納米管與納米線(xiàn)屬于一維納米材料，在納米器件與納米系統中有廣泛的應用前景，既可作功能元件，也可作聯(lián)接導線(xiàn)。固體所科研人員對納米管與納米線(xiàn)的熱膨脹行為進(jìn)行了研究，研究成果對用復雜形貌與尺寸變化的納米管與納米線(xiàn)構筑的納米器件的安全穩定性具有重要的意義，相關(guān)研究結果發(fā)表在Small 6, 381-385 (2010)。

　　多年來(lái)，固體所納米材料研究團隊一直很重視對納米線(xiàn)與納米管的熱膨脹行為研究。此前，張立德、李廣海、費廣濤等研究小組曾系統地研究了從頭到尾直徑相同的納米線(xiàn)與納米管的熱膨脹行為，在這方面發(fā)表了系列研究論文，包括APL 82, 4253(2003)；Nanotech. 15, 1437 (2004)；APL 87, 31912(2005)；JPCB 110, 26189(2006)；APL 89, 181914(2006)；APL 88, 211902(2006)；J. Cryst. Growth. 305, 8(2007)；JPCC 112, 5328 (2008)；Nanotech. 19, 285711(2008)；JPCC 113, 9568(2009)等等。

　　近年來(lái)，人們越來(lái)越關(guān)注形貌復雜與直徑變化的納米線(xiàn)與納米管。研究表明，用它們作為基本單元構筑納米器件與系統，性能會(huì )更優(yōu)、功能會(huì )更強。因此，已成為納米器件與系統的重要構筑單元。可想而知，形貌復雜與直徑變化的納米線(xiàn)與納米管的熱穩定性，將對這些性能更優(yōu)、功能更強的納米器件的穩定性至關(guān)重要。

　　為了對納米器件與系統中使用的形貌復雜與尺寸變化的納米管與納米線(xiàn)的熱穩定性進(jìn)行研究，最近，固體所楊大馳博士與朱儲紅博士生在導師孟國文研究員的指導下，以具有“Y-分支”和“臺階軸”形貌孔的多孔氧化鋁為模板，以金屬銅為例，采用電沉積方法構筑了具有“Y-分支”和“臺階軸”形貌的納米管與納米線(xiàn)；他們與朱曉光、孔明光兩位副研究員合作，對這些新結構進(jìn)行了仔細的微觀(guān)結構表征。　

　　在獲得試樣的基礎上，他們又與陳莉研究員一起合作，采用變溫X射線(xiàn)衍射技術(shù)，系統地研究了這些“Y-分支”和“臺階軸”形貌的納米管與納米線(xiàn)的熱膨脹性能，發(fā)現直徑大小不同部位的熱膨脹性能對溫度變化的敏感程度不同。其中，直徑較粗部分的熱膨脹對溫度變化更敏感，他們對產(chǎn)生這種現象的微觀(guān)機理進(jìn)行了較為深入的理論探討與分析。

　　基于上述研究結果，如果納米器件與系統的構筑單元中有這樣的納米管與納米線(xiàn)，則當周?chē)h(huán)境溫度變化時(shí)，“粗直徑”部分的熱膨脹就要大于“細直徑”部分的熱膨脹。這樣就有可能導致在直徑變化的“界面處”出現晶格常數不一致現象；隨著(zhù)溫度的進(jìn)一步升高，原來(lái)的共格界面就會(huì )轉變?yōu)榘牍哺窠缑妗⒎枪哺窠缑妫詈髮е隆癥-分支”和“臺階軸”形貌的納米管與納米線(xiàn)在直徑發(fā)生變化的“界面處”斷裂(更深入的工作還有待于用高分辨透射電鏡觀(guān)察驗證)。