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義大利研究人員使用最先進的密度泛函理論計算(density functional theory, DFT)，研究尺寸如何影響具奈米結構材料的壓電(piezoelectric)性質。他們特別針對六角形的線材分析了表面與塊材殼層對壓電性的貢獻，結果發現一旦奈米線的直徑大於15埃(A)時，表面效應便可忽略。
氧化鋅(ZnO)奈米線由於具有壓電特性，可作為自供電奈米元件的建構基石。最近，義大利都靈理工大學(Politecnico di Torino)及國家研究委員會磁性材料研究所(CNR-IMEM)的研究人員結合了密度泛函理論與最大局域化瓦尼爾函數(maximally localized Wannier function, MLWF)，研究直徑小於2.3 nm的ZnO奈米線的壓電性質。此方式使研究人員得以同時量化塊材和表面的貢獻。
計算結果顯示，塊材和奈米線的壓電響應相當接近，這意味著壓電常數並不會在奈米尺度下而增強。這項發現不同於先前美國西北大學研究團隊用第一原理計算得到的結果(Nano Lett. 11, p. 786, 2011)，而且相反地，義大利團隊的計算顯示ZnO奈米線的有效應變能(effective strain energy)對於奈米線尺寸的縮減較為敏感，而且比ZnO塊材小上許多。
根據上述理論預測顯示，以ZnO奈米線作為能量採集之用的優點在於其對微弱機械震動的靈敏度。因此，雖然一般直徑40 nm奈米線發電元件的壓電性質類似於塊材結構，它們仍適合用來製造高效能量收集裝置。詳見Nano Lett.｜DOI: 10.1021/nl104004d。 |