第二章_納米材料的基本效應(yīng)

1、第二章第二章 納米材料的基本效應(yīng)納米材料的基本效應(yīng)第一節(jié)第一節(jié) 小尺寸效應(yīng)小尺寸效應(yīng) 定義：定義：由于微粒足夠小而顯示獨(dú)特的聲、由于微粒足夠小而顯示獨(dú)特的聲、光、電磁、熱力學(xué)和密度減小等效應(yīng)。光、電磁、熱力學(xué)和密度減小等效應(yīng)。 思考：思考：與晶體塊狀物體的區(qū)別？與晶體塊狀物體的區(qū)別？小尺寸效應(yīng)對(duì)材料性質(zhì)的影響小尺寸效應(yīng)對(duì)材料性質(zhì)的影響 一、特殊的熱力學(xué)性質(zhì)一、特殊的熱力學(xué)性質(zhì)降低金屬的熔點(diǎn)，如金和鎢。降低金屬的熔點(diǎn)，如金和鎢。二、特殊的磁學(xué)性質(zhì)二、特殊的磁學(xué)性質(zhì) 改變物質(zhì)的矯頑力，使微粒出現(xiàn)超順磁性改變物質(zhì)的矯頑力，使微粒出現(xiàn)超順磁性(superparamagnetism) 釋疑釋疑：矯頑力和

2、超順磁性是什么特性？：矯頑力和超順磁性是什么特性？超順磁性的應(yīng)用超順磁性的應(yīng)用三、特殊的力學(xué)性質(zhì)三、特殊的力學(xué)性質(zhì) 如納米陶瓷，比陶瓷更韌、更強(qiáng)和更硬如納米陶瓷，比陶瓷更韌、更強(qiáng)和更硬第二節(jié)第二節(jié) 表面效應(yīng)表面效應(yīng) 由于微粒體積越小，表面原子比例越多從由于微粒體積越小，表面原子比例越多從而具有獨(dú)特的表面效應(yīng)，如低密度、低流而具有獨(dú)特的表面效應(yīng)，如低密度、低流動(dòng)速度、高吸收體和高混合性等。動(dòng)速度、高吸收體和高混合性等。例子：金屬納米顆粒會(huì)自燃、無(wú)機(jī)納米粒子例子：金屬納米顆粒會(huì)自燃、無(wú)機(jī)納米粒子吸附氣體。吸附氣體。 第三節(jié)第三節(jié) 量子尺寸效應(yīng)量子尺寸效應(yīng) 隨著微粒尺寸變小，費(fèi)米能級(jí)從連續(xù)變?yōu)殡S著微

3、粒尺寸變小，費(fèi)米能級(jí)從連續(xù)變?yōu)椴贿B續(xù)的效應(yīng)稱(chēng)為量子尺寸效應(yīng)。不連續(xù)的效應(yīng)稱(chēng)為量子尺寸效應(yīng)。 量子尺寸效應(yīng)對(duì)磁、光、電、熱、聲產(chǎn)生影響：量子尺寸效應(yīng)對(duì)磁、光、電、熱、聲產(chǎn)生影響： 1) 譜線藍(lán)移譜線藍(lán)移 2)導(dǎo)電性能改變，一般變差。導(dǎo)電性能改變，一般變差。第四節(jié)第四節(jié) 宏觀量子隧道效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng) 當(dāng)粒子尺寸足夠小時(shí)，電子能通過(guò)勢(shì)壘而當(dāng)粒子尺寸足夠小時(shí)，電子能通過(guò)勢(shì)壘而逸出的效應(yīng)。逸出的效應(yīng)。 制作集成電路時(shí)必須考慮的效應(yīng)，防止器件制作集成電路時(shí)必須考慮的效應(yīng)，防止器件不能正常工作。不能正常工作。第五節(jié)第五節(jié) 庫(kù)侖堵塞與量子隧穿效應(yīng)庫(kù)侖堵塞與量子隧穿效應(yīng) 納米材料在充放電的過(guò)程中，電子不能集

4、納米材料在充放電的過(guò)程中，電子不能集體傳輸而只能單個(gè)傳輸?shù)男再|(zhì)叫庫(kù)侖堵塞。體傳輸而只能單個(gè)傳輸?shù)男再|(zhì)叫庫(kù)侖堵塞。 電子從一個(gè)量子點(diǎn)穿越能壘到達(dá)另一個(gè)量電子從一個(gè)量子點(diǎn)穿越能壘到達(dá)另一個(gè)量子點(diǎn)叫量子隧穿效應(yīng)。子點(diǎn)叫量子隧穿效應(yīng)。 庫(kù)侖堵塞與量子隧穿效應(yīng)使電壓與電流不再是線庫(kù)侖堵塞與量子隧穿效應(yīng)使電壓與電流不再是線性關(guān)系，而且一種鋸齒形狀臺(tái)階關(guān)系。性關(guān)系，而且一種鋸齒形狀臺(tái)階關(guān)系。介電限域效應(yīng)介電限域效應(yīng)RygErerhrErE248. 0/786. 12/)()(2222納米微粒分散在介質(zhì)中引起介質(zhì)增強(qiáng)的效應(yīng)納米微粒分散在介質(zhì)中引起介質(zhì)增強(qiáng)的效應(yīng)增強(qiáng)物質(zhì)的三階非線性增強(qiáng)物質(zhì)的三階非線性32EEEP第七節(jié)第七節(jié) 量子限域效