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由于新奇的特性和重要的应用价值，纳米线、纳米棒和纳米管等一维纳米材料受到了越来越多的重视。纳米材料的可控制备及性质和性能研究成为当今国际上的研究趋势。基于重离子径迹模板和电化学沉积技术，本论文实现了Cu、Co低维纳米结构的可控制备和其电、磁、光等物理性质研究。主要研究内容与结果如下。
利用电化学沉积技术在重离子径迹模板中成功地制备出了Cu纳米线阵列。SEM、TEM和AFM分析说明纳米线具有表面光滑的圆柱状形貌。通过控制模板参数和电化学沉积参数，纳米线的长度和直径分别可以控制在1.5-30μm和15-500 nm范围内。通过控制模板的离子辐照剂量，获得了不同面密度的Cu纳米线阵列，最大可达1×109wires/cm2。在低沉积电压为100 mV和沉积温度为50℃下，获得了单晶Cu纳米线；在高沉积电压为400 mV和低沉积温度在22℃下，获得了多晶Cu纳米线。通过控制电解液的pH值、沉积电压和沉积温度，分别得到了沿[111]和[110]生长取向的Cu纳米线阵列。另外，还对上述结果的形成机制进行了讨论。
采用非对称蚀刻技术，制备了圆锥形纳米孔道的重离子径迹模板并讨论了其形成机制。利用电化学沉积技术成功地制备出了不同锥角的Cu纳米圆锥阵列。通过采用不同的蚀刻液组份，锥角在0.2-6.2°范围内可以任意调节。在锥尖尺寸相似的情况下，大锥角纳米锥具有较强的机械强度，因而可以自由站立。
当入射光沿纳米线长轴方向传播时，观察到了Cu纳米线阵列的表面等离子体共振现象。纳米线直径、长度、面密度以及入射光方向影响入射光电场在沿着纳米线方向上的相移和相延迟(phase shift and phase retardation)以及偶极相互作用，从而影响Cu纳米线阵列的消光峰位和共振模式。通过调节上述参数，阵列的消光峰位可以控制在570-730 am范围内。当纳米线面密度达到5×108wires/cm2时，线间的偶极相互作用导致了纳米线表面附近的电场增强效应。
利用单个离子辐照技术和电化学蚀刻技术制备出了不同孔径的单孔重离子径迹模板。分析了单个重离子径迹的蚀刻动力学过程。利用电化学沉积技术成功地在单孔重离子径迹模板中制备出了直径在28-800 nm范围的单根Cu纳米线。观察和分析了单根纳米线和阵列纳米线的电化学沉积I-V曲线的异同。结果表明，相对于阵列纳米线，单根纳米线的电化学生长动力学真实地反映了纳米线的生长过程。分别在常温和低温下测量了Cu单根纳米线的电学性质。常温下的测量结果表明，在上述直径范围内，Cu纳米线展现了典型的金属性质。其电阻率和能承载的最大电流密度随其直径的减小而增大。在晶界和表面电子散射的理论框架下讨论了电阻率增大的物理机制。结果表明上述两种散射机制均对纳米线的电阻率有贡献。在小直径下，表面电子散射对电阻率增加的贡献更大。当纳米线长度和直径为30μm和42nm时，其能承载的最大电流密度可达5.6×107A/cm2，比Cu块体材料大了3-4个量级。低温下的测量结果表明，电阻率.温度曲线的形状强烈依赖于纳米线的直径。表面电子散射也许是最主要的影响机制。
成功地在重离子径迹模板中制备了直径为75 nm的Co磁性纳米线阵列。EDS分析表明，Co纳米线全部由Co元素组成。XRD结果进一步证明了这个结论。所有的衍射峰均可以标定为面心立方(fcc)的亚稳态晶体相。形成fcc相的原因是由小尺寸效应引起的。另外，XRD分析还表明Co纳米线阵列存在[110]择优生长取向。在电化学沉积过程中，(220)晶面上的H离子吸附引起的界面能降低是形成这种取向的机制。磁性测量结果表明，当磁场平行和垂直于长轴方向时，Co纳米线阵列存在很强的磁各向异性。通过分析fcc相Co纳米线的磁晶和形状各向异性能密度，说明Co纳米线阵列的磁各向异性主要来自于形状各向异性。在Co纳米线阵列的光谱中观察到了表面等离子体共振现象。但是由于其介电常数与介质介电常数不匹配，导致其光谱中仅有一个很宽的吸收带。