固体物理所在金属纳米线热膨胀研究中取得重要进展

日前，中国科学院固体物理研究所“百人计划”入选者费广涛研究员领导的课题组在金属纳米线热膨胀行为的研究方面取得重要进展。

    材料的热膨胀是材料的一个基本特性，它直接关系到材料的应用。纳米线状材料有望在大规模集成电路，针尖探测等方面得到应用。在这些应用中，热膨胀是决定材料是否能够应用的因素之一。

    费广涛小组采用原位X射线衍射的方法系统研究了尺度、相结构和取向等对嵌在多孔氧化铝模板孔洞中的金属纳米线的热膨胀特性的影响。通过研究发现，金属纳米线的宏观热膨胀行为与纳米线的固有热膨胀、表面张力以及模板的限制作用和电沉积金属纳米线时引入的过量空位三个因素有关；对于同一直径的纳米线而言，其热膨胀系数与相结构无关。研究还发现：在加热过程中的空位形状的变化导致了退火前后不同择优取向Cu纳米线的热膨胀的差异。对于不同的晶面，始末状态的空位构形引起的晶面间距变化量是不同的，这就导致了不同择优取向Cu纳米线热膨胀性质的差异。

    以上研究成果分别在Applied Physics Letters(88 (2006) 211902、Applied Physics Letters, 89 (2006) 181914)、Solid State Sciences(10 (2008) 1185、Nanotechnology, 19 (2008) 285711)和The Journal of Physical Chemistry C(113(22) (2009) 9568-9572)上发表了系列文章。

    The Journal of Physical Chemistry C杂志审稿人认为：这是一篇有趣且重要的文章。已有的文献似乎也提出了模型或数据描述纳米线的热膨胀。这篇文章对数据进行了仔细分析，成功地建立了模型。这是一项很好的工作。

    该工作得到科技部973计划(No.2005CB623603)、中国科学院“百人计划”、国家自然科学基金(No. 50671099)的支持。