日本东京大学研发一种可产生电流的奈米管
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日本东京大学Yoshihiro Iwasa教授与国际物理学家团队合作，发现了一种新型奈米管
(nanotube)，它在光的存在下可以产生电流。该奈米管的应用层面涵盖了光学传感器或红
外线成像芯片之类的设备，未来，若扩大该技术，对自动驾驶系统和天文学领域，甚至是
太阳能设备，亦都有所助益。此项研究于2019年6月发表于顶尖的自然期刊(Nature)。
这项新型的奈米管，是由二硫化钨(WS2)制成的特殊半导体材料，当它被雷射光照射时，
会因为光伏效应(photovoltaic effect)而产生电流。其实，不只有这样的材料会有如此
的效应，但与一般光伏材料不同的地方是，除非卷入管中，否则这个由WS2制成的片材在
光存在下并不会产生电流。
以整个奈米管的制作来看，该奈米管先是利用化学生长的方式生成多层的WS2结构，并分
散在二氧化硅的衬底上，然后从光学显微镜下分离出单一奈米管。接着透过化学气相传递
生长的方式形成单晶体的WS2，再使用胶带机械将双层及单层剥离开来，最后将薄片再次
转移到二氧化硅的衬底上。
奈米管的设计，包括局部类似单层的构造，也就是其中一个W原子被六个S原子包围，形成
一个三菱镜。而构成多壁奈米管的构造，则有了极性，并表现出非中心对称的性质。也就
是因为这样的特性，让这样的新型奈米管，并不依赖材料间的p-n结来获得光伏效应，而
是当暴露在光线下时，会在整个结构中产生电流，这称为体光伏效应(bulk
photovoltaic effect, BPVE)。
东京大学团队的研究指出，BPVE在现有材料的效率并不高，但该团队提出较低维度或较小
间隙的半导体，效果会较好。该团队也发现，当降低晶体的对称性，而不仅仅是破坏其反
向的对称，也就是说，从二维单层结构改为具有极性的奈米管，将可以极大地增强BPVE，
而且由此产生的光电流密度将会比其他BPVE材料大好几个数量级。
研究结果又为奈米材料的未来提供了更多选择，长远来看，这项研究最终希望用来制造高
效能的太阳能电池，但考虑到尺寸的限制，或许这项新的材料可以在其他领域获得应用。