清华大学
研究人员揭示了纳米线相互粘附的原因
学分:纳米研究(2021)
DOI: 10
1007/s12274-021-4051-2 纳米线，用于传感器、晶体管、光电子器件和其他需要亚原子精度的系统，喜欢粘在一起
解开电线可能是一项艰巨的任务——想象一下，试图将电线从1/1000人类头发的宽度中分离出来
纳米线的自吸引一直是质量和高效批量制造的一个主要问题，有可能导致基于纳米线的器件发生灾难性短路，但中国的研究人员现在已经揭示了为什么这些组件会相互粘附
他们在12月12日发表了他们的作品
27，2021，在纳米研究
第一作者崔俊峰博士说:“静电力、毛细管力或范德华力都被认为是纳米线中自引力的驱动力，但由于实验挑战，其原因仍有争议。”
崔俊峰，大连理工大学精密与非传统加工技术教育部重点实验室
纳米线在空气中相互吸引，但它们太小，没有显微镜检查就无法彻底检查
纳米线通常用电子显微镜成像，电子显微镜使用电子束来观察特别小的物体——这种变量在像纳米线这样对电子敏感的材料中很难校正
这是一个陷阱:研究人员需要显微镜来观察电线的行为，但是显微镜改变了它们的行为
因此，研究人员回到了基础，使用了光学显微镜
虽然光学显微镜不能像电子显微镜那样揭示细节，但它使用的可见光不会干扰纳米线
接下来，他们用一个可移动的机械手抓住一根人的眉毛，将胶水涂在纳米线上，并将其固定在基底上
剩余的胶水被用来将另一条纳米线附着在眉毛上
这两条纳米线都在光学显微镜下聚焦
“我们能够实时测量两个单独纳米线之间的距离和相关的吸引力，”崔说，他解释说，他们通过研究纳米线如何偏离其静止位置来确定吸引力
“当两个纳米线足够靠近时，它们会瞬间相互附着，这可以归因于静电力
" 就像粘在人手上的保鲜膜一样，两条纳米线中不同电荷的电子随着距离的减小而增加，在近距离相互碰撞
就像塑料包装一样，需要一些力才能再次将它们分开——准确地说是范德华力
原子之间相互作用很弱，通过施加更强的机械力来分离材料，范德华力很容易被打破
“提供安全距离是避免纳米线聚集在一起并可能发生短路导致灾难性事故的关键，尤其是在航空航天和核能领域——但另一方面，纳米线的自引力在纳米镊子或纳米机电开关等应用中具有巨大潜力，”崔说
“了解纳米线的自引力是制造高质量纳米线和开发高性能纳米线基器件的关键
我们识别和测量纳米线自引力的通用方法揭示了纳米线的引力行为是可以控制的，正如我们所希望的那样
"
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