最近，中科院固体物理所孟国文小组在“多段异质纳米线与纳米管组成的分支结构”研究方面取得进展。他们以具有分支形貌孔的阳极氧化铝为模板，把电沉积技术、选择腐蚀技术、化学气相沉积技术、溶胶-凝胶技术等相结合，构筑了如下一系列的“多段异质纳米线与纳米管组成的分支结构”。

　　由两段异质纳米线/纳米管组成的Y-形貌分支结构  他们采用电沉积技术，首先在氧化铝模板的Y-形貌孔中沉积一段纳米线(保留模板中一段纳米孔是空的)；然后，采用化学气相沉积技术，在剩余的一段空的模板孔中生长碳纳米管(CNTs)，这样就获得了由纳米线(NWs)与CNTs组成的两段异质结构。通过控制电沉积NWs从氧化铝模板的主干孔一侧开始或从分支孔一侧开始；再通过控制电沉积NWs的长度；结合后续用化学气相沉积法生长CNTs，就可获得四种由两段异质NW/CNT组成的结构：(i) Y-形貌的纳米线(Y-NW)在其分支的下端联结两个碳纳米管(2CNTs) (简称为Y-NW/2CNTs)；(ii) 纳米线(NW)的一端联结一个Y-形貌的碳纳米管(Y-CNT) (简写为NW/Y-CNT)；(iii) 一个Y-CNT在其分支的下端联结两个NWs (简写为Y-CNT/2NWs)；(iv) 一个CNT在其一端联结一个Y-NW (简写为CNT/Y-NW)。

　　由三段异质纳米管/纳米线/纳米管组成的分支形貌结构  基于上述四种Y-形貌的NW/CNT组成的两段异质结构，他们尝试在NW的另一端联结上一段纳米管，以便获得Y-形貌的纳米管/纳米线/纳米管三段复杂异质纳米结构。为此，他们采用选择性腐蚀技术，从模板电沉积开始的一边腐蚀掉一小段已沉积的纳米线，使剩余的纳米线镶嵌在Y-形貌通道模板的中部(此时纳米线两端模板的孔仍是空的)；然后，采用化学气相沉积技术，在纳米线两端空着的孔中生长CNTs，从而可获得由CNT/NW/CNT三段组成的异质结构。通过控制镶嵌在Y-形貌通道模板中部纳米线的位置，可以获得三种结构：(i) 一个CNT一端联结一个Y-NW，再在NW的Y-分支下端联结两个CNTs (简写为CNT/Y-NW/2CNTs)；(ii) 一个CNT一端联结一个NW，再在NW的另一端联结一个Y-CNT (简写为CNT/NW/Y-CNT)；(iii) 一个Y-CNT在其两个分支的下端部联结两个NWs，再在两个NWs的另一端联结两个CNTs (简写为Y-CNT/2NWs/2CNTs)。

　　异质结构的材料及形貌的进一步拓展  在上述七种结构中，组成纳米线的材料既可以是磁性(镍)和非磁性纯金属(金、铜)材料，也可以是其它能用电沉积方法获得的材料。例如，半导体硫化镉，磁性钴铂、镍钴合金等。而且，作为一段或一节的纳米线单元本身，也可以由性能不同的几种材料组成。例如，由磁性金属镍和非磁性金属银两段纳米线组成一个纳米线单元，可获得Y-CNT/2AgNWs/2NiNWs /2CNTs等更为复杂的结构。就复杂结构中的纳米管而言，既可以是用化学气相沉积法生长的CNT和硅纳米管(SiNT)，也可以是用溶胶-凝胶法获得的氧化硅纳米管。并且，在纳米管/纳米线/纳米管的三段结构中，位于两端部的纳米管，既可以是由同种材料组成的纳米管(例如，两端都是CNT、SiNT或氧化硅纳米管)；也可以是由不同材料组成的纳米管(例如，一端是CNT、另一端是SiNT：Y-SiNT/2AuNWs/2CNTs)。另外，如果采用具有复杂形貌孔的阳极氧化铝为模板，就可获得多段异质纳米线、纳米管组成的形貌更复杂的纳米结构。例如，采用具有三分支孔的氧化铝模板，可获得由三分支CNT/三个镍NW/三个CNTs组成的异质复杂结构(即一个三分支CNT，在其三个分支的下端联结三个NWs，再在三个NWs的另一端联结三个CNTs)。

　　这些“多段异质纳米线与纳米管组成的分支结构”，在纳米电子学、纳米器件以及纳米系统等领域有广泛的前景。上述研究成果撰写的论文在Angew. Chem. Int. Ed.网络版发表后，很快被Nature China作为Research Highlights以标题“Nanoelectronics: Now at a junction”报道。同时，这篇文章被选为该期的四篇重要论文之一，在扉页上对本文作了重点介绍。

摘自:工程与材料科学部