纳米线为纳米器件铺平了道路

由于从手机到电脑等越来越小的电子设备的驱动力，硅纳米线正吸引着电子行业的极大关注。这些未来器件的运行，以及广泛的附加应用，将取决于这些纳米线的机械性能。北卡罗来纳州立大学的一项新研究表明，硅纳米线比其更大的弹性体更具弹性，这一发现可能为更小、更坚固的纳米电子学、纳米传感器、发光二极管和其他应用铺平道路。

毫不奇怪，硅纳米线的机械性能不同于“大块”或常规尺寸的硅材料，因为随着纳米线直径的减小，其表面与体积的比率也随之增大。不幸的是，文献中关于硅纳米线特性的实验结果报道了相互矛盾的结果。因此，NC州的研究人员开始量化材料的弹性和断裂性能。

“主流半导体产业是建立在硅上的，”北卡罗来纳州机械工程助理教授、该项目首席研究员朱勇博士说这些纳米线是未来纳米电子学的基石。”为了这项研究，研究人员着手确定这些硅纳米线可以承受多少滥用。它们是如何变形的——也就是说，在材料断裂之前，你能拉伸或扭曲多少？它们在断裂或破裂前能承受多大的力？研究人员将重点放在使用汽-液-固合成工艺制造的纳米线上，这是生产硅纳米线的一种常见方法。

朱和他的团队使用扫描电子显微镜内的原位拉伸测试来测量纳米线的性能。纳米机械手被用作驱动器，微悬臂梁被用作负载传感器我们的实验方法直接但简单，”秦清泉博士说。北卡罗来纳州学生，论文合著者。”这种方法可以实时观察纳米线的变形和断裂，同时提供定量的应力应变数据。这种方法非常有效，因此可以在合理的时间内对大量样本进行测试。”

事实证明，硅纳米线的变形方式与体硅截然不同。”体硅非常易碎，变形能力有限，这意味着它不可能在不断裂的情况下被拉伸或扭曲。他是北卡罗来纳州的一名学生，也是这篇论文的合著者，“但是硅纳米线更有弹性，并且可以承受更大的变形。硅纳米线的其他特性包括，随着纳米线越来越小，断裂强度增加，弹性模量降低。”

硅纳米线具有更大的变形能力和强度，这是一个大问题。”这些特性对新型硅纳米器件的设计和可靠性至关重要从这项研究中获得的见解不仅促进了对纳米结构力学性能的尺寸效应的基本理解，而且为设计者设计纳米器件提供了更多的选择，从纳米传感器到纳米电子学再到纳米结构太阳能电池。”

这项研究是由朱、徐、秦、密歇根大学（UM）研究员Wei Lu和UM Ph.D.共同撰写的。学生冯伟恩。这项研究发表在11月11日的《纳米字母》杂志上，由国家科学基金会和NC州立大学资助。

-船夫-

编辑注意：研究摘要如下。

“气-液-固合成硅纳米线的力学性能”

作者雍竹、Feng Xu、青泉沁、北卡罗来纳州立大学；韦恩F。Fung，Wei Lu，密歇根大学。

出版：2009年11月11日，纳米字母

摘要：测量了直径为15～60nm、长度为1.5～4.3微米的硅纳米线的杨氏模量和断裂强度。采用气-液-固工艺生长的纳米线在扫描电子显微镜下进行了原位拉伸试验。随着纳米线直径的减小，杨氏模量降低，断裂强度提高到12gpa以上。断裂强度也随侧表面积的减小而增大；研究发现，化学合成的硅纳米线的增长率远远高于微加工的硅薄膜。拉伸试验中反复加载和卸载表明，纳米线在断裂前是线弹性的，没有明显的塑性。