访谈！麻省理工大学教授谈纳米结构的形成过程

该图像显示了在显微镜中生长的纳米硅丝。黑暗区域是催化剂（金硅化合物的液滴），能引起纳米线生长。图片来源：Frances Ross、《物理学进展报告》IOP出版

Frances Ross教授今年秋天加入了麻省理工学院材料科学与工程系(MIT Department of Materials Science and Engineering)。他之前的工作是技术开发，用于探测不同材料接触时发生的反应。Ross教授曾在位于纽约约克镇高地的IBM Thomas J. Watson研究中心工作，她利用透射电子显微镜技术来了解纳米结构是如何实时形成的，并利用这些影片中的数据来开发新的结构和生长途径。

问:我们实时观察纳米级晶体结构的形成时获得了哪些启发？当只观察、分析其形成后的结构时，我们会遗漏什么？

答:录制一部发展过程的视频，而非只保留成长前后的影像，有很多优点。影片为我们提供了一个连续的过程视图，它展示了完整的演变。其中包括详细的信息，比如单个纳米晶体的生长速度。快速成核或者短暂的形状变化，通常都是无法预料的。所以记录连续的视图使我们很容易能够观察到这些变化。通过视频，我们还可以了解到材料在实际加工条件下的变化，避免因观察分析而停止其生长。最后，我们可以培养一中材料，然后测量它的特性，比如一根纳米线的导电性或者纳米晶体的熔点。当然，获得这样的信息需要更复杂的实验，但这种额外的努力是值得的。我们非常喜欢设计和执行这些实验。

问：在利用麻省理工学院纳米设备发展这些技术中，您将扮演什么角色?

答：麻省理工学院纳诺研究所楼下有些很安静的房间。房间的设计温度恒定，可最大限度地减少周围环境的震动和电磁场，包括附近的地铁T线。我们计划使用其中一个房间用于独特的新型电子显微镜。它将设计用于二维材料的生长实验而不仅限于石墨烯材料。我们计划研究“常规”（三维）纳米晶体在二维材料上生长的生长反应，这将充分利用二维材料提供的新机会。由于材料会被成像过程中的电子破坏，使用现有的设备无法对二维材料的生长反应进行研究。新的显微镜将使用低电压、高真空环境以代替活性气体来精确控制生长和其他过程。该显微镜也将有益于许多其他材料的生长研究。但并非每个实验都需要这种最先进的设备，我们还将在13号楼的显微镜中开发新功能，尤其是针对液体反应过程。

问：通过纳米结构形成过程的观察，哪些技术能立即受益？