探索結構和物性可控的新型低維納米結構材料是納米科技的重要研究方向之一。過去的十多年里，人們對納米碳材料體系進行了大量的基礎和應用研究，而對低維硼納米結構的報道很少。硼在元素周期表中與碳近鄰，具有優(yōu)良的物理化學特性，如：穩(wěn)定性高、密度低、熔點高、硬度也接近于金剛石，而且還具有高的拉伸強度和楊氏模量以及高的室溫電阻率。所以，低維硼納米結構材料在場發(fā)射材料、納米電子學、傳感器、超導、能源等多個領域具有巨大的研究價值和應用潛力。然而，由于一直未能發(fā)現(xiàn)低維硼納米結構材料有效的生長方法，使得制備一維硼納米結構材料及對其物性的研究難以有所突破。

    中科院物理所高鴻鈞研究組采用碳熱還原法首次制備得到了大面積的新型一維硼納米結構－硼納米錐。納米錐為四方的硼結構，長度為幾個微米，尖端的直徑為50-100 nm， 電導率為(1.0-7.3)×10-5 (Ω·cm)-1。場發(fā)射性能測試表明硼納米錐具有較小的開啟和域值電場，分別為3.0 V/µm 和 5.3 V/µm。這項研究結果表明：具有良好電學特性和場發(fā)射性質的硼納米錐材料極有可能成為新一代的場發(fā)射陰極材料。該項工作與中山大學的劉飛博士和物理所微加工實驗室顧長志研究員合作開展。相關結果發(fā)表在近期的《先進材料》（Advanced Materials）上。

    此外，高鴻鈞研究組還與化學所宋延林研究員合作，對另一種納米結構材料與特性進行研究。他們設計合成了含有三苯胺的推、拉電子型化合物2-((Z)-2-(4-diphenylamino) enzylidene)-1, 2-dihydro-1-oxoinden-3-ylidene) malononitrile (BDOYM), 并制備了納米薄膜，實現(xiàn)了穩(wěn)定的納米級電導轉變。三苯胺不僅具有良好的供電子能力，還可以穩(wěn)定電荷轉移態(tài)。他們還利用雜化理論(Hybrid Hartree-Fock/Density Functional Theory)研究了電導轉變的物理機制。該項研究為制備納米電子器件提供了一種很有應用前景的材料。有關工作發(fā)表在《美國化學會志》（JACS）上。

    該工作得到了國家自然科學基金委、國家科技部和中國科學院的大力支持。