原子扩散技术可能导致金属纳米线的大规模生产

日本名古屋大学的一个小组创造了一种新技术，用于生长有望用于下一代电子产品的微小金属纳米线（NW）。他们的研究结果表明了一种大规模生产纯金属NW的方法，到目前为止，这限制了它们的使用

这项新技术有望提高电子产品生产的效率，包括电路、LED和太阳能电池。这项研究发表在《科学》杂志上

由于难以在保持质量和纯度的同时扩大生产规模，NWs的大规模生产一直具有挑战性。NWs是如此之小，以至于它们是通过运输原子（物质的最小成分）制成的，通常处于气相状态。然而，这很难与金属有关，阻碍了这些重要电子元件的生产

为了克服这个问题，名古屋大学工程研究生院的Yasuhiro Kimura领导的一个小组利用离子束照射增强的固相原子扩散从单晶中产生铝NWs

原子扩散是指原子或分子在高温下通过应力状态变化从高浓度区域移动到低浓度区域的过程

使用离子束照射薄铝膜内的晶粒，使其在表层变粗。这导致了应力分布的变化，引导了原子流，并被用作向特定位置供应NW生长所需的大量原子原料的一种手段

在实践中，当施加热量时，原子会通过从底部细晶粒到顶部粗晶粒的梯度向上流动，导致NW的质量增长

Kimura说：“我们将铝NWs的密度从每平方厘米2x105 NWs增加到每平方厘米180×105 NWs。”。“这一成就为自下而上的金属NW生长方法铺平了道路，到目前为止，这种方法只是偶然地少量生长。原则上，它也可以扩展到其他金属。”

由此产生的铝NW因其独特的特性，如大表面积、由单晶制成的良好机械性能及其抗自然氧化性，有望用作传感设备和光电子的纳米组件

Kimura解释说：“我们仅使用三个关键过程就实现了森林状金属NWs的大规模生长：基材上的薄膜沉积、离子束照射和加热。”

“我们的技术解决了建立大规模生产方法的迫切需要，特别是在生产高性能纳米器件方面，如气体传感器、生物标志物和光电元件。”