Only Perception: 科學家製造「完美的」奈米線

2008-01-24

科學家製造「完美的」奈米線

Scientists Make 'Perfect' Nanowires
http://www.physorg.com/news120313863.html

January 23, 2008
By Laura Mgrdichian

科學家創造出完美的矽奈米線 -- 至少是在原子的層次上。縮小至單一原子等級，此理想導線並沒有凸起或其他瑕疵。它們是完美的結晶線，甚至比大塊的矽來的好。整個奈米線陣列也是高度平行，而且每根線都是出色的、似金屬的導體。

此研究或許是奈米技術向前發展的重要的一步。奈米線在奈米電子學應用的發展中扮演關鍵角色，而矽奈米線尤其重要，因矽在半導體產業與當前技術中所扮演的重要功能。某些科學家相信，矽奈米線將在普及性上超越奈米碳管，而且它們在各種電子應用甚或是量子運算中正受到關注。

此奈米線是由來自於義大利羅馬的 CNR-ISM、義大利的 Institute of Atmospheric Sciences and Climate（二個單位都由義大利的 NRC 所轄）以及法國 Center for Research on Condensed Matter and Nanoscience （法國 National Center for Scientific Research 的分支機構）的科學家所創造。

利用二種工具，STM 與低能 X 光射束，研究者觀察到此奈米線基本上是由直徑 1.5 奈米的矽奈米點所構成。而奈米點會自我組裝成奈米線：當奈米點愈多，奈米線就會愈長，最大長度可達 31 奈米。大部分的長度約 10 奈米。

研究者注意到奈米線「令人驚訝」的特性。除了此導線在原子上的完美之外，在其寬度上展現出慣常欠缺的對稱性：每個根奈米線的一端實際上都比另一端來得短。根據研究者表示，這樣的傾斜（dip）有時候發生在左邊，有時候在右邊。

這樣的不對稱性似乎起因於奈米線生長的基質：銀。更明確的說，基質是由二層非常、非常薄的銀所組成，每一層只有 1 個銀原子厚。這兩層賦予基質帶有溝槽的（grooved）外表，在上層的銀原子在下層的銀原子上形具有規律間隔的直線。

為了要「長出」奈米線，二個原子厚的矽層在室溫之下沈積於銀基質上。上層的矽由矽的二聚物（dimers）構成，即一對鍵結在一起的原子。下層則由單一矽原子構成，並與二層銀層接觸。

因為矽與銀原子之間複雜的電子交互作用，在銀上的矽原子能夠自我組裝成整齊的結構 -- 在此例，奈米線。這些交互作用與銀基質上的溝槽耦合在一起，產生了不對稱的奈米線。

科學家表示，在知道奈米線確切的原子結構以及構成它們的矽原子數量之前，還需要進行更多研究，並得要更加了解不對稱性。它們都涉及到後續的研究。

該研究發表於 2008 1/9 的 Nano Letters 上。

※ 相關報導：

＊ Growth of Straight, Atomically Perfect, Highly Metallic Silicon Nanowires with Chiral Asymmetry
http://pubs.acs.org/cgi-bin/abstract.cgi/nalefd/2008/8/i01/abs/nl072591y.html

Paola De Padova, Claudio Quaresima, Paolo Perfetti,
Bruno Olivieri, Christel Leandri, Bernard Aufray,
Sebastien Vizzini, and Guy Le Lay
Nano Lett., 8 (1), 271 -275, 2008.
Web Release Date: December 20, 2007
doi: 10.1021/nl072591y
S1530-6984(07)02591-X