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       自组装线结构由材料成分的核和外壳组成，这是未来先进电子设备应具备的特质。纳米线作为一种半导体材料的纳米级微型导线，在晶体管、太阳能、传感器等方面有着潜力巨大的应用前景。         纳米线是未来纳米设备最重要的基础材料，根据生长纳米线的衬底材料，不同纳米线产品可应用在各种功能性电子产品中。

        近日，Xiuling Li教授领导的科研团队利用一种“范德华外延”的方法，在半导体衬底材料上（诸如硅等）自下而上地生长纳米线。此类纳米线由一种III-V材料的物质制成，这类物质材料可用于光学设备，诸如太阳能电池和激光。

        工作人员之前曾试验过在硅基上生长III-V纳米线，但经常受硅的缺陷影响而实验效果不太理想。现在，研究者尝试在石墨烯片上研制铟镓砷化物纳米线，借此利用石墨烯这种碳的单原子厚度材料优越的机械性能和传导性能。

        相比于坚硬且易碎的硅，石墨烯更加纤薄柔软；而且由于其良好的传导性，石墨烯能使纳米线直接通电。此外，石墨烯成本低廉，从一块石墨上进行剥落处理或碳气体合成即可。

        Mohseni说：利用石墨烯来生长纳米线的一个原因就是为了不再选用那些又厚又贵的衬底材料。一块普通的太阳能电池，其制造成本将近有80%都耗在了衬底材料上。因此，质美价廉的石墨烯就成了科研利用的最佳对象。不仅如此，石墨烯做衬底还会更多地增加一些普通衬底材料所不具备的功能。

        工作人员将铟、镓、砷混合气体抽取到放置有石墨烯片的容器内，石墨烯表面便开始了垂直方向的纳米线自行组装生长，其形状好似一片茂密的地毯。同时，实验对照组还利用同样的方法但只用了两种气体来生长纳米线。研究结果发现，基于石墨烯的InGaAs（铟镓砷）纳米线能自行分离出InGaAs核和InGaAs外壳。

        “这可是之前没预料到的一个现象”，Li教授说，很多设备都需要一个类似核壳的结构；通常情况下，在一定条件中生长出核之后还要改变这些既定条件，再去生长外部的壳；而基于石墨烯衬底材料的纳米线能够自行完成核壳生长，一步完事。此外，由于是自行生长，核与壳的界面分离十分完美。

        那么，这种自行核壳生长究竟是缘于何呢？经过研究，工作人员发现，铟砷晶体结构内部的原子间距和石墨烯结构内部的碳原子间距相当。因此，当铟、镓、砷混合气体被吸入容器后，结晶成核过程变开始。铟砷近乎完美的沉积在石墨烯表面而镓则沉积在形成的纳米线表面。这种现象是研究者们不曾预料到的；因为在通常情况下，范德华外延法生长出的材料晶体是不和衬底发生反应的。

        此外，通过调整铟和镓在半导体材料制造过程中的比例，研究者可以使纳米线的光学性能、传导性能得到合理的协调配置。

        下一步，Li教授的团队计划利用他们研制出的新型石墨烯生长纳米线来制造太阳能电池和其他电子设备。

        该研究得到美国国家科学基金会和美国能源部的支持，发表在Nano Letters上。（编译自"Nanowires Grown On Graphene Have Surprising Structure"  翻译：王现）