溶液生长技术

基于溶液的纳米结构生长技术有着高产、低耗和简便等优点，这一方法可以用于批量生产金属、半导体和氧化物纳米结构。更重要的是，溶液生长技术可以将纳米晶体和一些其他功能材料结合成复合材料，使得这一技术在纳米电子学和生物学上有巨大的应用前景。在液态体系中，纳米晶体在合成时的成晶性较差，但是高温非水解条件下纳米晶体会有更好的结晶性质。一般来说，利用溶液法生长纳米线有以下几种方式：金属催化下的固－液－固（SLS）金属成核生长、自聚集吸附生长和受热力学或动力学控制的各向异性生长。

许多利用溶液生长技术制备的纳米线都会受到两种不同“结构向导”的控制：①“软模板”，如表面活性剂和有机掺杂；②“硬模板”，如含有纳米通道的阳极氧化铝薄膜或者聚合物多孔膜，以及一些其他具有纳米通道的纳米结构。通过直流或交流电化学沉积，许多材料都可以导入“硬模板”的纳米通道中，有时，一些气体分子也会因为纳米通道内壁的独特性质而被吸收进纳米通道中。而不使用“结构向导”时，由于晶体表面的表面能不同，晶体会进行各向异性生长，最终成为细长的纳米线。但是，大多数材料的表面能差距并不大，所以难以进行高度各向异性生长并成为长的纳米线。为了解决这一问题，可以向溶液中添加表面活化剂来调节纳米晶体的表面能，例如，一种表面活化剂分子会被纳米晶体有选择性地吸收，它会吸附在晶体表面，阻碍这一部分表面上的生长。这种选择性封端效应会诱导纳米晶体向某一固定方向生长，进而形成纳米线。目前，研究者们已经在许多纳米材料中发现了这种选择性封端机制，如金属纳米线、金属氧化物纳米线和半导体纳米线。虽然“结构向导”已经被广泛应用于纳米线的制备之中，但是其中的原理仍难以解释清楚。实际上，很多材料是自催化的，并不需要“结构向导”。因此溶液生长纳米线的形成机理以及“结构向导”的功能和选择性仍需要进行更系统的研究。