隨著世界各地的電子設備越來越小，使用傳統電子設備制造的設備的尺寸或厚度將受到限制。對于那些希望制造透明、靈活的電子產品的消費者來說，情況也是如此，因為許多傳統的電子網絡并不是按照這種方式設計的。那么，答案是什么?嗯，根據需要小型化的設備部分，有不同的答案。通過納米技術，靈活透明的屏幕、電池、電容器和電路板可以變得更高效、更小/更靈活；電子技術的更多方面正在不斷受到納米材料的影響。然而，我們在這里關注的是一種特定的納米材料，它在電子學和納米電子學方面表現出了很大的前景，這就是納米線。

什么是納米線?

納米線是一種很長很細的納米材料。在技術術語中，這意味著它們具有高縱橫比。考慮到這是一個與傳統電線相似的幾何形狀，它們在電子和納米電子設備中具有很大的潛力。納米線是高導電性材料，但考慮到它們的尺寸，它們的導電性不如體積較大的電子產品，但它們的小尺寸使它們非常有用。納米線也是一維(1D)納米材料。這意味著納米線內的電子被限制在一個維度，而在另外兩個維度中被阻止移動——這是一種你在許多納米材料中發現的量子限制，因為它們的小尺寸帶來了有趣的量子現象。因為電子只能在一維中移動，納米線中的電子只能沿著長軸移動——就像傳統的電子線一樣。

與塊狀材料相比，納米線中的電子狀態確實有所不同。由于納米線的量子效應，納米線的電子將占據離散的帶，而不是連續的狀態。即使每個電子都受到量子限制——因為納米線內的勢阱彼此靠近——它們也可以通過電子在勢阱之間穿隧連接起來。這使得電子以最小的阻抗在阱之間流動。這是它們高導電性的主導因素。納米線也可以捆綁在一起，以增加在一個小的局部空間內可能的導電程度，并且它們可以很容易地集成到其他材料的基質中，使其導電。

由于銅的導電特性，傳統的金屬線完全依賴于銅，與之不同的是，目前存在著許多不同類型的納米線。納米線可以由超導材料(如氧化釔鋇銅(YCBO))或金屬(包括鉑、銀、金和鎳)或半導體(如砷化鎵、硅和磷化銦)或絕緣材料(如二氧化硅和二氧化鈦)組成。這些只是幾個最常見的例子，因為具有新穎成分的納米線一直在出現。在許多情況下，從化學角度來看，許多納米線本質上是無機的。

納米線在電子領域的廣泛應用

納米線最大的潛力在于晶體管。由于其高縱橫比，很容易在納米線周圍制造介電柵極，這使得它們能夠相對容易地關閉和打開。此外，由于其尺寸，納米線晶體管不會受到與體積晶體管相同程度的雜質的不良影響，這使得制造更便宜和更容易，因為不一定需要無雜質的材料。雖然許多納米線晶體管需要半導體結來幫助控制電子流，但有些器件不含結，電子流是由擠壓納米線的圓形結構控制的，這種結構增加或減少電子流取決于環是處于“松弛”還是“擠壓”狀態。

未來還有一些其他應用領域可能會受益。其中包括柔性電子設備和傳感器。目前有關于柔性電子產品的熱議，特別是因為它有一些非常科幻的東西。當人們意識到二維材料可用于電子設備的電池和觸摸屏時，他們開始對柔性電子產品感到興奮。但是這些組件仍然需要連接，這就是納米線可以發揮作用的地方。納米線可以結合到各種薄層材料復合材料中，并可以充當柔性導電介質。然后它們可以與設備中的任何其他柔性材料一起彎曲，而不會影響設備的導電性。另外，因為它們太小了，它們幾乎是不可見的，不會構成屏幕的光學透明度。柔性電子產品領域可能包括手機和筆記本電腦等消費電子產品以及用于醫療和健身應用的可穿戴設備。

對于傳感器，很多人都知道納米材料提升了各類傳感器的傳感能力。到目前為止，納米線傳感器已用于測量各種化學品、氣體和生物分子以及 pH 值。基于納米線的傳感器具有與場效應晶體管 (FET) 的工作方式非常相似的傳感機制。在基于納米線的傳感器中，納米線通常由半導體材料制成。當傳感器表面的受體與目標分子之間發生相互作用時，它會引起表面電位的變化，從而改變半導體中空穴和/或電子的局部密度——然后產生可檢測和可測量的變化。

結論

納米線提供了一種通過充當設備中組件之間的導電介質來使電子設備小型化并創建更靈活的電子設備的方法。與傳統電線非常相似，納米線中的電子將沿著材料的長軸流動，納米線可以捆綁在一起，以在更小的空間區域中產生更高的電導率。納米線可廣泛用于電子領域的各種應用，最常見的是晶體管，但也可用于柔性和可穿戴電子產品、透明電子產品和傳感器。

編輯：黃飛

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