纳米30题

1.简述纳米材料的定义、含义与分类。

任何至少有一个维度的尺寸小于100nm或由小于100nm的基本单元组成的材料称为纳米材料。

纳米材料可有晶体、准晶、非晶组成。

纳米材料的基本单元或组成单元可由原子团簇、纳米微粒、纳米线或纳米膜组成，它既可以包括金属材料，也可以包括无机非金属材料和高分子材料。

纳米材料通常按照维度进行分类。

原子团簇、纳米颗粒等为零维纳米材料，纳米线为一维纳米材料，纳米薄膜为二维纳米材料，纳米块体为三维纳米材料。

2.试述纳米材料的结构特征
纳米材料的结构不同于常规物质，属于物质由宏观世界向微观世界的过渡区域，许多传统的物理化学理论在这种非宏观与非微观的领域已不再使用。

由于粒子的表面能和表面张力随粒径的减小而增加，纳米微粒的比表面积大以及由于表面原子的最近邻数低于体内而导致非键电子对的排斥力降低，必然引起颗粒内部特别是表面层晶格的畸变，原子在外力作用下，很容易迁移，因此表现出很好的韧性与一定的延展性，与界面状态有关的吸附、催化、扩散、烧结等物理、化学性质将与传统的大颗粒材料显著不同。

3、量子隧道效应
宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。

纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。

库仑堵塞与量子隧穿：当体系的尺度进入到纳米级（一般金属粒子为几个纳米，半导体粒子为几十纳米），体系是电荷“量子化”的，即充电和放电过程是不连续的，充入一个电子所需的能量Ec为e2/2C，e为一个电子的电荷，C为小体系的电容，体系越小，C越小，能量Ec越大。

我们把这个能量称为库仑堵塞能。

换句话说，库仑堵塞能是前一个电子对后一个电子的库仑排斥能，这就导致了对一个小体系的充放电过程，电子不能集体传输，而是一个一个单电子的传输。

通常把小体系中这种单电子输运行为称为库仑堵塞效应。

如果两个量子点通过一个“结”连接起来，一个量子点上的单个电子穿过能垒到另一个量子点上的行为称作量子隧穿。

利用库仑堵塞和量子隧穿效应可以设计下一代的纳米结构器件，如单电子晶体管和量子开关等。

4、能及展宽效应
纳米结构材料的能级展宽效应
（随着微粒尺寸的减小，金属费米能级附近的电子能级有准连续变为离散能级的现象，以及半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据分子轨道，能隙变宽的现象，均称为量子尺寸效应。

）
对于块状金属，其费米能级位于导带的中心，导带的一半被占据。

金属超细微粒费米面附近的电子能级变为分立的能级，出现能隙。

（书上有图）
在温度T下电子的平均动能约为k b T数量级，根据久保理论，当相邻电子能级间隙大于电子的k b时，热运动不能使电子跃过能隙，电子的状态受到限制，表现出量子尺寸效应。

对半导体材料，纳米半导体微粒的导带与价带间的带隙变宽且出现能级分离的量子效应。

5、纳米结构材料的物理特性（电磁光热）
一、电学性能：纳米材料中有大量的晶界存在，几乎使大量电子运动局限在小颗粒范围。

晶界原子排列越混乱，晶界厚度越大，对电子散射能力越强，晶面的这种高能垒是使电阻升高的主要原因。

纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。

二、光学性能：纳米粒子的粒径远小于光波波长。

与入射光有交互作用，光透性可以通过控
制粒径和气孔率而加以精确控制，在光感应和光过滤中应用广泛。

由于量子尺寸效应，纳米微粒的吸收光谱一般存在蓝移现象，有时当粒径减小至纳米级时，会观察到光吸收带，相对粗晶材料的红移现象这两种作用共同作用，结果视孰强而定。

三、热学性能：纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。

因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。

例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能
四、磁学性能：铁磁性纳米颗粒当尺寸减小到一定临界值时，进入超顺磁状态。

在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动可相比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向做无规则变化，结果导致超顺磁性出现。

不同类的磁性纳米颗粒呈现超顺磁性的临界尺寸是不同的。

8.纳米金属熔点为什么比通常宏观材料熔点低？
答：由于颗粒小纳米微粒的表面能高，比表面原子多，这些表面原子近邻配位不全、活性大以及体积远小于大块材料的纳米粒子融化增加的所需内能小的多，这就使得纳米微粒的熔点急剧下降
9.试述纳米铁磁材料的磁性转变。

答：在磁学性能中，矫顽力的大小受晶粒尺寸变化的影响最为强烈。

对于大致球形的晶粒，矫顽力随晶粒尺寸的减小而增加，达到以最大值后，随着晶粒的进一步减小矫顽力反而下降。

对应于最大矫顽力的晶粒尺寸相当于单畴的尺寸，当晶粒尺寸大于单畴的尺寸时，矫顽力Hc与平均晶粒尺寸D的关系为Hc=C/D。

可见纳米材料的晶粒尺寸大于单畴尺寸时，矫顽力亦随晶粒尺寸D的减小而增大，当纳米材料的晶粒尺寸小于某一尺寸后，矫顽力随晶粒的减小急剧降低，此时矫顽力与晶粒尺寸的关系为Hc=C’D6（6次方）C’为与材料有关的常数
当D>Dc时，粒子为多畴，其反磁化为畴壁位移过程。

当D<Dc时，粒子为单畴，但在dc<D<Dc 时出现非均匀转动。

当dt<D<dc时为均匀转动区，Hc达最大值。

当D<dt时，显示超顺磁性。

10.试述纳米半导体的量子限域效应
半导体纳米微粒的粒径r＜αB(αB为激子玻尔半径: B = h2 /e2(1/me- + 1/mh+)时，电子
的平均自由程受小粒径的限制，局限在很小的范围，空穴很容易与它形成激子，引起电子和空穴波函数的重叠，容易产生激子吸收带。

因此空穴约束电子形成激子的概率比常规材料高
得多，导致纳米材料激子的浓度较高。

颗粒尺寸越小，形成激子的概率越大，激子浓度就越高。

这种效应称为量子限域效应。

由布拉斯公式E(r) = Eg(r = ∞) + h2π2/2μr2 - 1.786e2/εr - 0.248E Ry
第二项为量子限域能（蓝移），激子代的吸收系数随粒径下降而增加，即出现激子增强吸收并蓝移。

11、制备量子结构的主要物理方法
1、金属蒸发法：在真空或惰性气体中通过电阻加热，高频感应，等离子激光，电子束，电磁感应等方法是原料气化或形成等离子体并使其达到过饱和状态，然后再气体介质中冷凝形成高纯纳米材料
2、溅射法：在惰性气氛或活性气氛下在阴极板和阴极蒸发材料间加上几百伏的直流电压，使之产生辉光放电，放电中的离子撞击在阴极的蒸发材料靶上，靶材的原子全由表面蒸发出来，蒸发原子被惰性气体冷却凝结或与活性气体反应而形成超细粉。

3、模板法：模板合成首先要制备模板，模板其结构的不同可分为软模板和硬模板两类，软模板主要应用于介孔或多孔材料的自组装过程，合成物的结构与模板的有序孔能构成胶体晶结构相同；硬模板则通常指多孔的薄膜或厚膜。

4、气相沉积法：主要过程：固体材料的蒸发和蒸发气体的冷凝或沉积。

12、讨论晶格匹配度和表面能对在衬底上沉积的晶体的形态的影响
纳米材料的气相合成与制备方法，是将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长出低维纳米材料的方法，衬底表面反应物的生长有三种模式，这取决于生成物与衬底的表面能和晶格的匹配度，当衬底的表面能γs大于薄膜的表面能γf，且晶格匹配度小于0.2%时，衬底表面的反应生成物以Frank-Van der Merve的2维平面方式生长成膜，随着晶格匹配度的增大，2维平面生长方式变得不稳定，转化为Stranski-Krastanor模式，即先生长出几个原子平面，再转为岛状生长，随着晶格匹配度的增大，即使衬底的表面能大于膜的表面能，能维持三维岛状生长。

13.在晶体衬底气相沉积生长材料的三种方式(自己画图)
衬底表面反应物的生长有三种模式，这取决于生成物与衬底的表面能和晶格的错配度，当衬底的表面能γs大于薄膜的表面能γf，且晶格错配度小于0.2％时，沉底表面的反应物以Frank-van der Morve的2维平面方式生长成膜。

随着晶格错配度的增大，2维平面生长方式变得不稳定，转化为Stranski-Krastanov模式，即先生长出几个原子平面，再转为岛状生长。

如果衬底的表面能小于可能成膜的表面能，则反应生成物直接以V olmer-Weber模式进行岛状生长。

14.试述水热法和溶剂合成纳米晶体的原理
水热法：在密闭的压力容器中，以水为溶剂，温度为100-400℃，压力大于0.1兆帕到数百兆帕的条件下，使前驱体反映和结晶，即提供一个常压无法达到的物理化学条件，使其溶解结晶。

在水热条件下，纳米晶能够自由生长，晶体的结晶习性可以得到充分显示。

溶剂热法：采用类似水热法的原理，在高温高压溶剂条件下，提供一个常压无法达到的特殊物理化学环境，使前驱体在系统环境中充分溶解，达到一定饱和度，变成院子或分子生长基元，进行成核，结晶成纳米晶。

15.溶剂热合成纳米晶，晶体形貌受哪些因素影响。

影响因素：内因：摩尔比、原料起始用量
外因：溶剂酸碱度、反应时间、表面活性剂、添加剂
16..简述纳米晶自组装的有序化行为
答：自组装就是在一定条件下，分子在溶液中通过空间自组织自发地产生一个结构确定、具有一定功能的微观有序结构的过程。

纳米材料的自组装，是指通过弱的和较小方向性的非共
价键, 如氢键、范德瓦耳斯键和弱的离子键协同作用把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样(pattern)。

纳米结构自组装体系大致分为两类：一是人工纳米结构组装体系；纳米结构自组装体系和分子自组装体系。

人工纳米结构组装体系是按人类的意志, 利用物理和化学的方法, 人工地将纳米尺度的物质单元组装、排列构成一维、二维和三维纳米结构体系。

自组装体系的形成有两个重要的条件:
一是有足够数量的非共价键或氢键存在, 这是因为氢键和范德瓦耳斯键等非共价键很弱(0.1～5kcal/mol), 只有足够量的弱键存在, 才可能通过协同作用构筑成稳定的纳米结构体系;
二是自组装体系能量较低, 否则也很难形成稳定的自组装体系。

主要自组装手段：胶体自组装、模板法、一维纳米线的组装(流体组装、L-B技术表面压力组装、电场驱动组装)。

17.简述一维纳米材料的制备策略？
1答：气-液-固生长法：该法是以液态金属团簇催化剂作为气相反应物活性中心，将所要植被的以为纳米材料员加热形成蒸汽。

待蒸汽扩散到液态金属团簇催化剂表面，形成过饱和团簇后，在催化剂表面生成一维纳米材料。

2溶剂热法：通过控制一定温度，PH值，是一定浓度的金属盐水解生成氢氧化物或氧化物沉淀，若条件适当可得到颗粒物匀的多晶态，溶胶，其颗粒在纳米级对提高气敏材料的灵敏度和稳定性有利，是制备氧化物纳米材料的方法。

3模板法：分为硬模板法和软模板法，硬模板法主要是用预制的一些具有孔道结构的刚性模板，如多孔阳极氧化铝膜等。

他们的均匀孔道为反应物提供了反应场所；软模板法主要采用表面活性剂介孔相，因为表面活性剂在溶液中可以自组装成许多构型，如球形胶束等。

这里表面活性剂能够导向一维纳米材料的生长，一维纳米材料是由胶束和微孔模板的形状、尺寸以及前躯体和表面活性剂浓度控制的。

4溶液-液相-固相法与气-液-固生长法类似，即在合适衬底上利用上诉反应机理，反应源在高温下反应，降温后生成物在衬底上沉淀。

5溶胶-凝胶法：利用金属酸盐水解和聚合反应，制备金属氢化物均匀溶胶，然后利用溶剂催化剂将溶胶浓缩成透明凝胶，凝胶经干燥，热处理可得产品。

6自组装：利用纳米团簇法与组装模板间识别作用，通过化学键控制团簇沿一维方向生长的方法。

18..简述石墨烯的制备
答：1. 微机械分离法
最普通的是微机械分离法，直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。

用这种方法制备出了单层石墨烯，并可以在外界环境下稳定存在。

典型制备方法是用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。

但缺点是此法是利用摩擦石墨表面获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片，其尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本。

2.加热SiC法
该法是通过加热单晶6H-SiC脱除Si，在单晶(0001) 面上分解出石墨烯片层。

具体过程是：将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热，除去氧化物。

用俄歇电子能谱确定表面的氧化物完全被移除后，将样品加热使之温度升高至1250~1450℃后恒温1min~20min，从而形成极薄的石墨层.其厚度由加热温度决定，制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。

3..氧化石墨法
氧化的石墨由于层间含有大量的官能团，容易与一些化学物质发生反应，得到改性石墨，而这种石墨的有机改性，也可使氧化石墨表面由亲水性变成亲油性，表面能降低，因而增强了氧化石墨和聚合物间的粘结性，氧化石墨经过适当的超声波振荡处理，极易在水溶液或有机溶剂中分散成均匀的单层氧化石墨烯溶液，这为我们制备大量单层石墨烯提供了可能。

3.化学气相沉积法
采用含碳气体作为碳源，在一定的高温下，含碳气体在催化剂颗粒上经过分解扩散和析出，生长出石墨烯。

19．简述二维纳米结构组装膜的构筑原理
LB膜：将极微量的成膜材料溶于挥发性溶剂中，然后滴加在亚相表面上，展开成膜。

当溶剂挥发后，留下单分子膜。

这种挥发性溶剂在亚相表面上的展开系数必须大于零才能使辅助得以进行。

自组装单层膜：自组装单层膜的形成是一个自发的过程，是通过固-液界面间的化学吸附（表面化学反应）进行的：将基片浸入到含有表面活性剂分子的有机溶液中，活性剂分子的反应基（头基）与基片表面物质自动发生连续的化学反应，在基片表面形成由化学键连接的取向规整、排列紧密的二维有序的单层膜，同层分子之间仍然为范德华力。

层层自组装膜：将表面带电荷的基片浸入含有带相反电荷的聚电解质溶液中，静置一段时间，取出清洗去掉吸附不牢的聚电解质，再浸到带相反电荷的聚电解质溶液中，循环以上过程，就可以制得多层膜。

20、简述N2吸附-脱附法测定介孔材料比表面积和孔径分布的原理
当气体分子运动到固体表面上时，由于气体分子与固体表面分子之间的相互作用，气体分子便会暂时停留在固体表面上，形成气体分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。

吸附作用可以分为两种类型：一种为物理吸附，即吸附质分子与吸附剂之间的作用是范德华力；另一种为化学吸附，即吸附质分子与吸附剂分子之间形成表面化学键。

这里所说的吸附主要是指物理吸附。

N2吸附-脱附法测定比表面积及孔径分布都是利用N2的等温吸附特性：在液氮温度下，氮分子在材料表面的物理吸附量取决于N2的相对压力P/P0，P为氮气分压，P0为液氮温度时氮的饱和蒸汽压。

当P/P0在0.05~0.35范围内时，吸附量S与P/P0符合BET方程。

以此为基础成为比表面积测试的依据；当P/P0＞=0.4时，由于产生了毛细凝聚现象，吸附量与表面微孔的尺寸相关，以此为基础则成为介孔分布的依据。

21.简述胶体晶体模板法制备多孔材料原理
首先,将单分散的微球堆积形成三维周期性排列的胶体晶体,其结构类似于天然蛋白石(自然界形成的SiO2 胶体晶体) 。

其次,将前驱体填充到胶体晶体的间隙,该前驱体在间隙内可能会发生沉淀、溶胶2凝胶化、聚合、化学转化或其它过程,从而转化为固体骨架。

最后将微球除去,在最初胶体晶体模板的缝隙位置得到固体骨架,微球占据的位置则成为三维交联的球形孔。

22、简述纳米半导体材料的光催化原理
根据固体能带理论，与具有连续电子态的金属不同，半导体的能带是不连续的，其价带和导带之间存在着禁带。

用作光催化剂的半导体大多是金属氧化物和硫化物，一般具有较大的禁带宽度。

如常用作光催化剂的锐钛矿Ti02的带宽为3．2eV。

当半导体受到光子能量高于其吸收阀值的光线照射时，其价带的部分电子就会从价带跃迁到导带，从而可以在导带和价带分
别形成光生电子和空穴。

半导体的光吸收阐值与带隙能Eg的关系如下式所示：
这类由光激发面形成的光生电子·空穴对。

通常具有纳秒(ns)量级的寿命，经由禁带与吸附于半导体表面的物种之间发生电荷转移。

如果半导体保持完整，且与吸附物种的电荷转移是连续和放热的，这样的过程被称为多相催化。

光生电子和空穴生成之后，会经历多个变化途径，主要是复合和输运，捕获两个竞争的过程。

半导体在受到能量大于或等于其能带宽度的光辐射后电子由价带至导带的激发。

激发后分离的电子和空穴分别有多种可进一步反应,光生电子和空穴的体内再复合。

电子一空穴对向半导体表面的迁移会引起光生电子与催化剂表面吸附的有机，无机物或溶剂发生电荷转移。

如果物种预先吸附在催化剂表面，那么电子的转移过程将更加有效。

在颗粒表面上，半导体能够提供电子并使电子受主
被还原，而空穴则能迁移到表面并氧化吸附于半导体表面的施主物质(donorsp eciers)。

在半导体表面失去电子的主要是水分子，水分子经反应后可生成氧化能力极强的羟基自由基•OH，人们利用同位素和顺磁共振等方法研究证明，•OH是活性离子团，是光催化氧化反应中的主要氧化剂。

电子主要是被吸附于纳米半导体材料表面上的氧所俘获。

因此用半导体材料作光催化剂可引发一系列的氧化还原反应，可降解几乎所有的有机物，直至最终产物为H20和C02。

23.如何实现TiO2可见光催化？
TiO2只吸收太阳光的不足5％的紫外光，大大限制了它的应用范围。

要实现TiO2可见光催化，从TiO2半导体材料的能级结构特点出发存在两种途径：第一是降低TiO2半导体的禁带宽度，第二是在半导体的禁带内引入中间能级。

所以改性方法有：采用色素或染料敏化处理，掺杂金属或非金属，与窄禁带的半导体材料耦合等
24．碳纳米管的结构特征.
碳纳米管即管状的纳米级石墨晶体，理想的碳纳米管是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成，并且以半个富勒烯原子为端帽的无缝纳米级中空管。

每层碳纳米管是一个由碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形平面组成的圆柱面。

根据纳米管中碳原子层数的不同，碳纳米管大致可以分为多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米管(SWNTs)两类。

SWNTs是由单层碳原子绕合而成的，结构具有较好的对称性和单一性。

SWNTs典型的直径和长度分别为0.75-3 nm和1-50 µm。

多壁管是由多层碳原子一层接一层绕合而成的，形状像个同轴电缆。

MWNTs的层间接近ABAB--堆垛，其层数从2-50不等，层间距为0.34 nm左右，MWNTs的典型直径和长度分别为2-30 nm和0.1-50 µm。

MWNTs 在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而MWNTs的管壁上通常布满小洞样的缺陷。

而单壁管则不存在这类缺陷。

表征单壁碳纳米管的参数主要有直径、螺旋角以及螺旋矢量ch=na1+ma2,可用（n,m）两个参数表示一个单碳纳米管
25．简述制备碳纳米管的生长机制和主要方法。

电弧法：真空放电室抽真空后通常冲入惰性气体（He,Ar）或氢气。

电弧法多采用直流电弧。

采用较粗大的石墨棒为阴极，较细的石墨棒为阳极，电弧放电时，阳极石墨不断蒸发消耗，在阴极端形成沉积物，放电过程中手工或自动调整阴极与阳极的距离，以保持稳定的电弧放电。

在石墨蒸发后一般在放电室内通常可形成以下两种产物：在放电室内壁上获得黑色碳灰生成物；阴极端部的圆柱状灰色沉积物。

产物根据电弧放电条件的不同形成单壁碳纳米管、多壁碳纳米管。

激光蒸发法：在石墨炉中的石英玻璃管内放一根石墨靶（含或不含金属催化剂），石英管内通常冲入氦气和氩气，也可以是流动的惰性气体。

激光束蒸发石墨靶，被蒸发的碳在凝聚时形成单壁或多壁碳纳米管
化学气相沉积:采用含碳气体作为碳源，在500~1200℃的高温下，含碳气体在催化剂颗粒上经过分解扩散和析出，生长出碳纳米管.
生长机理：关于CNTs的生长机理目前一般认为有下面两种：一种机理认为含碳气体(如CH4、C2H2等)吸附到催化剂的表面上发生分解形成碳原子簇，然后碳原子溶解在催化剂中并进行扩散.另一种机理认为碳原子是从催化剂的结合处析出形成CNTs，其顶端有催化剂颗粒封闭，它与前者的区别主要是碳原子的析出部位不同。

CNTs究竟以哪一种机理生长，取决于催化剂与集体的结合强度：如果催化剂与基体的结合强度高，则以第一种机理生长；否则以第二种机理生长。

26.简述纳米陶瓷的烧结行为
比表面积大并有高的扩散速率，致密化速度快，还可降低烧结温度，晶粒长大明显。

27.抑制晶粒生长制备致密纳米陶瓷体的主要方法
答：1.高温高压法：大颗粒的粉体，高的成型压力和高的烧结温度，该种烧结方法是一种纳米粉聚集成纳米陶瓷而保持完全致密，且没有显著粒径增长的方法。

2.在陶瓷中引入第二相，阻碍晶界迁移，抑制晶粒生长，并采用快速烧结。

28.为什么纳米结构能提高材料的强度和韧性
29．纳米金属的制备方法。

（1）非晶晶化法是将非晶条带经过热处理使其晶化获得纳米品条带的方法。

用非晶晶化法制备的纳米金属结构材料的塑性对晶粒的粒径十分敏感，只有粒径很小时，塑性较好，否则．材料变得很脆。

非晶晶化法制备纳米固体材料是将非晶态材料作为先驱材料，经过适当热处理后，使其转变成纳米尺寸的多晶材料。

在转变前后，非晶材料的尺寸未发生变化。

如果一种材料(纯元素或金属问化合物)可制成非晶态样品，那么采用这种方法便可制成纳米固体材料，只要控制好热处理温度和时间这两个主要因素即可，工艺简单且成本低。

（2）化学气相沉积法:
用挥发性金属化合物或金属单质的蒸气通过化学反应合成所需物质．既可以是单一化合物的热分解，也可以是两种以上化合物之间的化学反应。

根据反应类型可分为气相还原、气相热解等。

按加热的方式又可以分为电炉法、化学火焰法、等离子体法、激光法等。

该法采用的原料通常是容易制备、蒸发压高、反应性也比较好的金属氯化物、金属有机化合物和碳基化合物等。

用气相化学反应法可以制备金属及其合金。

该法的优点是：设备简单、容易控制，颗粒纯度高、粒径分布窄，能连续稳定生产，而且能量消耗少。

1)气相热解法通过热分解金属化合物而制备纳米金属及合金
2)气相还原法此法是通过气相化学还原反应制备纳米金属及合金
（3）高压高温固相淬火法
该法是将真空电弧炉熔炼的样品置入高压腔体内，加压至数GPa后升温，通过高压一直原子的长程扩散及晶体的生长速率，从而实现晶粒的纳米化，然后再从高温下固相淬火以保留高温、高压组织。

该法的特点是工艺简便，界面清洁，能直接制备大块之谜的纳米晶。

局限性在于需很高的压力，大块尺寸获得困难，另外在其它合金系中尚无应用研究。

30.什么是光子晶体？
光子晶体是指具有光子带隙特性的人造周期性电介质结构，有时也称为PBG光子晶体结构。

光子晶体这一全新的材料的命名，最初是在1987年由Yablonovitch及John同时提出来的，光子晶体其实就是介电常数在空间呈周期性排列分布的一种介质材料。

光子晶体的这种周期分布有些类似我们已经熟悉的电子半导体，人们在研究和考察光子晶体的一些性质时常和电子半导体来对比，半导体材料(就是我们说的电子半导体)中的电子，在半导体的原子所构成晶格的周期性势场的作用下，将会形成其特定的能带结构，这些在固体物理中有详细的推。