1.1.2.1. Giới thiệu
Cấu trúc nano một chiều đầu tiên được biết đến là ống nano các bon (được Iijma công bố trên tạp chí Nature 354 (1991)) với nhiều tính chất ưu việt như độ có độ bền cơ học cao, có tính chất dẫn điện đa dạng (kim loại, bán dẫn), và đặc biệt hình thái cấu trúc với đường kính chỉ ~1 nm và độ dài lên đến hàng chục, hàng trăm micromét cho thấy tiềm năng ứng dụng của cấu trúc vật liệu này trong chế tạo các hệ thống, linh kiện, thiết bị ở quy mô phân tử, nguyên tử. Chính vì vậy, trong 15 năm gần đây, nguyên cứu phát triển công nghệ chế tạo, nghiên cứu các tính chất và nghiên cứu ứng dụng các cấu trúc nano một chiều đã trở thành những định hướng nghiên cứu, ứng dụng lớn thu hút được sự quan tâm của rất nhiều các nhà khoa học và công nghệ trên thế giới.
Hình 1.3. Sơ đồ minh họa hình thái khác nhau cấu trúc nano 1D và các thuật ngữ thường được sử dụng để mô tả chúng: (a) dây nano (NWS), dây hoặc sợi nano, (b) thanh nano (NRs); (c) đai
(NBS) hoặc dải nano và (d) các ống nano (NT)[73]
Cho đến nay, rất nhiều các cấu trúc nano một chiều khác nhau như ống nano, dây nano, đai nano, thanh nano, vòng nano….trên cơ sở các vật liệu khác nhau như vật liệu ôxít bán dẫn, ôxít kim loại, bán dẫn, kim loại…đã được chế tạo bằng nhiều các phương
11
pháp khác nhau, và theo các cách tiếp cận khác nhau. Trên hình hình 1.3 là minh họa của một số các cấu trúc nano một chiều phổ biến nhất và các thuật ngữ/ký hiệu được sử dụng để mô tả chúng. Các cấu trúc nano 1D có thể được tổng hợp bằng các phương pháp hóa học, phương pháp vật lý hoặc kết hợp cả hai để tạo ra các cấu trúc khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện công nghệ chế tạo. Các phương pháp hóa học được sử dụng để chế tạo các cấu trúc nano 1D như: phương pháp thủy nhiệt, phương pháp chế tạo dây nano dùng khuôn, phương pháp nhiệt dung …vv. Với phương pháp hóa học các cấu trúc nano 1D thường được tổng hợp trong dung dịch và được hình thành ở nhiệt độ thấp, do đó khó kết tinh thành tinh thể có chất lượng cao và sản phẩm nhận được thường có nhiều khuyết tật. Phương pháp vật lý tổng hợp các cấu trúc nano tinh thể 1D có nhiều ưu điểm hơn có thể tạo ra các cấu trúc 1D có chất lượng tinh thể cao, có thể điều khiển được hình thái kích thước và cấu trúc tinh thể thông qua việc điều chỉnh các điều kiện chế tạo. Phương pháp tổng hợp vật lý đi từ pha hơi là phương pháp phổ biến nhất liên quan đến hai cơ chế hình thành là cơ chế hơi - lỏng - rắn (VLS) và cơ chế hơi - rắn (VS).
