内布拉斯加大学林肯分校的卡尔·沃格尔 学分:内布拉斯加大学林肯分校 多年来，研究人员一直在试图找到生长最佳纳米线的方法，使用沿着线具有完美排列层的晶体
内布拉斯加工程研究小组——彼得·萨特、伊莱·萨特和肖恩·维默——发现了自然缺陷的优势
通过他们的研究，在4月22日出版的《自然》杂志上的一封信中强调，该小组发现生长过程中出现的缺陷——螺旋位错——导致晶体层在形成时沿着轴旋转
这种缺陷会产生扭曲，给这些纳米线带来优势，特别是在电子和光发射方面
“在层状纳米线中，我们基本上有了一种新的结构，可以在二维材料之间实现晶体扭曲，”电气和计算机工程教授彼得·萨特说
“我们采用的方法是，你可以(或者)制作这种扭曲的莫尔结构，或者让它们自己制作，当我们让电线自己完成工作时，自然会引入这种缺陷，一种扭曲
" 通常，具有扭曲界面的材料是由两个原子级的二维晶体人工制造的
当这些晶体小心翼翼地叠放在一起时，它们之间的一个小旋转——层间扭曲——会产生莫尔条纹，或者一个随扭曲角度变化的拍频图案，该图案比材料中原子的间距大得多
电子在这种拍频模式中的运动可以引起新的现象，例如超导性或发射光颜色的系统性变化
萨特的团队采用了不同的方法，通过生长由二维层组成的纳米线来实现这些扭曲
他们取出小颗粒的黄金，加热它们，然后用硫化锗蒸汽淹没它们
在高温下，金颗粒熔化并与硫化锗形成合金
“在某个时候，它会变得饱和，不能再吸收更多的水分
电子和计算机工程教授伊莱·萨特说:“那么它就有一个选择:不要再吸收了，让一层薄膜长在它的表面，或者继续尝试吸收更多。”
“事实证明，这些粒子对硫化锗非常贪婪
" 金颗粒不断吸收蒸汽，但变得太饱和而无法容纳所有蒸汽，并开始生长硫化锗层状晶体，每个金颗粒一个
当硫化锗被排出时，晶体变长，变成纳米线，比人的头发细1000倍
研究小组发现，每根金属丝都有螺旋位错，这产生了螺旋结构和晶体层之间的扭曲
为了探索螺旋扭曲纳米线的特性，研究小组使用聚焦电子束来刺激纳米线微小部分的光发射
当被激发的电子放松时，它们会发出一种特殊颜色或频率的光，研究人员对此进行了记录
一个动画，显示当晶体相互堆叠并引入一个小旋转时出现的扭曲云纹图案
学分:内布拉斯加大学林肯分校 通过允许扭曲层的不完美堆叠，硫化锗纳米线在沿着线的不同点发射不同颜色的光
这使得调谐带隙和控制吸收或发射光的能量成为可能
伊莱·萨特说:“我们能够证明，由于莫尔条纹的改变，有新的、可获得的发光特性会沿着线路发生变化。”
硫化锗(一种半导体)的扭曲纳米线可以应用于能量收集、可调光源或下一代计算
然而，研究人员说，他们的下一步是理解为什么发射光的颜色会沿着电线变化，并可能用其他材料获得类似的结果
“我们必须更好地理解螺旋扭曲结构的后果
彼得·萨特说:“我们预计扭曲的纳米线还会给我们带来许多其他惊喜。”
本材料基于美国国家科学基金会在第2004/2005号资助下支持的工作
DMR-1607795
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