是一种纳米尺度(109纳米)的线。换一种说法，纳米线可以被定义为一种具有在横向上被限制在100纳米以下(纵向没有限制)的一维结构。这种尺度上，量子力学效应很重要，因此也被称作"量子线"。根据组成材料的不同，纳米线可分为不同的类型，包括金属纳米线(如:Ni，Pt，Au等)，半导体纳米线(如:InP，Si，GaN等)和绝缘体纳米线(如:SiO2，TiO2等)。分子纳米线由重复的分子元组成，可以是有机的(如:DNA)或者是无机的(如:Mo6S9-xIx)。 作为纳米技术的一个重要组成部分，纳米线可以被用来制作超小电路。
典型的纳米线的纵横比在1000以上，因此它们通常被称为一维材料。纳米线具有许多在大块或三维物体中没有发现的有趣的性质。这是因为电子在纳米线中在横向受到量子束缚，能级不连续。这种量子束缚的特性在一些纳米线中(比如碳纳米管)表现为非连续的电阻值。这种分立值是由纳米尺度下量子效应对通过纳米线电子数的限制引起的。这些孤立值通常被称为电阻的量子化.在电子，光电子和纳电子机械器械中，纳米线有可能起到很重要的作用。它同时还可以作为合成物中的添加物、量子器械中的连线、场发射器和生物分子纳米感应器， 编辑本段纳米线的物理性质纳米线的制备
当前，纳米线均在实验室中生产，尚未在自然界中发现。纳米线可以被悬置法，沉积法或者由元素合成法制得。悬置纳米线指纳米线在真空条件下末端被固定。悬置纳米线可以通过对粗线的化学刻蚀得来，也可以用高能粒子(原子或分子)轰击粗线产生。沉积纳米线指纳米线被沉积在其他物质的表面上：例如它可以是一条覆盖在绝缘体表面上的金属原子线.
另一种方式产生纳米线是通过STM的尖端来刻处于熔点附近的金属。这种方法可以形象地比作"用叉子在披萨饼上的奶酪上划线"。
一种常用的技术是VLS合成法(Vapor-Liquid-Solid)。这种技术采用激光融化的粒子或者一种原料气硅烷作源(材料)，然后把源(材料)暴露在一种催化剂中。对纳米线来说，最好的催化材料是液体金属(比如金)的纳米簇。它可以被以胶质的形式购买，然后被沉积在基质上或通过去湿法从薄膜上自我组装。
源(材料)进入到这些纳米簇中并充盈其中。一旦达到了超饱和，源(材料)将固化，并从纳米簇上向外生长。最终产品的长度可由源材料的供应时间来控制。具有交替原子的超级网格结构的化合物纳米线可以通过在生长过程中交替源(材料)供应来实现。
编辑本段纳米线的导电性
纳米线的导电性预期将大大小于大块材料。这主要是由以下原因引起的。第一，当线宽小于大块材料
自由电子平均自由程的时候，载流子在边界上的散射现象将会显现。例如，铜的平均自由程为40nm。对于宽度小于40nm的铜纳米线来说，平均自由程将缩短为线宽。
同时，因为尺度的原因，纳米线还会体现其他特殊性质。在碳纳米管中，电子的运动遵循弹道输运(意味着电子可以自由的从一个电极穿行到另一个)的原则。而在纳米线中，电阻率受到边界效应的严重影响。这些边界效应来自于纳米线表面的原子，这些原子并没有像那些在大块材料中的那些原子一样被充分键合。这些没有被键合的原子通常是纳米线中缺陷的来源，使纳米线的导电能力低于整体材料。随着纳米线尺寸的减小，表面原子的数目相对整体原子的数目增多，因而边界效应更加明显。
更进一步，电导率会经历能量的量子化：例如，通过纳米线的电子能量只会具有有离散值乘以朗道常数G=2e2/h(这里e是电子电量，h是普朗克常数)。电导率由此被表示成通过不同量子能级通道的输运量的总和。线越细，能够通过电子的通道数目越少。
把纳米线连在电极之间，我们可以研究纳米线的电导率。通过在拉伸时测量纳米线的电导率，我们发现：当纳米线长度缩短时，它的电导率也以阶梯的形式随之缩短，每阶之间相差一个朗道常数G。
因为低电子浓度和低等效质量，这种电导率的量子化在半导体中比在金属
中更加明显。量子化的电导率可以在25nm的硅鳍中观测到(Tilkeet.al.,2003)，导致阀电压的升高。
编辑本段纳米线的力学性质
通常情况下，随着尺寸的减小，纳米线会体现出大块材料更好的机械性能。强度变强，韧度变好。
纳米线的结构
纳米线可以有多种形态。有时它们以非晶体的顺序出现，如五边对称或螺
旋态。电子会在五边形管和螺旋管中蜿蜒而行。
这种晶体顺序的缺乏是由于纳米管仅在一个维度(轴向)上体现周期性，而
在其它维度上可以以能量法则产生任何次序。
例如，在一些个例中，纳米线可以显示五重对称性，这种对称性无法在自
然界中观测到，却可以在少量原子促成的簇中发现。这种五重对称性相当于原
子簇的二十重对称性：二十面体是一簇原子的低能量态，但是由于二十面体不能在各个方向上无限重复并充满整个空间，这种次序没有在晶体中观测到。
编辑本段纳米线的用途
纳米线现在仍然处于试验阶段。不过，一些早期的实验显示它们可以被用
于下一代的计算设备。为了制造有效电子元素，第一个重要的步骤是用化学的
方法对纳米线掺杂。这已经被是现在纳米线上来制作P型和N型半导体。下一
步是出制作PN结这种最简单的电子器械的方法。这可用两种方法来实现。第一种是物理方法：把一条P型线放到一条N型线之上。第二种方法是化学的：沿
一条线掺不同的杂质。再下一步是建逻辑门。依靠简单的把几个PN节连到一起，研究者创造出了所有基础逻辑电路：与、或、非门都已经可以由纳米线交叉来实现。纳米线交叉可能对数字计算的将来很重要。虽然纳米线还有其他用途，电
子用途是唯一利用到了其物理性质优势的。
纳米管正在被研究用来做弹道波导，运用于量子点/量子井效应光子逻辑阵列的连线。光子在管中穿行，电子则在外壁上输运。
当两条纳米管用作光子波导互相交叉时，其交叉连接点就是一个量子点。
金属纳米线的合成与组装
zssi作者：中科院长春化学所胡晓歌王铁程文龙汪尔康董绍俊
小样机
摘要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。
关键词金属纳米线，二维组装体系，长径比，评述
1引言
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1~100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。基本单元包括零维的纳米粒子、一维的纳米线及
二维的纳米薄膜。纳米结构由于它具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小
尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特点，又存在由纳米结构组合引起
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的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，从而表现出独特的电子学、光学
和催化性质，使它们成为表面纳米工程和构建功能化纳米结构的理想材料。纳
米粒子的性质与粒子的形状也有很强的依赖关系。一维纳米线[1~11]由于形状
上的各向异性，带来了更加复杂的物理性质和自组装行为，引起了人们广泛的
关注。如果它们能被有序地、合理地组装成二维结构，将有利于研究尺寸和形
状对它们的光学、磁性和电子特征的影响，并在制造实用的新型量子器件方面
有广阔的应用前景。
2金属纳米线的合成方法
金属纳米结构的性质与其尺寸和形状有很大关系。因此，发展简便的、形
状和尺寸可控的、合成方法尤其重要。制备金属纳米线的合成方法主要有以下
几种。
2.1硬模板法
人们所使用的纳米孔薄膜大致有两类，即"径迹蚀刻"聚合物薄膜[12]和多
孔Al2O3薄膜[13，14]。
Al2O3薄膜通过金属Al在酸性溶液中阳极化制得，这类薄膜具有许多六角
阵列方式排布的、孔径均匀一致的圆柱形孔。"径迹蚀刻"聚合物薄膜是用核裂
变碎片轰击预定材料的无孔膜片，并在材料上产生损伤痕迹，然后通过化学蚀
刻使这些径迹变为孔。这些薄膜多是由聚碳酸酯制得。此外，可作为硬模板的
毛发生长剂还有碳纳米管[15，16]，以及纳米孔道阵列玻璃[17]，大孔径的新型介孔沸石[18]等。Martin小组扩展了模板合成法，并用这种技术制备出了一系列微米和
纳米材料，包括由导电聚合物[19~22]，金属[23~25]、半导体[26，27]、碳[28]以及其它材料构成的纳米管和纳米纤维。由于这些薄膜的小孔孔径均匀一致，
因而可以获得类似的单分散纳米结构，并且可以方便地同模板薄膜分离和收集
使用。模板合成纳米结构中所涉及的化学过程或方法有电化学沉积、无电沉积、化学聚合反应、溶胶-凝胶沉积(主要用于无机半导体材料)和化学气相沉积。Martin等[29]还在模板合成方法的基础上，制备出金纳米盘式电极系统。这种
直径只有10nm的盘式电极系统的出现使得在高电阻媒介质中进行电化学研究和材料制备成为可能，为氧化还原过程动力学机制的研究提供了新的、强有力的
手段。另外，在聚碳酸酯薄膜上无电沉积Au到模板薄膜孔壁上，控制沉积时间，就可以在每个孔内形成不同内径的Au纳米管，可作为分子筛，具有离子选择运输功能[30]。Mallouk[31]和Natan[32]等用氧化铝模板制备了双金属或多金属
的条纹状纳米棒，利用它们不同的表面化学，选择性的修饰一些具有荧光性质
的功能团，形成纳米条形码，用于生物分析和化学分析[32]。虽然硬模板可以
很好地控制纳米线的尺寸和均一性，但仍存在一些缺点，如每次制备的纳米线盲区监测
数量有限，模板分离过程中有可能损伤纳米线；另外，硬模板法得到的纳米线多
是多晶结构。在线日程
2.2软模板法
当表面活性剂溶液[34，35]的浓度达到一定值后，可以形成棒状胶束[33]
作为引导金属纳米线合成的软模板。Pileni等[33]在反相胶束2-乙基己基磺基
丁二酸铜即Cu(AOT)2的异辛烷溶液中，用NaBH4做还原剂，合成出金属铜纳米
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