注意带隙：研究人员创造了具有可调电子特性的纳米级基本半导体

研究人员已经证明，通过使用具有柔性键的半导体，可以使用纳米容器将材料模制成各种结构，而不会改变其成分。这一发现可能会导致仅使用单个元件设计出各种定制的电子设备。

半导体对我们的日常生活至关重要，因为它们几乎存在于每一种电子设备中。半导体的一个关键特性是它们的带隙，这决定了它们如何传导电流。带隙通常是通过破坏化学键或在材料中引入额外元素来为特定应用而设计的。然而，这些过程可能是复杂和能源密集型的。

诺丁汉大学、EPSRC SuperSTEM设施、德国乌尔姆大学和美国BNNT LLC的研究人员使用透射电子显微镜对新型硒进行了成像，使用纳米管作为微型试管。该研究已发表在《先进材料》杂志上。

诺丁汉大学化学学院研究员Will Cull博士进行了这项实验工作，他说：“硒是一种历史悠久的古老半导体，曾被用于第一批太阳能电池。在我们的研究中，我们通过发现纳米尺度下可能出现的新形式来振兴硒。”

硒可以以纳米线的形式存在，其结构和键合因直径而异。在一定尺寸以下，硒原子之间的键发生变化，键角增大。这会使最初的螺旋结构变直，最终将其压缩成原子般细的线。Will Cull博士说：“我们成功地使用透射电子显微镜对新形式的硒进行了成像，将纳米管用作微型试管。这种方法使我们能够创建一个新的相图，将硒的原子结构与纳米线的直径联系起来。”。来源：诺丁汉大学

诺丁汉研究小组此前曾报道过使用纳米试管对单个分子的化学反应进行成像，并观察半导体中的相变。这种方法能够在原子水平上实时拍摄化学。Will Cull博士说：“令我们惊讶的是，我们观察到纳米试管在成像时变得更薄了！就在我们眼前，我们目睹了纳米管内的硒纳米线像牙膏一样被挤压、拉伸和变薄。”这一偶然发现使我们能够建立一种纳米线向另一种纳米线转变的机制，这对它们的电子性能具有近乎原子精度的影响。“

带隙是半导体的一个关键特性，它对半导体在各种设备中的应用产生了重大影响，包括太阳能电池、晶体管和光催化剂。EPSRC SuperSTEM主任Quentin Ramasse教授说：”通过利用原子分辨的扫描透射电子显微镜结合电子能量损失光谱，我们能够测量硒单链的带隙。这些测量使我们能够建立这些纳米线的直径与其相应带隙之间的关系。“

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昆廷·拉马斯教授说：“传统上，碳纳米管一直被用作纳米试管；然而，它们出色的能量吸收性能可能会掩盖内部材料的电子跃迁。相比之下，一种新型的纳米试管，氮化硼纳米管，是透明的，使我们能够观察到其中含有的硒纳米线的带隙跃迁。“

著名的摩尔定律指出，集成电路上的晶体管数量大约每两年翻一番。因此，电子元件必须变得更小。

诺丁汉大学化学学院Andrei Khlobystov教授说：“我们研究了纳米线尺寸的极限，同时保留了有用的电子特性。这对硒来说是可能的，因为量子限制现象可以通过原子结构的扭曲来有效地平衡，从而使带隙保持在有用范围内。“

研究人员希望这些新材料将来能被纳入电子设备。通过改变纳米线的直径来精确调节硒的带隙，可以设计出仅使用单一元件的各种定制电子设备