量子技术不仅为人类认识自然提供了新的视角,还为科技的发展打开了新的大门。量子技术的基础是量子材料,而其中最有希望应用于未来电子、光学以及传感等器件的量子材料当属量子线（QW）。此外,目前许多针对量子限域效应和小尺寸效应的研究和探讨、量子器件的设计与开发也是基于量子线材料展开的。鉴于半导体量子线在诸多领域中的应用潜力,人们采用不同的技术制作半导体量子线,这些方法包括基于微加工工艺的方法、金属催化剂介导的方法、定向附着的方法以及基于模板的方法。这些方法虽然可以生长许多半导体量子线材料,但是仍然会存在例如催化剂污染、普适性差、生长条件苛刻等缺点。本文提出了一种基于纳米颗粒诱导氧化石墨烯卷曲（Nanoparticle-Induced Graphene Oxide Rolling,NIGOR）过程来生长量子线的新方法。该方法的主要思想是利用纳米颗粒诱导氧化石墨烯（GO）卷曲形成管状结构并作为量子线的生长模板,进而在该结构内部生长发育形成量子线结构。本文以氧化亚铜（Cu2O）为例,对该方法形成量子线的过程和机理在理论、模拟以及实验上进行了完整的阐述和论证。首先,本文对纳米颗粒诱导GO卷曲的方法进行了理论论证和仿真模拟。本文通过计算机软件建立了Cu2O纳米颗粒与GO的模型,并针对GO与不同个数（0-3个）的Cu2O纳米颗粒体系进行了几何优化以及分子动力学过程的模拟,模拟的结果以时序图的方式展示了不同的GO和Cu2O体系从最开始的结构、经过不同时段动力学过程演变的结构以及最终到达热力学稳态时的结构。仿真的结果表明纳米颗粒是诱导GO卷曲的重要前提,进而验证了NIGOR法在理论上的可行性。其次,本文设计实验并控制实验参数,进而利用NIGOIR法合成了直径在3-4个纳米左右的Cu2O量子线结构,并对该结构进行了提纯和表征。透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征的结果证明了实验通过NIGOR法成功地合成了Cu2O量子线材料。另外,实验还观察到了量子线的形成过程及其中间相,并对NIGOR法合成量子线的机理进行了详细的阐述,从而验证了该方法在理论和实验上的统一。另外,本文还通过NIGOR法合成了氧化锌（Zn O）和氧化镉（Cd O）量子线从而证明该方法的适用性。之后,本文通过调节实验中Cu离子含量、GO浓度、温度、葡萄糖浓度、阴离子种类以及前驱液的酸碱度（p H）这些因素水平,研究了不同实验参数对NIGOR法合成Cu2O材料形貌的影响,并从结晶生长机制、热力学能量以及位阻效应的角度概括和解释了材料最终形貌的演变,对利用NIGOR法调控合成特定结构或功能的材料有重要的参考意义。最后,本文通过调控实验参数利用NIGOR法合成了有/无Cu2O量子线结构的复合材料,并对合成的材料进行了场发射扫描电子显微镜（FESEM）、TEM、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、XPS、热重分析等表征,表征的结果验证了材料的成功合成以及材料之间Cu2O量子线组分的差异。气敏测试的结果表明具有Cu2O量子线组分的器件具有超高的灵敏度（对50 ppb NO2有66%的响应）、较快的响应恢复时间、较好的重复性(三次响应的均方差为7.98×10-3)、稳定性、选择性以及抗湿度特性,在气敏传感领域有巨大的应用潜力。虽然本文提出了一种新的量子线合成方法,并从理论、仿真以及实验上都论证了该方法的可行性。但是该方法在一些方面仍然存在一些不足,如该方法的普适性,该方法合成量子线过程的优化等问题。随着研究的继续深入,NIGOR法会被不断的优化并有望成为一种可供替代的合成量子线的方法,基于该方法合成的量子线也会在不远的未来在电学、光学、催化及传感等领域中展现出非凡的特性。