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标  题: 纳米颗粒硅研究达到高潮
发信站: 听涛站 (Wed Feb  7 12:15:44 2001), 转信

发信人: werwerg (恬立), 信区: DMSE
标  题: 纳米颗粒硅研究达到高潮
发信站: BBS 水木清华站 (Tue Feb  6 19:46:01 2001)

这些纳米颗粒是通过电化学和物理过程制得的亚微米量级的硅。它们由于颗粒尺寸小而
显示出独特的光性能和电性能，并且在光电子学、生物化学和电子学都有潜在的应用前
景。
    罗切斯特（N.Y）大学，电子及计算机工程系系主任Philippe M. Fauchet教授领导
的研究小组正在研究采用纳米颗粒硅制造用作生物传感器和微小光学开关的单电子晶体
管的课题。这个小组将于本星期在马德里举行的多孔半导体国际会议上阐述其发现。
    在伊利诺斯大学，物理系Munir H. Nayfeh教授和他在厄巴纳-尚佩恩的校区的小组
已经设想出了制作超细纳米颗粒硅的一条新的电化学制备路径。该小组认为直径1纳米
的颗粒能用作半导体激光器。这对生物材料和单电子晶体管而言可堪称一个发展的里程
碑。Nayfeh将于下星期在明尼阿波利斯召开的美国物理协会会议展示其工作成果。
    已经对纳米颗粒硅进行了几年研究的Fauchet说，尽管五年前研究的焦点集中在光电
子学和光发射仪器，但今天，“研究的焦点已经转移到如何采用纳米颗粒建造单电子晶
体管的问题上来。”他认为，研究焦点转移的一个原因可以从半导体工业协会的科技趋
势图中看出来。图中预测到2009年，电子设备的平均尺寸将是0.07微米。“这将使电子
工业极大地降低设备尺寸变得必要。”Fauchet补充说道。尽管许多学术研究围绕特殊材
料如DNA来制造微小设备，“工业和科技实现从硅到这些特殊材料的平滑过度的可能性几
乎为0。”Fauchet说。Fauchet相信半导体产业已经投资数十亿美元之多的资金在硅晶片
制造工厂及其制造技术上，以至于它不可能另起炉灶。
    Fauchet的研究组从半导体研究公司、摩托罗拉、全美科学基金会和美国陆军研究局
得到资助，他们正致力于研究如何攻克发展纳米颗粒为基础的设备的堡垒。该研究小组
最新的目标是让硅的量子点之间产生“隧道谐振效应”。“尽管这个目标被认为是不可
能实现的，但是，用硅纳米颗粒制造超低能和超高速的设备是可能的。”Fauchet说。该
研究小组已将其发现发表在名为《应用物理学通讯》的物理期刊上。
    Fauchet的一位学生将在马德里就纳米颗粒硅在生物传感器上的用途发表其论文。F
auchet宣称硅颗粒可能被用来感知DNA片段。该应用可能实现的原因是颗粒“具有无可比
拟敏感度水平。”Fauchet的另一个学生将就光反射镜开关发表论文。他在多层堆垛的多
孔硅的小孔里充满了液晶。镜子的光学性质和反射性将随着电量的大小而发生改变而形
成一个开关。来自该小组的第3篇论文将讨论在多孔硅中掺杂铒的问题。铒是用于放大海
底光纤中信号的元素。Fauchet说他的小组还向《自然》期刊投了几篇稿件，但是将不是
讨论这些方面的问题。
    与此同时，Nayfeh研究组已经在提供可靠纳米硅颗粒的供应方面迈出重要的一步。
1999年2月，该小组通过电化学过程成功地制作出了直径为0.75～1 nm均匀大小的纳米硅
颗粒。这意味着他们取得了研究上的巨大成就。
    Nayfeh说他的制作过程非常简单——用硅晶片、氢化氟、双氧水、电流和超声在胶
体或 且褐制成     卓帕！Ｋ狄晾邓勾笱б牙酶孟罴际蹩⒊隽思赶专利产
品，并且正与生物化学实验室讨论将这些颗粒用作生物标志的问题。
    Nayfeh认为，双氧水的添加是不仅一种新方法而且还是一种重要的方法，因为它既
使硅发生氧化又对硅进行超清洗；而氟化氢则腐蚀掉硅并参与生成这些硅颗粒的蚀刻过
程。这个过程包括非常缓慢地把硅晶片浸入侵蚀性的化学药品中的操作。在空气和液体
之间的接触处发生蚀刻。控制电流使其正好掠过晶片的表面。在晶片表面被化学和电的
刺激的结合作用粉碎之后，它被超声轰击从而形成具有一定  寸的纳米颗粒。与一些制
备硅纳米颗粒的过程不同的是，这项技术不需要清洁室。Nayfeh说他的小组能够生产出
大量的该种材料。
    他说该技术不仅对工业有利，对医学科学也有利。例如，      颗粒可以生产出很
小的能在高温下仍然能够有效工作的晶体管。
    Nayfeh解释道：他的实验小组生产的直径1 nm纳米硅在紫外线的照射下能发出蓝光
，并且比荧光着色显示出高出两到三倍的颗粒激活效率。（荧光着色是激光器中用来产
生特定波长的标准成分）
    Nayfeh补充说，因为纳米硅显示出光稳定性（与此相反，传统性的染料发生褪色）
，它们对人体无害并且能被轻易的冲洗掉，所以它们极有可能成为生物学标志。因此，
可能可以采用纳米硅颗粒去探测发生癌变的单细胞。

Nayfeh称他的研究小组正在与对该应用有兴趣的研究室进行讨论。

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※ 来源:．听涛站 cces.net．[FROM: 匿名天使的家]

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