域。

金属纳米线热输运的研究进展

金属纳米线特殊的一维尺度、界面和表面结构,使其产生量子尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应等现象.如Au,Ag,Cu,Pt,Ni,Al等金属纳米线,在生物医学、表面等离子激元、催化反应、太阳能电池、发光二极管和智能玻璃等领域有着广泛的应用.简述了金属纳米线的光学特性、导电特性及催化特性,重点介绍了近几年来对金属纳米线热输运的测量和界面散射的研究,最后展望了金属纳米线在科学研究和材料应用方面的发展趋势及应用前景.

生物模板法在制备贵金属纳米线中的应用

生物模板法作为近些年来新发展起来的一种控制合成纳米材料的新方法,有着其独特的优势。本文对生物模板法做了简单的概述,重点列举了DNA分子、微生物、蛋白质分子三大类生物大分子在制备贵金属纳米线中的应用,并概括了目前研究中存在的问题。

中科院物理所金属纳米线集成纳米光学芯片的原理研究取得新进展

金属纳米结构中的表面等离激元具有许多奇特的光学性质，如光场局域效应、透射增强、共振频率对周围环境敏感等，因而被广泛应用于纳米集成光学器件、癌症热疗、光学传感、增强光催化、太阳能电池以及表面增强拉曼光谱等。其中，利用表面等离激元设计与制作亚波长光学器件是一个崭新而迅速发展的研究方向。在一维金属纳米结构中，表面等离激元可以将光场限制在远小于光波长的横截面内，这一特性为光学芯片的高密度集成奠定了理论基础。