国家自然科学奖项目公示.docVIP

国家自然科学奖( 2016 年度) 低维材料和器件的加工与新奇特性研究二、推荐单位意见 （推荐不填此） 中国科学院 通讯地址 北京市西城区三里河路52号 100864 联 系 人 李陛 010 电子邮箱 libi@cashq.ac.cn 传 真 010 推荐意见： 本项目围绕低维纳材料和器件的加工与新奇特性开展研究工作，取得了一系列在国际上有影响力的重要科学发现，概括为三个方面： （1）基于纳米尺度的加工与测量新方法，首次发现多壁碳管的多通道弹道输运特性，具有高电流承载能力，该发现证明了多壁碳纳米管有望成为纳电子器件及集成电路的下一代互联导线，成果作为封面文章（Cover story）发表在《物理评论快报》（PRL）上，带动国际上50多个小组的跟踪研究。在单壁碳纳米管中，首次发现了水分子流动所导致的能量转化过程，具有发电的功能。 （2）基于可控的纳米加工方法，发现了铁磁金属纳米点接触宽度与磁畴壁钉扎的动力学规律，首次研制出利用电驱动和电检测的纳米磁逻辑电路，实现了与传统的CMOS技术兼容，成果发表在《自然?纳米技术》（Nature Nanotechnology）上，引起国际同行高度重视。构筑成功低噪音的多端ZnO纳米探测器和高灵敏度的Ga2O3纳米线气体传感器。 （3）基于发展的纳米加工新方法，研究新型导电高分子纳米线的本征物性，首次实现了对单根纳米线电子输运性质的直接测量，发现了室温下导电高分子纳米线的电导反常尺寸效应等新奇特性，证明可以通过控制纳米线直径等参数调控导电高分子器件性能，为实现其在纳电子器件方面的应用提供了实验和理论根据。 本项目在低维材料的新奇特性和器件构筑研究方面取得重要进展，实现了信息功能纳米结构与器件的可控加工和本征物性测量方法上的突破，在基于构效关系的新型纳米器件与电路国际研究领域起到了引领作用，为高性能纳米器件与电路的应用奠定了科学基础。项目的8篇代表性论文SCI他引771次，20篇主要论文SCI他引1721次。项目组成员获邀在重要国际学术会议上做邀请报告30余次，获邀撰写综述文章6次，获得授权专利20项。论文发表后被国际著名学术刊物Science、Nature、Nature子刊、Advanced Materials等多次引用，Nature和NatureChina作为亮点报导，2007年获中国物理学会胡刚复物理奖。 推荐该项目为国家自然科学奖 二 等奖。 声明： 法人代表签名： 推荐单位（盖章） 年 月 日 年 月 日 三、项目简介 本项目属于材料科学与技术领域。 低维材料与结构表现出独特的尺寸效应和量子效应等新奇物理现象，其特殊的几何结构为构筑高性能的纳米器件提供了可能，对研制小型化、高密度的高性能信息功能纳米器件并实现广泛应用具有重要的价值。但如何在室温下发现并呈现低维材料与结构的新奇物理特性，并基于这些新奇特性构筑高性能的器件与电路，一直是困扰本领域研究者的难题之一，也是实现纳米材料与器件应用所急需解决的关键问题。围绕低维材料的本征特性测量、新奇物理特性的发现及高性能纳米器件的构筑方法，本项目利用纳米尺度的加工与测量新方法，系统研究了几种信息功能纳米材料的新奇物理特性和相关纳米器件的构筑，获得了如下科学发现： （1）基于纳米尺度的加工与测量新方法，首次发现多壁碳管的高电流承载能力，建立了多壁碳纳米管的多通道弹道输运模型，并应用于纳米器件的互联导线。通过扫描电镜内多探针分立一维纳米材料与器件本征物性测量方法的发明，实现了测量探针与多壁碳纳米管内层管壁的直接接触，发现了多壁碳纳米管具有多通道弹道输运特性和高电流承载能力，比仅测外壁提高了二个数量级。该发现证明了多壁碳纳米管有望成为纳电子器件及集成电路的下一代互联导线，该成果作为封面文章发表在《物理评论快报》（PRL）上，带动国际上50多个小组的跟踪研究。此外，借助纳米加工与测量新方法，还研究了水在单壁碳纳米管中的传输特性，发现了水填充的单根单壁碳管中会产生电动势，构筑成功纳米“发电机”； （2）基于可控的纳米加工方法，发现了铁磁金属纳米点接触宽度与磁畴壁钉扎的动力学规律，首次研制出利用电驱动和电检测的纳米磁逻辑电路，实现了与传统的CMOS技术兼容。采用纳米加工新方法，制作出铁磁金属纳米点接触结构，发现了点接触宽度与磁畴壁钉扎的动力学规律，首次设计并研制出利用电驱动和电检测的纳米磁逻辑电路，成果发表在《自然?纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。此外，基于可控纳米加工新方法，还构筑成功低噪音的多端Z