納米材料概述

納米材料概述第1頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二本課程的目的

本課程為化學(xué)、化工學(xué)科本科生的專業(yè)選修課，也可作為物理、材料科學(xué)等與此相關(guān)專業(yè)的選修課。納米材料學(xué)是一門迅速發(fā)展中的高度交叉的綜合性學(xué)科，主要研究納米材料與納米結(jié)構(gòu)的化學(xué)合成，結(jié)構(gòu)分析與表征，及其特殊的物理化學(xué)性能。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，掌握納米材料的基本內(nèi)容，為以后從事相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究打下基礎(chǔ)。第2頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二參考書目張立德，牟季美，《納米材料和納米結(jié)構(gòu)》，科學(xué)出版社，2001年劉吉平，廖莉玲，《無(wú)機(jī)納米材料》，科學(xué)出版社，2003年朱靜，《納米材料和器件》，清華大學(xué)，2002年第3頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一些專業(yè)期刊29.27315.941第4頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一些專業(yè)期刊//30.9277.489第5頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一些專業(yè)期刊/7.4199.847第6頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一些專業(yè)期刊9.5969.1076.770第7頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二課程要求課后查閱一些納米材料相關(guān)的國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊；完成一份與納米材料相關(guān)的英文文獻(xiàn)翻譯。第8頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二內(nèi)容第一章

納米材料概述第二章納米粉體的制備方法第三章納米材料的表征第四章常見的納米材料第五章納米材料的發(fā)展前沿第9頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第一章納米材料概述

1.1納米材料基本概念1.1.1納米材料與納米科學(xué)技術(shù)納米（nanometer）是一個(gè)長(zhǎng)度計(jì)量單位，1nm=10-9mInGreek,“nano”meansdwarfReallyreallyreallysmall!!!

exa-Em1018quintillionpeta-Pm1015quadrilliontera-Tm1012trilliongiga-Gm109billionmega-Mm106millionkilo-km103thousandmeterm100onedeci-dm10-1tenthcenti-cm10-2hundredthmilli-mm10-3thousandthmicro-

mm10-6millionthnano-nm10-9billionthpico-pm10-12trillionthfemto-fm10-15quadrillionthatto-am10-18quintillionth第10頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二SizesofObjectsAndromeda（仙女座）Galaxy1022mSun1.4x109mEarth1.2x107mSolarSystem1.2x1013mSingapore4.2x104mby2.3x104mMountEverestHeight8.9x103mApatosaurusLength2.1x101mRafflesCityHeight2.8x102m萊佛士城第11頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二SizesofObjectsAfricanElephantHeight~3.3mRabbit(Length)~3x10-1mRedBloodCell7x10-6mby10x10-6mVirus(Length)~9x10-7mCarbon-CarbonBondLength~1.5x10-10mAtom~10-10mNucleus~10-14mCrosssectionofhumanhair~8x10-5mCdSeNanocrystal~3x10-9mHousefly~7.5x10–3m第12頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二21世紀(jì)主導(dǎo)技術(shù)21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主流：生物科技、信息科技、納米科技(BT,IT和NT)生物科學(xué)技術(shù)中對(duì)基因的認(rèn)識(shí)，產(chǎn)生了轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)，可以治療頑癥，也可以創(chuàng)造出自然界不存在的生物。信息科學(xué)技術(shù)使人們可以坐在家中便知天下大事，因特網(wǎng)幾乎可以改變?nèi)藗兊纳罘绞健５?3頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米科學(xué)技術(shù)在納米尺寸上對(duì)物質(zhì)和材料進(jìn)行研究處理的技術(shù)稱為納米科學(xué)技術(shù)。納米技術(shù)本質(zhì)上是一種用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)。納米科學(xué)是科學(xué)發(fā)展到一定程度時(shí)的必然階段。它不是傳統(tǒng)意義上的屬于科學(xué)的一個(gè)學(xué)科或分支。象科學(xué)是有多學(xué)科組成一樣，納米科學(xué)也是有多學(xué)科組成的。多學(xué)科是納米科學(xué)的“天賦”。在研究中要充份利用這一特點(diǎn)。第14頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米科技內(nèi)涵納米電子學(xué)、納米加工學(xué)和納米生物學(xué)就是這座大廈那金碧輝煌的屋頂，是衡量一個(gè)國(guó)家納米科技發(fā)展水平的標(biāo)志。納米材料學(xué)和納米測(cè)量學(xué)是這座大廈的支柱，這兩個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展水平直接關(guān)系到納米技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。而納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)和納米力學(xué)是這座大廈的基礎(chǔ)第15頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米材料學(xué)任何至少有一個(gè)維度的尺寸小于100nm或有小于100nm的基本單元組成的材料，可以是晶體、非晶、準(zhǔn)晶。

材料是一個(gè)社會(huì)的支柱之一：石器時(shí)代—青銅器時(shí)代—鐵器時(shí)代—鋼的時(shí)代—計(jì)算機(jī)時(shí)代(高純度的單晶硅)—？？

納米材料時(shí)代第16頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.1.2納米材料歷史-18世紀(jì)以前中國(guó)古代利用燃燒蠟燭來(lái)收集碳黑作為墨的原料以及用于著色的染料，這就是最早的納米材料；中國(guó)古代銅鏡表面的防銹層BlackmirrorsoccupyanimportantpositioninChinesebronzeculturalrelic.…….Theshinyblacksurfacehasexcellentcorrosion-resistingproperties……chieflyconsistingofnanometer-sizedSnO2,isasthickas100um….

Analysismethod:XRD,SAXS,SEM,HREM,TEM,RamanSnO2Grainsize:3-4nm(HanandTangdynasty)

王昌遂etal.(1995) NanostructuredMaterialsv5p.489-496,1995第17頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二LYCURGUS(萊克格斯)CUP第18頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米材料歷史-19世紀(jì)照相術(shù):感光膠片上的鹵化銀顆粒，顆粒越細(xì)小，照片質(zhì)量越好。19世紀(jì)中期，對(duì)膠體化學(xué)(ColloidChemistry)的研究，對(duì)象是1~100nm的粒子，然而當(dāng)時(shí)并沒有意識(shí)到。1856年MichaelFaraday制備出了第一個(gè)Au溶膠。第19頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米材料歷史-20世紀(jì)1931年德國(guó)科學(xué)家ErnstRuska發(fā)明了世界上第一臺(tái)電子顯微鏡，可以對(duì)納米尺度的物質(zhì)進(jìn)行觀察，相當(dāng)于人們認(rèn)識(shí)納米世界“眼睛”分辨率:約1納米第20頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二“There'sPlentyofRoomattheBottom”TheclassictalkthatRichardFeynmangaveonDecember29th1959attheannualmeetingoftheAmericanPhysicalSocietyattheCaliforniaInstituteofTechnology(Caltech)wasfirstpublishedintheFebruary1960issueofCaltech'sEngineeringandScience,whichownsthecopyright.(availableat/nanotech/feynman.html)。RichardFeynman人類能夠用宏觀的機(jī)器制造比其體積小的機(jī)器,而這較小的機(jī)器可以制作更小的機(jī)器,這樣一步步達(dá)到分子線度,即逐級(jí)地縮小生產(chǎn)裝置,以至最后直接按意愿排列原子,制造產(chǎn)品.那時(shí),化學(xué)將變成根據(jù)人們的意愿逐個(gè)地準(zhǔn)確放置原子的問(wèn)題。

當(dāng)2000年人們回顧歷史的時(shí)候,他們會(huì)為直到1959年才有人想到直接用原子,分子來(lái)制造機(jī)器而感到驚訝。

第21頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1962年，久保(Kubo)針對(duì)金屬超微粒子的研究，提出了著名的久保理論，即金屬超微粒子將出現(xiàn)量子效應(yīng)；

1974年NorioTaniguchi最早使用納米技術(shù)（Nanotechnology)一詞描述精細(xì)機(jī)械加工；20世紀(jì)80年代至90年代是納米材料和科技迅猛發(fā)展的時(shí)代。第22頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1981年，掃描隧道顯微鏡（ScanningTunnelingMicroscope，STM）的發(fā)現(xiàn),是人們認(rèn)識(shí)納米世界的“手”；隨后在1986年，又發(fā)明了原子力顯微鏡（AtomicForceMicroscope，AFM）。這些掃描隧道顯微鏡系列（SPM）極大促進(jìn)了納米科技的發(fā)展。

分辨率:約0.01納米第23頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米材料學(xué)成為相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科1990年7月在美國(guó)巴爾的摩召開了世界上第一屆納米材料科學(xué)技術(shù)會(huì)議，正式提出了納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米機(jī)械學(xué)等概念，并決定正式出版《納米結(jié)構(gòu)材料》、《納米生物材料》、《納米技術(shù)》等學(xué)術(shù)刊物；第24頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二SingleAtomManipulation

XenononNickel(110)Ref:D.M.Eigler,E.K.Schweizer.Positioningsingleatomswithascanningtunnelingmicroscope.Nature344,524-526(1990).第25頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1991年日本電子公司（NEC）的飯島（SumioIijima）。碳納米管本身有非常完美的結(jié)構(gòu)，意味著它有好的性能。它在一維方向上的強(qiáng)度可以超過(guò)鋼絲強(qiáng)度，它還有其他材料所不具備的性能：非常好的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能和電性能。第26頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二在自然界中普遍存在人和獸類的牙齒表層——研究表明，人的牙齒之所以有很高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗怯闪姿徕}等納米材料構(gòu)成的；傳遞生命遺傳信息的DNA就是一條具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的納米鏈；人體內(nèi)的骨骼就是由無(wú)機(jī)物羥基磷灰石和有機(jī)物纖維性蛋白骨膠原組成，羥基磷灰石大約占60%，以一種長(zhǎng)20~40納米、厚1~3納米的針狀結(jié)晶存在，其周圍規(guī)則排列著骨膠原纖維。第27頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二蜜蜂的記憶——蜜蜂腹部具有“羅盤”作用的磁性納米粒子，為蜜蜂復(fù)雜的活動(dòng)引領(lǐng)方向。當(dāng)蜜蜂外出采蜜時(shí)，所到之處，花草樹木等的圖像便儲(chǔ)存進(jìn)這些納米粒子中，形成記憶。當(dāng)它們滿載待歸時(shí)，就啟動(dòng)這種記億，實(shí)質(zhì)上就是把所儲(chǔ)腹部的磁性納米粒子存的圖像與自己看到的圖像進(jìn)行對(duì)比和移動(dòng)，直到達(dá)兩個(gè)圖像完全一致，它們就可以找回家了。橫行霸道螃蟹——億萬(wàn)年前，螃蟹并非如此“橫行”。因其第一對(duì)觸角里有幾顆磁性納米微粒，螃蟹便擁有了用于定向的幾只小“指南針”?？窟@種高精度的“指南針”，螃蟹的祖先堂堂正正地前進(jìn)后退，行定自如。后來(lái)，由于地球的磁場(chǎng)發(fā)生多次劇烈倒轉(zhuǎn)，螃蟹觸角里的那幾顆珍貴的納米小磁粒發(fā)生錯(cuò)亂，失去了正確指示方向的功能。于是，暈暈乎乎的螃蟹便開始橫行，從此落得個(gè)蠻橫的名聲。海龜遠(yuǎn)航:美國(guó)東海岸佛羅里達(dá)有一種海龜，它們?cè)诜鹆_里達(dá)的海邊上產(chǎn)卵。當(dāng)小海龜孵化出來(lái)后，就不遠(yuǎn)萬(wàn)里，長(zhǎng)途跋涉到大西洋的另一側(cè)——靠近英國(guó)的小島附近的海域生活。成年的海龜還要回到佛羅里達(dá)產(chǎn)卵。從佛羅里達(dá)到該島，再回到佛羅里達(dá)，生性散漫的海龜并沒有走回頭路，而是歷時(shí)5—6年的時(shí)間，悠哉游哉，環(huán)大西洋巡游。如此準(zhǔn)確的遠(yuǎn)洋航行，是靠什么導(dǎo)航呢?美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，海龜頭部有磁性的納米微粒，它們正是憑借這種納米微粒，準(zhǔn)確無(wú)誤地完成幾萬(wàn)公里行程。第28頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二出淤泥而不染的荷花——荷葉自清潔效應(yīng)——荷葉的表面有著復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)，從而在其表面形成一層極薄的空氣層?；覊m、水珠的尺寸遠(yuǎn)大于這種結(jié)構(gòu)，落到葉面上時(shí)，與葉面之間隔著一層空氣。水在自身表面張力的作用下形成水珠，從葉面上滾落的過(guò)程把灰塵粘落，形成“自清潔”現(xiàn)象。白毛浮綠水——為什么鵝在水中戲耍而身上的毛卻并不會(huì)濕呢?原來(lái)，鵝毛排列非常整齊，且毛與毛之間的間隙小到了納米尺寸，水珠無(wú)法穿透。其他可以浮水的禽類，如鴨，也有同樣的功能。第29頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二按維數(shù)劃分：零維：指在空間三維尺度均在納米尺度，如納米微粒、量子點(diǎn)、原子團(tuán)簇等；一維：指在空間中有二維尺度處于納米尺度，如納米線(量子線)、納米棒、納米管等；二維：指在空間中有一維處于納米尺度，如超薄膜。

Lowdimentionalnanomaterials(0D,1D,2D)按組成分：金屬納米材料、半導(dǎo)體納米材料、有機(jī)和高分子納米材料、無(wú)機(jī)納米材料、復(fù)合納米材料等1.1.3納米材料的分類第30頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米材料的分類如果按形狀，納米材料可以分為?納米顆粒和粉體、納米管、納米線、納米帶、納米片、納米薄膜、介孔材料nanoparicles,nanotubes,nanowires,nanorods,nanobelts,nanoplatelets,nano-films,mesoporousmaterials,nanosheets,nanoneedles,nanocable,nanohorns……?納米棒、納米絲與納米線:AspectRatio=Length/diameterAR小者=納米棒length<1umAR大者=納米絲、線length>1um第31頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.1.4納米材料的基本單元?團(tuán)簇(clusters)?納米粒子（nanoparticle）?一維納米材料(1D)?納米孔洞(nanopores,mesoporous)?量子阱、量子線、量子點(diǎn)第32頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二團(tuán)簇（clusters）第33頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二團(tuán)簇作為一類新的化學(xué)物種，直到20世紀(jì)80年代才被發(fā)現(xiàn)。團(tuán)簇是指幾個(gè)至幾百個(gè)原子的聚集體,其粒徑小于或等于1nm。第34頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第35頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米粒子（Nanoparticles）第36頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第37頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第38頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一維納米材料

Onedimentional(1D)nanomaterials第39頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第40頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二TEMimageofK2Ti8O17nanobelts第41頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二α-MnO2nano-ribbonβ-MnO2nanorodsX.Wang,Y.D.Li,J.Am.Chem.Soc,124,2880,2002第42頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二Binanobelt,nanocableandnanotubeTitanatenanotubes第43頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二CdSe分形結(jié)構(gòu)與納米棒利用亞硒酸鹽提供高活性Se氨水為絡(luò)合劑調(diào)節(jié)成核與生長(zhǎng)速度Q.Peng,Y.D.Li,etal.,Inorg.Chem.41,5249,2002第44頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米孔IUPAC定義：多孔材料Porousmaterial<2nm微孔micropore~2-50nm介孔mesopore>50nm大孔macroporeZrO2周期性納米孔結(jié)構(gòu)第45頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.1.5由納米基本單元構(gòu)筑的納米材料納米固體納米復(fù)合材料納米結(jié)構(gòu)體系第46頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米固體第47頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第48頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第49頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第50頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二0-0復(fù)合：不同成分，不同相或不同種類的納米粒子復(fù)合而成的納米固體0-3復(fù)合：把納米粒子分散到常規(guī)的三維固體中0-2復(fù)合：把納米粒子分散到二維薄膜材料中介孔復(fù)合體：把納米粒子填充到介孔材料的介孔之中納米復(fù)合材料第51頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米結(jié)構(gòu)體系納米結(jié)構(gòu)又稱為納米組裝材料體系或者稱為納米尺度的圖案材料。納米結(jié)構(gòu)指的是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑或營(yíng)造的一種新體系，它包括一維、二維和三維體系，如納米陣列體系、介孔組裝體系、薄膜嵌鑲體系?；締卧{米顆粒，團(tuán)簇、納米管、納米棒、納米絲以及納米尺寸的孔洞等。研究的特點(diǎn)更強(qiáng)調(diào)人們的意愿設(shè)計(jì)、組裝、創(chuàng)造新的體系，更有目的地使該體系具有人們所希望的特性。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛倫茲伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)表論文，指出納米尺度的圖案材料是現(xiàn)代材料化學(xué)和物理學(xué)的重要前沿課題?？梢姡{米結(jié)構(gòu)的組裝體系很可能成為納米材料研究的前沿主導(dǎo)方向。第52頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二碳納米管“森林”第53頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二納米結(jié)構(gòu)的特性與意義?從基礎(chǔ)研究角度：把人們對(duì)納米材料基本物理效應(yīng)的認(rèn)識(shí)不斷引向深入。把納米材料的基本單元分離開來(lái)，使研究單個(gè)單元的行為、特性成為可能；有利于認(rèn)識(shí)單元間的耦合效應(yīng)，出現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律，建立新原理。?從性能與應(yīng)用的角度：納米結(jié)構(gòu)綜合了物質(zhì)本征特性、納米尺度效應(yīng)、組合引起的新功能等多項(xiàng)效應(yīng)，可能具有一般納米材料所不具備的特殊性能。通過(guò)多單元或組合方式的調(diào)控，可能最終實(shí)現(xiàn)對(duì)納米結(jié)構(gòu)各方面宏觀性能的控制。第54頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.1.6納米材料研究的三個(gè)階段從研究的內(nèi)涵和特點(diǎn)大致可劃分為三個(gè)階段：?第一階段（1990年以前）主要是在實(shí)驗(yàn)室探索用各種手段制備各種材料的納米顆粒粉體，合成塊體（包括薄膜），研究評(píng)估表征的方法，探索納米材料不同于常規(guī)材料的特殊性能。對(duì)納米顆粒和納米塊體材料結(jié)構(gòu)的研究在80年代末期一度形成熱潮。研究的對(duì)象一般局限在單一材料和單相材料，國(guó)際上通常把這類納米材料稱納米晶或納米相材料。?第二階段（1994年前）人們關(guān)注的熱點(diǎn)是如何利用納米材料已挖掘出來(lái)的奇特物理、化學(xué)和力學(xué)性能，設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料，通常采用納米微粒與納米微粒復(fù)合，納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合及發(fā)展復(fù)合材料的合成及物性的探索一度成為納米材料研究的主導(dǎo)方向。?第三階段（從1994年到現(xiàn)在）納米組裝體系、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)的材料體系越來(lái)越受到人們的關(guān)注，正在成為納米材料研究的新的熱點(diǎn)。第55頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.2納米微粒的基本效應(yīng)表面效應(yīng)小尺寸效應(yīng)量子限域效應(yīng)量子隧道效應(yīng)第56頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二表面效應(yīng)納米材料的表面效應(yīng)是指納米粒子的表面原子數(shù)與總原子數(shù)之比隨粒徑的變小而急劇增大后所引起的性質(zhì)上的變化。粒徑在10nm以下，將迅速增加表面原子的比例。當(dāng)粒徑降到1nm時(shí)，表面原子數(shù)比例達(dá)到約90%以上，原子幾乎全部集中到納米粒子的表面。由于納米粒子表面原子數(shù)增多，表面原子配位數(shù)不足和高的表面能，使這些原子易與其它原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來(lái)，故具有很高的化學(xué)活性。第57頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二小尺寸效應(yīng)當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸,與光波的波長(zhǎng),德布羅意波長(zhǎng)等物理尺寸相當(dāng)或更小時(shí),晶體物理周期性的邊界條件被破壞，非晶態(tài)納米顆粒的微粒表面層附近原子密度減小，導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等性質(zhì)呈現(xiàn)新的小尺寸效應(yīng).第58頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通?？傻陀趌％，大約幾微米的厚度就能完全消光。幾乎可以吸收全部的太陽(yáng)光，又稱為“太陽(yáng)黑體”利用這個(gè)特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋㈦娔?。此外又有可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù).第59頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第60頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二量子限域效應(yīng)材料中的電子能級(jí)或能帶與組成材料的顆粒尺寸有密切關(guān)系。對(duì)一個(gè)宏觀大塊金屬通常用準(zhǔn)連續(xù)的能級(jí)描述金屬的電子態(tài)。而當(dāng)顆粒尺寸進(jìn)入納米級(jí)時(shí)原大塊金屬的準(zhǔn)連續(xù)能級(jí)產(chǎn)生離散，能級(jí)變寬現(xiàn)象均稱為量子限域效應(yīng)。金屬微粒的尺寸小到一定程度時(shí)會(huì)變成絕緣體，如實(shí)驗(yàn)表明納米Ag的確具有很高的電阻。第61頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二藍(lán)移現(xiàn)象(blueshift)1993年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室在CdSe中發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒尺寸的減小，能隙加寬，發(fā)光帶的波長(zhǎng)由690nm移向了480nm。第62頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二量子隧道效應(yīng)微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱為量子隧道效應(yīng)。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強(qiáng)度，量子相干器件中的磁通且等亦具有隧道效應(yīng)，稱為宏觀量子隧道效應(yīng)。宏觀量子隧道效應(yīng)的研究對(duì)基礎(chǔ)研究及實(shí)用都有著重要意義。它限定了磁帶、磁盤進(jìn)行信息貯存的時(shí)間極限。量子尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)將會(huì)是未來(lái)微電子器件的基礎(chǔ)，或者它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限：當(dāng)微電子器件進(jìn)一步細(xì)微化時(shí)，必須要考慮上述的量子效應(yīng)。第63頁(yè)，共68頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.3世界各國(guó)發(fā)展納米科技的戰(zhàn)略納米技術(shù)是信息和生命科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)二十一世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及國(guó)家安全等有重大影響。據(jù)斯坦福大學(xué)納米技