最新纳米技术复习资料
纳米复习提纲
复习提纲一. 概念题1 纳米的概念纳米（nanometer）是长度的一个单位，简写为nm。
1nm=10-3μm=10-6mm=10-9m 1nm等于10个氢原子一个挨一个排起来的长度。
纳米是一个极小达到尺寸，但它又代表人们认识上的一个新层次，从微米进入到纳米。
纳米科技是科技发展的“制高点”，是经济发展的衡量标准。
2 宏观和微观宏观：研究对象尺寸很大，下限有限，上限无限。
微观：指原子、分子，以及原子内部的原子核和电子，微观有上限而无法定义下限。
3 界观体系是研究0.1-100nm范围内，物质的状态、性能、特点及应用，又称为纳米科技。
4 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，即由粒径尺寸介于1－100nm 之间的超细颗粒组成的固体材料。
①力学或机械性质（声光电磁热）至少有一样发生明显变化②至少有一维尺寸小于100nm③形态结构分为零维、一维、二维（三维为常规材料）5纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超微颗粒，尺度大于原子团簇，小于大分子或具平移对称性的晶体（通常的微粉），一般在1～100 nm之间。
这样小的物体只能用高分辨的电子显微镜观察。
物质颗粒体积效应和表面效应两者之一显著变化者或两者都显著出现的颗粒叫做纳米颗粒或纳米微粒。
6 幻数效应构成原子团簇的原子数目按一定规律分布，形成稳定的团簇结构的集合体，称为幻数。
有限个基本粒子（原子、分子、离子）组成的相对稳定的微粒。
7 团簇是由多个原子组成的小粒子，它们比无机分子大，但比具有平移对称性的块体材料小，其原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子，也不同于块体。
尺寸在0.1～1.0nm之间。
8 纳米碳管管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的C是SP2杂化，形成六边形平面的圆柱面。
碳原子按一定规律排列形成的管状物，其直径在1～100nm范围内，分多壁（层）、单壁（层）两大类。
纳米科学技术复习提纲
纳米技术复习提纲1.掌握纳米、纳米尺度纳米尺度：1-100nm范围内的几何尺度。
纳米技术：指在纳米尺寸范围内认识和改造自然，研究1-100nm之间的物质组成体系的运动规律和功能特性。
2.掌握纳米材料（定义、含义、分类）纳米材料的定义几何尺寸、组成相或晶粒结构的尺寸控制在1-100纳米范围的具有特殊功能的材料。
两层含义：1.至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒；2.尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性。
按结构(维度）分为4类：(1) 0维材料quasi-zero dimensional—三维尺寸为纳米级(100 nm)以下的颗粒状物质。
(2) 1维材料—线径为1—100 nm的纤维(管)。
(3) 2维材料—厚度为1 — 100 nm的薄膜。
(4) 3维纳米材料——纳米相材料。
(5)纳米介孔材料(孔径为纳米级)。
按组成分类：纳米金属、纳米无机非金属、纳米高分子材料、复合纳米材料按晶体状态分类：纳米晶体、纳米非晶体按材料物性分类：纳米半导体、纳米磁性材料、纳米非线性光学材料、纳米铁电体、纳米超导材料、纳米热电材料按应用分类：纳米电子材料、纳米光电子材料、纳米生物医学材料、纳米敏感材料、纳米储能材料3.了解纳米材料的四种特性当物质小到1~100nm (10-9~10-7m)时,由于其巨大的表面及界面效应, 晶界原子达到15-50%，物质的很多性能发生质变, 呈现出许多既不同于宏观物体, 也不同于单个孤立原子的现象。
量子尺寸效应、小尺寸效应、表面与界面效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应量子尺寸效应：随着粒子中原子数的减少，金属Fermi能级附近的电子能级由连续状态分裂为分立状态，能级的平均间距与粒子中的电子数成反比，在能级间距大于热能、磁能、静电能、光子能量以及超导态的凝聚能时，就会产生与宏观物体不同的所谓量子效应(Quantum Effect)，被科学界称做Kubo效应。
纳米知识点与答案(DOC)
第一章1、纳米科学技术概念纳米科学技术是研究在千万分之一米(10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术。
2、纳米材料的定义把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料。
即三维空间中至少有一维尺寸小于100 nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。
“功能”概念，即“量子尺寸效应”。
3、纳米材料五个类（维度）0维材料，1维材料，2维材料，体相纳米材料，纳米孔材料4、0、1、2维材料定义、例子0维材料—尺寸为纳米级(100 nm)以下的颗粒状物质。
富勒烯、胶体微粒、半导体量子点1维材料—线径为1—100 nm的纤维(管)。
纳米线、纳米棒、纳米管、纳米丝2维材料—厚度为1 —100 nm的薄膜。
薄片、材料表面相当薄的单层或多层膜5、纳米材料与传统材料的主要差别尺寸：第一、这种材料至少有一个方向是在纳米的数量级上。
比如说纳米尺度的颗粒，或者是分子膜的厚度在纳米尺度范围内。
性能：第二、由于量子效应、界面效应、表面效应等，使材料在物理和化学上表现出奇异现象。
比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散率等完全不同于或大大优于常规的体相材料。
6、金属纳米粒子随粒径的减小，能级间隔增大7、与块体材料相比，半导体纳米团簇的带隙展宽，展宽量与颗粒尺寸成反比8、纳米材料的四大基本效应尺寸效应，介电限域效应，表（界）面效应，量子效应9、什么是量子尺寸效应当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象；纳米半导体颗粒存在不连续的最高被占据分子轨道（HOMO）和最低未被占据分子轨道能级（LUMO），能隙变宽的现象，均称为量子尺寸效应。
10、什么是小尺寸效应当超细颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长、以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏；非晶态纳米颗粒的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的小尺寸效应。
(完整)纳米材料导论期末复习重点
名词解释：1、纳米：纳米是长度单位，10-9米,10埃。
2、纳米材料:指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。
3、原子团簇:由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm）。
4、纳米技术:指在纳米尺寸范围内，通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。
5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象.6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应.7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。
8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。
9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。
10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变,当外力撤消后,固体又恢复原状。
11、塑性形变:指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状。
HAII—Petch公式：σ－－强度； H－－硬度;d－－晶粒尺寸；K－－常数纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。
14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。
大题:纳米粒子的基本特性？（1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。
(2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加,粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。
（粒度减小,比表面积增大;粒度减小，表面原子所占比例增大；表面原子比内部原子具有更高的比表面能;表面原子比内部原子具有更高的活性)(3）量子尺寸效应:当金属粒子的尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的能级由准连续变为离散能级或能隙变宽的现象。
(完整版)纳米知识点与答案
第一章1、纳米科学技术概念纳米科学技术是研究在千万分之一米(10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术。
2、纳米材料的定义把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料。
即三维空间中至少有一维尺寸小于100 nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。
“功能”概念，即“量子尺寸效应”。
3、纳米材料五个类（维度）0维材料，1维材料，2维材料，体相纳米材料，纳米孔材料4、0、1、2维材料定义、例子0维材料—尺寸为纳米级(100 nm)以下的颗粒状物质。
富勒烯、胶体微粒、半导体量子点1维材料—线径为1—100 nm的纤维(管)。
纳米线、纳米棒、纳米管、纳米丝2维材料—厚度为1 —100 nm的薄膜。
薄片、材料表面相当薄的单层或多层膜5、纳米材料与传统材料的主要差别尺寸：第一、这种材料至少有一个方向是在纳米的数量级上。
比如说纳米尺度的颗粒，或者是分子膜的厚度在纳米尺度范围内。
性能：第二、由于量子效应、界面效应、表面效应等，使材料在物理和化学上表现出奇异现象。
比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散率等完全不同于或大大优于常规的体相材料。
6、金属纳米粒子随粒径的减小，能级间隔增大7、与块体材料相比，半导体纳米团簇的带隙展宽，展宽量与颗粒尺寸成反比8、纳米材料的四大基本效应尺寸效应，介电限域效应，表（界）面效应，量子效应9、什么是量子尺寸效应当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象；纳米半导体颗粒存在不连续的最高被占据分子轨道（HOMO）和最低未被占据分子轨道能级（LUMO），能隙变宽的现象，均称为量子尺寸效应。
10、什么是小尺寸效应当超细颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长、以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏；非晶态纳米颗粒的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的小尺寸效应。
完整版)纳米技术资料
完整版)纳米技术资料纳米材料是指尺寸介于1纳米至100纳米之间的材料，其结构单元的尺寸已经接近电子的相干长度，因此其性质会因为强相干所带来的自组织而发生很大变化。
纳米材料的尺度已经接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米材料包括纳米金属材料、纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
纳米颗粒材料是由纳米粒子组成的超微颗粒材料。
纳米粒子是指尺寸在1至100纳米之间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
当宏观物体细分成超微颗粒后，其光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米测量技术和纳米应用技术等方面。
纳米材料技术主要着重于纳米功能性材料的生产和性能检测技术。
纳米加工技术包含精密加工技术和扫描探针技术。
纳米材料具有独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为。
当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
纳米粒子表面布满了阶梯状结构，代表具有高表面能的不安定原子，这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
纳米材料的特性纳米粉末因其表面原子处于不稳定状态，具有较高的表面能量，导致其熔点下降，并易于在低温下烧结，成为优秀的烧结促进材料。
此外，当材料的粒子尺寸小到无法区分出其磁区时，就会形成单磁区的磁性材料，因此超微粒子或薄膜制成的磁性材料具有优异的性能。
纳米材料的粒径小于光波的长度，因此与入射光产生复杂的交互作用，这使得纳米材料具有高光吸收率的特点，可用于红外线感测器材料。
纳米材料的发现1980年，德国物理学家XXX在驾车横穿澳大利亚的大沙漠时，思维变得特别活跃和敏锐。
2024纳米材料与技术期末考试复习
《纳米材料与技术》期末复习第一章：纳米科学技术的发展历史——1、1959年12月，美国物理学家费曼在加州理工学院召开的美物理学会会议上作了一次富有想象力的演说“最底层大有发展空间”，费曼的幻想点燃纳米科技之火。
2、1981年比尼格与罗勒尔独创了看得见原子的扫描隧道显微镜（STM）。
3、1989年在美国加州的IBM试验内，依格勒博士采纳低温、超高真空条件下的STM操纵着一个个氙原子，实现了人类另一个幻想——干脆操纵单个原子。
4、1991年，日本的饭岛澄男教授在电弧法制备C60时，发觉氩气直流电弧放电后的阴极碳棒上发觉了管状结构的碳原子簇，直径约几纳米，长约几微米碳纳米管。
5、1990年在美国东海岸的巴尔的摩召开其次届国际STM会议的期间，召开了第一届国际纳米科学技术会议，该会议标记纳米科学技术的诞生。
其次章：1、纳米材料的分类：按功能分为半导体纳米材料、光敏型纳米材料、增加型纳米材料和磁性纳米材料；按属性分为金属纳米材料、氧化物纳米材料、硫化物纳米材料、碳（硅）化合物纳米材料、氮（磷）等化合物纳米材料、含氧酸盐纳米材料、复合纳米材料。
按形态分为纳米点、纳米线、纳米纤维和纳米块状材料。
2、纳米材料的四个基本效应：小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应。
1）量子尺寸效应与纳米材料性质a.导电的金属在制成超微粒子时就可以变成半导体或绝缘体；绝缘体氧化物相反。
b.磁化率的大小与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。
c.比热亦会发生反常变更，与颗粒中电子是奇数还是偶数有关。
d.光谱线会产生向短波长方向的移动。
e.催化活性与原子数目有奇数的联系，多一个原子活性高,少一个原子活性很低。
2)小尺寸效应的主要影响：a.金属纳米相材料的电阻增大与临界尺寸现象（电子平均自由程）动量b.宽频带强汲取性质（光波波长）c.激子增加汲取现象（激子半径）d.磁有序态向磁无序态的转变（超顺磁性）（各向异性能）e.超导相向正常相的转变（超导相干长度）f.磁性纳米颗粒的高矫顽力（单畴临界尺寸）3)表面效应及其影响：表面化学反应活性(可参加反应)、催化活性、纳米材料的（不）稳定性、铁磁质的居里温度降低、熔点降低、烧结温度降低、晶化温度降低、纳米材料的超塑性和超延展性、介电材料的高介电常数（界面极化）、汲取光谱的红移现象。
纳米材料与纳米结构复习内容
1.简单论述纳米材料的定义与分类。
2.什么是原子团簇? 谈谈它的分类.3.通过Raman 光谱中任何鉴别单壁和多臂碳纳米管? 如何计算单壁碳纳米管直径?4.论述碳纳米管的生长机理。
5.论述气相和溶液法生长纳米线的生长机理。
6.解释纳米颗粒红外吸收宽化和蓝移的原因。
7.论述光催化的基本原理以及提高光催化活性的途径。
8.什么是库仑堵塞效应以及观察到的条件？9.写出公式讨论半导体纳米颗粒的量子限域效应和介电限域效应对其吸收边，发光峰的影响。
10.纳米材料中的声子限域和压应力如何影响其Raman 光谱。
11.论述制备纳米材料的气相法和湿化学法。
1.简单论述纳米材料的定义与分类。
答：最初纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和固体。
现在广义: 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。
如果按维数，纳米材料可分为三大类：零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如：纳米颗粒，原子团簇等。
一维：指在空间有两处处于纳米尺度，如：纳米丝，纳米棒，纳米管等。
二维：指在三维空间中有一维处在纳米尺度，如：超薄膜，多层膜等。
因为这些单元最具有量子的性质，所以对零维，一维，二维的基本单元，分别又具有量子点，量子线和量子阱之称。
3.通过Raman光谱中如何鉴别单壁和多壁碳纳米管？如何计算单壁碳纳米管的直径？答：利用微束拉曼光谱仪能有效地观察到单臂纳米管特有的谱线，这是鉴定单臂纳米管非常灵敏的方法。
100-400cm-1范围内出现单臂纳米管的特征峰，单臂纳米管特有的环呼吸振动模式；1609cm-1，这是定向多壁纳米管的拉曼特征峰。
单臂管的直径d与特征拉曼峰的波数成反比，即d = 224/wd：单壁管的直径，nm；w：为特征拉曼峰的波数cm-14.论述碳纳米管的生长机理。
答：采用化学气相沉积（CVD)在衬底上控制生长多壁碳纳米管。
原理：首先，过镀金属(Fe ,Co, Ni)催化剂颗粒吸收和分解碳化合物，碳与金属形成碳-金属体，随后碳原子从过饱和的催化剂颗粒中析出，为了便于碳纳米管的合成，金属纳米催化剂通常由具有较大的表面积的材料承载。
纳米材料纳米技术复习资料
(一)名词解释(共9个)(1)功能材料(2) 超导体临界磁场Hc(3)粒子数反转（4）非线性光学效应（5）晶格常数（6）正压电效应（7）气敏陶瓷（8）n型半导体（9）化合物半导体(10)纳米量子尺寸效应(11)近晶型液晶(12)光致抗蚀感光材料(13)增感剂(14)光聚合反应(15)液膜分离(16)渗透蒸发分离（17）异质结（18）纳米材料的量子尺寸效应（19）逆压电效应（20）光生伏特效应（21）光致诱蚀感光材料（22）超导迈斯纳效应(23)高温超导(二)填空(共19个空)(1)红宝石激光晶体(Al2O3:Cr3+)基质是刚玉单晶(α-Al2O3) ，晶体内掺有约0.05％（重量比）的Cr2O3。
发射波长为可见光—波长为694.3nm的红色光。
钕钇铝石榴石激光器(YAG:Nd3+)是一种固体激光器，其产生激光的波长为1064nm，属于红外光频段(2)在1966年，英籍华裔科学家高锟博士指出：光纤的高损耗是由材料中所含的杂质引起的。
如果降低材料中的杂质含量，可使得光纤的损耗降至20dB／km，甚至更小.目前在光纤最低损耗窗口的1.55μm 处,光纤损耗可做到0.2dB／km。
(3)将红宝石激光器发生的波长694nm的激光束聚焦在倍频晶体(石英)上，通过摄谱仪发现，输出的光束除原波长谱线外，还有倍频波长为347nm的紫外光。
磷酸钛氧钾晶体(KTiOPO4)晶体被公认为1．064μm激光倍频的首选材料，它可以把1．064μm的红外激光转换成0．53μm的绿色激光。
（4）世界上第一块气敏陶瓷是用二氧化锡和氯化钯混合再研得极细，在高温炉中烧结而成的.它颗粒极细，吸附气体能力很强，此外，它又能显半导体性质，随吸附气体多寡，可改变导电率，所以，气敏陶瓷又被称作“电子鼻”。
（5）碲镉汞(MCT)是一种连续固溶体半导体,是目前最重要的红光探测器件材料,它由碲,镉,汞三种元素组成, 化学计量式为Hg1-xCdxTe,物理性质随组份X可连续地从金属性变为半导性,X=0.17时为0eV,X=1时为1.6eV,为直接跃迁型半导体.是继硅,砷化镓之后第三代半导体中最有前途和应用最广泛的光电子材料之一。
最新《纳米科学与微纳制造》复习材料
《纳米科学与微纳制造》复习材料1、纳米材料有哪些危害性？答：纳米技术对生物的危害性：1）在常态下对动植物体友好的金，在纳米态下则有剧毒；2）小于100nm的物质进入动物体内后，会在大脑和中枢神经富集，从而影响动物的正常生存；3）纳米微粒可以穿过人体皮肤，直接破坏人体的组织及血液循环。
2、什么是纳米材料、纳米结构？答：纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料，是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1 nm～100nm范围之间，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。
纳米材料有两层含义：其一，至少在某一维方向，尺度小于 100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于 100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。
纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。
3、什么是纳米科技？答：纳米科技是研究在1-100nm内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。
4、什么是纳米技术的科学意义？答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望。
5、纳米材料有哪 4种维度？举例说明答：零维：团簇、量子点、纳米粒子一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格三维：纳米块体6、名词解释：STM、AFM、SEM、TEM答：STM (scanning tunneling microscope) 扫描隧道显微镜AFM(Atomic Force Microscope) 原子力显微镜SEM(scanning electron microscope) 扫描电子显微镜TEM(Transmission Electron Microscope) 透射电子显微镜XRF(X Ray Fluorescence) X射线荧光光谱分析7、扫描隧道显微镜和原子力显微镜的工作原理扫描隧道显微镜：在样品与探针之间加上小的探测电压，调节样品与探针间距，控制系统使针尖靠近样品表面，当针尖原子与样品表面原子距离≤10Å时，由于隧道效应，探针和样品表面之间产生电子隧穿，在样品的表面针尖之间有一纳安级电流通过，电流强度对探针和样品表面间的距离非常敏感，距离变化 1Å，电流就变化一个数量级左右。
纳米科技课程复习提纲
二、纳米科技发展历史
7、 1993年，中国科学院北京真空物理实验室自如 、 年 地操纵原子写出“中国”二字， 地操纵原子写出“中国”二字，标志着我国开始 在国际纳米科技领域占有一席之地。 在国际纳米科技领域占有一席之地。 8、纳米科技领域的第一个诺贝尔奖：法国科学家 、纳米科技领域的第一个诺贝尔奖 阿尔贝·费尔和德国科学家彼得 费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现 阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔因发现 巨磁电阻”效应共同获得2007年诺贝尔物理学 “巨磁电阻”效应共同获得 年诺贝尔物理学 这是纳米科技领域的第一次获得诺贝尔奖。 奖，这是纳米科技领域的第一次获得诺贝尔奖。
二、纳米科技发展历史
2、STM发明：一次偶然的机会，他们读到 、 发明： 发明 一次偶然的机会， 了物理学家罗伯特·杨撰写的一篇有关 杨撰写的一篇有关“ 了物理学家罗伯特 杨撰写的一篇有关“形 貌仪”的文章。 貌仪”的文章。这篇文章中有关驱动探针在 样品表面扫描的方法使他们突发奇想： 样品表面扫描的方法使他们突发奇想：难道 不能利用导体的隧道效应来探测物体表面并 得到表面的形貌吗？以后的事实证明， 得到表面的形貌吗？以后的事实证明，这真 是一个绝妙的想法。 是一个绝妙的想法。经过师生两人的不懈努 1982年 力，1982年，世界上第一台具有原子分辨率 的扫描隧道显微镜终于诞生了。 的扫描隧道显微镜终于诞生了。
6、小尺寸效应：又称体积效应，当纳米颗粒 小尺寸效应：又称体积效应， 的尺寸与光波波长、 的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态 的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或 更小时，纳米晶体周期性的边界条件将被破坏； 更小时，纳米晶体周期性的边界条件将被破坏； 非晶态微粒表面层附近原子密度减小， 非晶态微粒表面层附近原子密度减小，从而导 致声、 致声、光、电、磁、热及力学等参数发生了较 大的变化，称之为体积效应。 大的变化，称之为体积效应。 7、表面与界面效应：指纳米粒子位于表面的 、表面与界面效应： 原子占组成纳米粒子的总原子数的比例随着纳 米粒径的减小而大幅度增加的效应。 米粒径的减小而大幅度增加的效应。纳米粒子 表面原子个数增加， 表面原子个数增加，导致原子配位不足及表面 能增加，从而引起表面原子具有较高的活性。 能增加，从而引起表面原子具有较高的活性。
纳米材料复习资料
1、纳米尺度是指1-100nm。
2、纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质运动和变化的科学。
3、纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术。
4、纳米材料的定义：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下具有特殊功能的材料称为纳米材料。
从狭义上说，就是有关原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。
5、纳米材料的分类：原子团簇，纳米颗粒与粉体（零维），纳米线与纳米管（一维），纳米带（二维），纳米薄膜和纳米涂层（二维），纳米固体材料，纳米复合材料(三维)。
6、纳米固体材料是具有纳米特征结构的固体材料。
7、纳米复合材料：增强相为纳米颗粒、纳米晶须、纳米晶片、纳米纤维的复合材料。
8、原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体。
9、纳米材料的结构缺陷有三种类型：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
10、纳米材料具有高比例的内界面，包括晶界，相界，畴界。
11、研究纳米的重要工具扫描隧道显微镜，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。
12、化学气相反应法制备纳米微粒包括：气相分解法，气相合成法，气—固反应法。
13、液相法制备纳米微粒分为：沉淀法，水热法，溶胶凝胶法，冷冻干燥法，喷雾法。
14、在制备氧化物薄膜的溶胶—凝胶方法中，有浸渍提拉法、旋覆法、喷涂法及简单的刷涂等。
15、纳米薄膜的制备方法包括物理法包括：真空蒸发制膜，分子束外延制膜，溅射制膜。
化学法包括：化学气相沉积，溶胶-凝胶法，电镀法。
16、光致发光指在一定波长光照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程。
仅在激发过程中发射的光为荧光。
在激发停止后还继续发射一定时间的光为磷光。
17、1988年，法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现，微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍，他把这种效应命名为巨磁电阻效应。
18、纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少。
生物纳米技术课程复习总纲
⽣物纳⽶技术课程复习总纲第⼀章绪论1.Nanoscience is not physics, chemistry, engineering or biology. It is all of them.2.纳⽶技术概念：纳⽶尺⼨物质的制造与使⽤技术，是⽤单个原⼦、分⼦制造物质的科学技术，研究结构尺⼨在0.1⾄100nm范围内材料的性质和应⽤。
3.纳⽶科学和技术是指研究和应⽤纳⽶尺⼨物质，并且能够应⽤到其他所有的科学领域，包括化学、⽣物、物理、材料和⼯程学等。
——美国国家纳⽶技术计划4.“There’s Plenty of Room at the Bottom”.1959年，费曼演讲中对⼀些原⼦尺⼨操作的应⽤预测……然⽽当时并没有开启纳⽶世界的⼤门。
1981年，扫描隧道显微镜的发明打开纳⽶技术的⼤门。
5.扫描隧道显微镜（Scanning TunnelingMicroscope, STM），是⼀种利⽤量⼦⼒学的隧道效应的⾮光学显微镜。
它主要是利⽤⼀根⾮常细的钨⾦属探针，针尖电⼦会跳到待测物体表⾯上形成隧穿电流，同时，物体表⾯的⾼低会影响隧穿电流的⼤⼩，针尖随着物体表⾯的⾼低上下移动以维持稳定的电流，依此来观测物体表⾯的形貌。
6.原⼦⼒显微镜（Atomic Force Microscope, AFM），是⼀种利⽤原⼦、分⼦间的相互作⽤⼒来观察物体表象微观形貌的显微镜。
将⼀个对微弱⼒极敏感的微悬臂⼀端固定，另⼀端有⼀微⼩的针尖，针尖与样品表⾯轻轻接触，由于针尖尖端原⼦与样品表⾯原⼦间存在极微弱的排斥⼒，通过在扫描时控制这种⼒的恒定，对应原⼦间距离的恒定，达到测量的⽬的。
7.由于原⼦⼒显微镜既可以观察导体，也可以观察⾮导体，从⽽弥补了扫描隧道显微镜的不⾜。
这对于探索纳⽶⽣命物质⾮常重要。
第⼆章⽣命系统中的纳⽶分⼦、纳⽶结构、纳⽶组件及纳⽶组装1.⼀般认为，纳⽶尺⼨的四⼤效应：⼩尺⼨效应，表⾯效应，宏观量⼦隧道效应，量⼦尺⼨效应。
纳米材料概论复习要点
一、1、纳米科技：研究由尺寸在0.1—100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
2、纳米固体材料：又可称为纳米结构材料或纳米材料，它是由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子凝聚而成的三维块体。
3、量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在比连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，这些能隙变宽现象。
4、表面效应：表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。
5、宏观量子隧道效应：某些宏观量如颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等具有贯穿势垒的能力，称为宏观量子隧道效应。
6、纳米材料（广义）：晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸水平的材料。
7、原子团簇：由多个原子组成的小粒子。
它们比无机分子大，但比具有平移对称性的块体材料小，它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子，也不同于块体。
8、Kubo理论：颗粒尺寸进入纳米级时，靠近费米面附近的能级由原来的准连续变为离散能级。
9、小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。
10、纳米结构材料：由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子形成的三维块体称为纳米固体（结构）材料。
其晶粒尺寸、晶界宽度、析出相分布、气孔尺寸和缺陷尺寸都在纳米数量级。
二、简答题1、冷冻干燥法制备纳米颗粒的基本原理。
先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，再通过热处理得到所需的物质。
2、气相合成法制备纳米颗粒的主要过程有哪些？利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。
纳米技术知识材料
纳米技术知识材料纳米固体材料是由纳米粒子组成的固体材料，具有比传统材料更高的强度、硬度、韧性和耐磨性。
例如，纳米晶钢具有比传统钢更高的强度和硬度，可以用于制造高强度零件和结构材料。
纳米氧化铝可以用于制造高温陶瓷材料和电子陶瓷材料。
纳米氧化锆可以用于制造高强度陶瓷材料和生物医学材料。
纳米碳管具有优异的力学、电学和热学性能，可以用于制造超强电池、超级电和纳米传感器等。
c)纳米液体材料：纳米液体材料是由纳米粒子和液体组成的材料，具有比传统液体更高的稳定性、流动性和吸附性。
例如，纳米液体金可以用于制造高效催化剂和传感器。
纳米液体硅可以用于制造高效催化剂和涂料。
纳米液体石墨烯可以用于制造高效催化剂和电极材料。
五、纳米技术的应用：纳米技术已经广泛应用于材料科学、生物医学、信息技术、能源技术、环境保护等领域。
例如，纳米材料可以用于制造超强材料、高效催化剂、传感器和纳米电子器件等。
纳米技术可以用于制造纳米药物、纳米生物传感器和纳米生物材料等。
纳米技术可以用于制造纳米电池、纳米太阳能电池和纳米燃料电池等。
纳米技术可以用于制造纳米过滤器、纳米吸附剂和纳米催化剂等。
纳米技术的应用前景广阔，将会对人类社会产生深远的影响。
纳米固体材料是指通过高压力下压制成型或经过热处理工序后形成的致密型固体材料，其特点是具有巨大的颗粒间界面。
例如，5纳米颗粒所构成的固体每立方厘米将含有1019个晶面，原子的扩散系数比大块材料高1014~1016倍，因此纳米材料具有高韧性。
纳米陶瓷可以改善传统陶瓷的脆性和难以加工等缺点。
颗粒膜材料是指将颗粒嵌入薄膜中所生成的复合薄膜。
通常采用两种在高温互不相溶的组元制成复合靶材，在基片生成复合膜。
改变原始靶材中两组分的比例可以方便地改变颗粒膜中的颗粒大小和形态，从而控制膜的特性。
对金属与非金属复合膜，改变组成比例可使膜的导电性质从金属导电型转变为绝缘体。
纳米磁性液体材料是由超细微粒子包覆一层长键的有机表面活性剂，高度弥散于一定基液中，构成稳定的具有磁性的液体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
11.纳米技术内容23许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力56技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技8术和纳米计量学等。
9100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。
11纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领12米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
这七个相对独立又相互渗14米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。
其中，纳米物理学和纳米化学是16纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
17从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：18第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出19的分子纳米技术。
根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任20意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。
这种概念的纳米技21术还未取得重大进展。
22第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。
也就是通过纳米精度的"加23工"来人工形成纳米大小的结构的技术。
这种纳米级的加工技术，也使半导体微24型化即将达到极限。
现有技术即使发展下去，从理论上讲终将会达到限度，这25是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样26将破坏绝缘效果。
此外，还有发热和晃动等问题。
为了解决这些问题，研究人27员正在研究新型的纳米技术。
28293031321993年，第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开，将纳米技术划分为6 33大分支：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和34纳米计量学，促进了纳米技术的发展。
由于该技术的特殊性，神奇性和广泛性，35吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力研究。
纳米技术一般指纳米级36(0.1一100nm)的材料、设计、制造，测量、控制和产品的技术。
纳米技术主要37包括：纳米级测量技术：纳米级表层物理力学性能的检测技术：纳米级加工技38术；纳米粒子的制备技术；纳米材料；纳米生物学技术；纳米组装技术等。
39灵感来源40纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德·费曼1959年所作的一次题为41《在底部还有很大空间》的演讲。
这位当时在加州理工大学任教的教授向同事42们提出了一个新的想法。
从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有43技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态44有关。
费曼质问道，为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚45至原子开始进行组装，以达到我们的要求？他说：“至少依我看来，物理学的46规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。
”47关键突破481990年，IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重49排，纳米技术取得一项关键突破。
他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把5035个原子移动到各自的位置，组成了IBM三个字母。
这证明费曼是正确的，二51个字母加起来还没有3个纳米长。
不久，科学家不仅能够操纵单个的原子，而52且还能够“喷涂原子”。
使用分子束外延长生长技术，科学家们学会了制造极53薄的特殊晶体薄膜的方法，每次只造出一层分子。
目前，制造计算机硬盘读写54头使用的就是这项技术。
著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德· 费曼预言，55人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列56原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。
5859606162636465666768697071727374757677787980818283848586我国的纳米先锋871993年，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”88二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前89沿；901996年底，舟山普陀升兴公司与中科院固体物理研究所合作，成91功开发了纳米家庭的重要一员--纳米SiO2，使我国成为继美、英、日、法国后，92国际上第五个能批量生产此产品的国家；931997年9月北京大学成立了纳米科技研究中心，目前该中心已取94得多项高水平的研究成果，有些方面已达到国际先进水平。
其中，由该中心与95北京真空物理开放实验室合作完成的利用STM在有机复合薄膜上进行的超高密96度信息存储研究，得到了1.3nm的信息点，比国际最小存储点径小了近一个量97级，该成果被两院院士评为1997年中国十大科技进展的第4名。
1991年，科学98家发现了一种典型的人造纳米材料--碳纳米管，但它的结构具有多层壁、单壁99等多种形态。
北京大学化学院顾镇南教授领导的研究组用简单的电弧法大量合100成了单壁纳米管，经纯化含量大于90％，并按要求化学剪切和修饰成长度为15 101至20纳米，直径约1.4纳米的短管。
电子学系薛增泉教授领导的研究组采用真102空加工技术，使单壁碳纳米短管组装牢固竖立在黄金薄膜表面上，并用单壁碳103纳米管做出了世界上最细的、性能最好的扫描探针，获得了精美的热解石墨的104原子形貌像；用扫描隧道显微探针测得了单壁短管的导电特性和大气中室温下105的量子台阶和动态负阻特性的I-V曲线；利用单壁短管作为场电子显微镜（FEM）106的电子发射源，拍摄到过去认为不可能看到的原子像。
1071997年12月，青岛化工学院纳米材料研究所崔作林、张志琨教授108主持发明的“高熔点纳米金属催化剂的制备方法”荣获国家技术发明奖二等109奖，这是迄今我国纳米科技领域获得的最高等级的国家级奖励；1101998年，清华大学范守善小组成功地制备出直径为3－50纳米、111长度达微米量级的氮化镓半导体一维纳米棒，使我国在国际上首次把氮化镓制112备成一维纳米晶体；1131998年，美国《科学》杂志上刊登了我国科学家的论文。
我国科114学家用非水热合成法，制备出金刚石纳米粉，被国际刊物誉为“稻草变黄金--115从四氯化碳制成金刚石；”1161999年，中国科学院物理研究所解思深研究员率领的科研小组，117不仅合成了世界上最长的“超级纤维”碳纳米管，创造了一项“3毫米的世界之118最”，而且合成出世界上最细的碳纳米管；1191999年上半年，北京大学纳米技术研究取得重大突破，电子学系120教授薛增泉领导的研究组在世界上首次将单壁碳纳米管组装竖立在金属表面，121并组装出世界上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探针。
1221999年，中科院金属研究所成会明博士合成出高质量的碳纳米材123料，使我国新型储氢材料研究一举跃上世界先进水平。
1241999年12月，中国科技促进经济投资公司与安康地区薯蓣产业开125发有限公司、旬阳县农业开发有限公司联合兴办的陕西中科（旬阳）精细化工126有限责任公司的年产3000吨纳米级超细活性氧化锌生产线在陕西旬阳县建成投127产。
中科院在江苏顺利进行了300吨中试之后，又移师旬阳，用中科院化工冶128金研究所的“八五”成果NPP法新技术、新工艺，建成首期年产3000吨纳米级129超细活性氧化锌和副产品4500吨硫酸铵锌的工厂，产品性能、指标达到国外同130类先进产品的水平，不仅能生产球型氧化锌，还可制备针状纳米级氧化锌，价131格也较外国产品低廉。
中科院利用高新技术开发西部资源的这一创新项目，使132我国纳米材料的研发水平跻身世界先进行列。
1332000年1月，华东理工大学技术化学物理研究所在引进的俄罗斯13415KW微波等离子体纳米颗粒制备装置上成功地开发了纳米颗粒制备核心技术通135过了上海市科委主持的鉴定。
微波等离子体化学气相合成是制备纳米粒子的一136类重要的方法，俄罗斯在微波等离子体化学气相合成研究方面处于国际领先地137位，他们率先建立了国际上功率最高的微波等离子体化学气相合成装备。
为了138缩短我国与国外的差距，上海市科委和上海市新兴技术和新兴工业办公室联合139立项，由华东理工大学技物所承担该套装置的引进任务。
经过3年的艰苦努力，140华东理工大学的专家们成功地完成了装置的引进，并消化掌握了该套设备及纳141米颗粒制备核心技术，开发了快速冷凝控制粒子生长和凝并技术，制取了包括142Mo、TiN、TiO2和ZrO2在内的多种金属、氮化物和氧化物纳米粒子，并提出纳143米颗粒的形态控制方法。
通过两年来的正常运行表明，该装置功率大，可适应144多种等离子气氛，可用气、液、固形态进料，特别适合于制备纳米金属及非氧145化物颗粒。
1463.纳米材料148149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175176177光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会178有显著的不同。
179纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、180纳米应用技术等方面。
其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微181粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、182物、化、电、磁、热及光学等性能）。
纳米加工技术包含精密加工技术（能量183束加工等）及扫描探针技术。
184纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子185力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10 186纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，187所以二者行为上将产生明显的差异。
188纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表189面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。
这类原子极易190与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
191就熔点来说，纳米粉末中由于每一粒子组成原子少，表面原子处于不安定状192态，使其表面晶格震动的振幅较大，所以具有较高的表面能量，造成超微粒子193特有的热性质，也就是造成熔点下降，同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低194温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。
195一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体，当粒子尺寸小至无法区分出其磁196区时，即形成单磁区之磁性物质。
因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将197成为优异的磁性材料。
198纳米粒子的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长，因此将与入射光产生199复杂的交互作用。
金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属200超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。