高定向石墨基底上金纳米粒子链的STM图
沿一个或多个方向降低材料的空间维数，材料的电子结构会发生巨大变化。量子尺寸效应导致低维体系出现无体材料相对应的新的电子特性。准二维磁性超薄膜和超晶格结构具有巨磁阻特性。由于准一维金属纳米线具有大的长宽比，二维量子限域效应改变了纳米线的电子态密度从而使纳米线表现出新的电子输运性质，如电导量子化等，金属纳米粒子则表现出单电子现象。单电子现象是指由金属纳米粒子构成的纳米电子器件的电流-电压(I-V)曲线表现出库仑阻塞(Coulomb blockade)和库仑台阶(Coulomb staircase)现象。金属纳米粒子和金属纳米线所具有的独特性质使其成为纳米功能材料和纳米电子器件的基本组成单元。纳米电子器件的最主要特征是单电子现象和超高密度集成特性。扫描隧道显微镜(STM)被广泛应用于单电子现象的研究，这时STM针尖-金属纳米粒子-基底构成一纵向双隧道结系统。
理论计算和纵向单电子实验结果表明，只有当金属纳米粒子直径小于10nm时才可能观察到室温单电子现象。但目前横向单电子三极管及其逻辑器件多工作在低温条件下。尽管横向单电子器件的金属纳米点可以小至几纳米，但由于微加工技术（电子束曝光和反应离子束曝光）的限制其微电极的最小尺寸仍大于30nm。为了提高单电子器件的工作温度和信噪比，一方面要研究多结单电子器件，其核心问题是制备粒径单一、间距均匀的准一维金属纳米粒子链，进而制备出金属纳米粒子有序阵列。这也是制造超高密度集成单电子器件的前提。另一方面要制备出与金属纳米点尺寸相匹配的金属纳米线作为电子器件的连线。Francis等人在高定向石墨(HOPG)基底上利用表面原子台阶成功地制备了银纳米粒子链，但银粒子直径分布较宽(1-10nm)且间距也不均匀，难以满足纳米电子器件的需要。目前金纳米粒子的制备广泛采用化学合成方法，但正如美国惠普公司技术专家Birnbaum和Willams所指出的，这样制备的金纳米粒子很难排成有序阵列。
北京大学电子学系侯士敏等人利用真空沉积方法在高定向石墨(HOPG)基底上直接制备了粒径分布较小的金纳米粒子。超高真空扫描隧道显微镜(STM)研究发现，在74℃退火后，表观直径为2.5nm的金纳米粒子在HOPG基底上形成了排列均匀的准一维纳米粒子链，并且此金纳米粒子链结构稳定。在122℃退火后，不同粒径的金纳米粒子在HOPG基底表面上聚合长大形成了准一维金纳米线，这一发现为制备由金粒子组成的有序纳米结构开辟了探索途径。