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纳米线的发展史：
纳米线最早是贝尔实验室的科学家于1987年开发了第一条纳米级量子阱线（一种薄层半导体结构），比利时工程师Jean-Pierre Colinge在1991年开发并描述了一种设计更为精细的纳米线。从那时起，人们就纳米线在光学，电子学和遗传学等许多领域的可能应用进行了研究。

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纳米线的介绍：
纳米线是一种纳米结构，直径约为10纳米（10nm米或者10-9米）。 纳米线可被定义为长度与宽度的比率大于1000，也可理解为厚度或直径限制在几十纳米或更小且长度不受限制的结构。 在此类结构等级水平，量子力学效应很重要，并创造了专业的术语“纳米线”。 应用领域存在众多不同类型的纳米线产品，包括有超导系列产品：（如：YBCO），金属（例如：Ni，Pt，Au，Ag），半导体（如: 硅纳米线（SiNWs），InP，GaN）和绝缘材料（例如：SiO 2，TiO 2）。 分子纳米线由有机（例如DNA）或无机（例如Mo，MoSI）重复的分子单元结构组成。

图1：Nanowire

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Nanowire is a nanostructure, with the diameter of the order of a nanometer (10nm meters). It can also be defined as the ratio of the length to width being greater than 1000. Alternatively, nanowires can be defined as structures that have a thickness or diameter constrained to tens of nanometers or less and an unconstrained length. At these scales, quantum mechanical effects are important—which coined the term "quantum wires". Many different types of nanowires exist, including superconducting (e.g. YBCO), metallic (e.g. Ni, Pt, Au), semiconducting (e.g. silicon nanowires (SiNWs), InP, GaN) and insulating (e.g. SiO, TiO). Molecular nanowires are composed of repeating molecular units either organic (e.g. DNA) or inorganic (e.g. MoSI).

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如何制造纳米线（Nanowire）材料：

图2：carbon nanotubes
纳米级材料专家设计出纳米级构建事物的主要两种不同方法：自上而下的方法和自下而上的方法。自上而下的方法本质是如果要制作出用于纳米线的大量材料，需要切割开直至尺寸合适为止。自下而上的方法是一种组装过程，通过较小的粒子连接在一起以形成相对较大的结构。
尽管我们可以使用不同的方法来构建纳米线，但迄今为止没有人找到使大规模生产可行的方法。目前科学家和工程师们不得不花费大量时间来制造微处理器芯片所需的纳米线数量的一小部分纳米线材料。科学家和工程师们面临更大的挑战是找到一种在纳米线建成后正确排列纳米线的方法。目前小型秤使自动构建晶体管非常困难，工程师通常使用工具将导线操纵到位，同时通过高精密显微镜观察操作的每一个不抽。
自上而下纳米线只做方法是科学家制造光纤纳米线的另一种方式。光纤线以光的形式传递信息，为了制造光纤纳米线，工程师首先要使用常规的光纤电缆，有几种不同的方法可以将光缆减少至纳米级。
第一种方法是科学家们可以加热由蓝宝石制成的棒技术，将电缆缠绕在棒上，然后拉动电缆，将其拉长以形成纳米线。
第二种方法是使用由一小块蓝宝石制成的微型熔炉技术，工程师们将光缆拉过炉子，然后将其拉伸成细纳米线。
第三种方法称为火焰刷涂技术，是在科学家拉伸光纤电缆时在光纤下使用火焰。

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纳米线的应用：
※ 遗传学上，研究人员已经使用纳米线创建了人工蛋白质编码DNA。 此类纳米线是使用氨基酸（是蛋白质和DNA的组成部分）形成的。 该技术可用于促进蛋白质的创建或生产，从而推进蛋白质研究，并有可能导致治疗应用方面的进展，例如功能障碍蛋白质的替换或修复。
※ 纳米线可以由多种材料制成，包括硅，锗，碳和各种导电金属，例如金和铜。纳米线小尺寸的属性使其成为良好的导体，电子容易通过它们，这种特性使计算机科学取得了重要的进步，例如：使用专用的硫化镉纳米线的光学光子开关的开发允许光子通过该线并充当二进制信号（即0和1），具有极大地提高计算机速度的潜力。

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硅纳米线：

硅纳米线，也称为SiNWs，硅纳米线最常由硅前体通过蚀刻固体或通过从气相或液相催化生长而形成的半导体纳米线。SiNWs的初始合成通常伴随着热氧化步骤，以产生具有精确定制的尺寸和形态的结构。
硅及其不同的纳米结构已经广泛用于电子，光学和光伏领域。硅的各种纳米结构为提高光伏，传感器，CMOS和光学器件的性能创造了独特的机会。

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硅纳米线在光伏领域的应用：
SiNWs的许多特性使其成为光伏应用的潜在材料。首先是抗反射性能,SiNWs具有非常低的反射率，即它们吸收大部分入射光。另外，由于SiNWs与入射角无关，因此不需要额外的光跟踪支架,这降低了光伏模块的成本。
第二个有益特性是SiNWs的高长宽比,这有助于他们以更薄的硅结构吸收更多的阳光，从而降低了材料成本。在传统的太阳能电池中，由于块状硅的间接带隙，为了完全吸收，需要更厚的材料。
第三是SiNWs的自清洁特性,SiNW的某些独特结构使其在本质上具有疏水性，表现出一种称为自清洁效应的特性。在实际环境中，灰尘颗粒会聚集在光伏模块的表面。因此，阳光被阻挡，从而降低了功率效率。纳米线太阳能电池利用自清洁作用克服了这个问题。
光伏应用的另一个关键要求是吸收的光总量应转换为自由电荷载体。这称为光收集容量，它确定用于光电流转换的可用光子总数。由于氮化硅是好的吸收剂，它们的光收集能力也很高,在商用太阳能电池中，进行表面纹理化以减少反射，但这对于纳米线太阳能电池而言并非必需。

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