纳米材料学

《纳米材料学》教材编写提纲

陈翌庆、石瑛主编

《纳米材料学》提纲编写说明

近年来，陆续出版了一些有关纳米材料的书籍，但作为适用于研究生、本科生教学使用的教材却很少。作为教材的书籍，我想应该是有条理地、循序渐进地把“三基”（即基本概念、基本原理和基本方法）传授给学生，达到“授人以渔”的目的。学生在掌握基本概念、基本原理和基本方法的前提下，通过“举一反三”就可以创新地开展相关的应用和研究。一般来说，材料学科的学习常遵循“成份—组织（结构）—性能”这样的路线图展开，我想纳米材料也不例外。纳米材料核心的内容就是“性能和材料尺度、维度相关联”，因此我们要让学生通过学习，弄清为什么其性能和尺寸、维度密切相关，尺寸和维度如何影响着纳米材料的电子行为、表面性质，进而影响纳米材料的物理化学性能。基于这一思路，我们先编写有关纳米材料的物理学基础，使学生弄清量子尺寸效应等基本效应，从而能够正确理解纳米材料的特异性能。然后以维度为线索来讲解不同维度材料的制备、电子行为和物理特性。不同维度纳米材料除了电子行为不同，合成、生长机理也不相同。不同维度纳米材料的生长自身有一定的规律性可循，因此制备过程不应该是一些事例的简单堆砌，而应该是找出各种制备手段的内在规律性的机制。掌握了制备原理，学生就不会死记硬背一些方法，而可“举一反三”的开展一些新方法的研究和探索。

以上是个人一点不成熟的思路，仅起到一个抛砖引玉的作用。敬请各位专家批评指正。

附：《纳米材料学》编写提纲（供参考）

陈翌庆、石瑛主编

绪论

0．1纳米材料和纳米结构

0．2纳米材料的分类

0．3纳米材料在纳米科技中的地位

0．4纳米材料研究的发展趋势

第一章纳米材料的物理学基础

1．1 纳米结构的物理学

1．1．1 原子晶格导致的能带结构

1．1．2 能带底部附近的电子状态和有效质量

1．1．3 有效质量方程

1．1．4 量子束缚和状态密度函数

1．2 纳米微粒的基本物理效应

1．2．1 久保理论

1．2．2 久保理论的修正和完善

第二章纳米材料的基本效应

2．1 量子尺寸效应

2．2 小尺寸效应

2．3 表面效应

2．4 库仑堵塞效应

2．5 量子隧穿效应

第三章零维纳米材料

3．1 零维纳米材料的制备技术

3．1．1 气相法制备

3．1．1．1 气相成核理论

3．1．1．2 物理气相沉积生长

3．1．1．3 化学气相沉积生长

3．1．2 液相法制备

3．1．2．1 液相成核理论

3．1．2．2 沉淀生长

3．1．2．3 电解生长

3．1．2．4 溶胶－凝胶法

3．2 零维纳米材料的物理化学性质

3．2．1 热学性质

3．2．2 光学性质

3．2．3 磁学性质

3．2．4 表面活性和光催化

第四章一维纳米材料

4．1一维纳米材料的制备技术

4．1．1 气相法制备

4．1．1．1气相生长理论

4．1．1．1．1气－液－固（VLS）生长

4．1．1．1．2气－固（VS）生长

4．1．1．1．3氧化物辅助生长

4．1．1．1．4自催化气－液－固（self-catalytic VLS）生长4．1．1．4掺杂生长

4．1．1．5异质结生长

4．1．2 液相法制备

4．1．2．1 溶液－液相－固相（SLS）生长

4．1．2．2 “毒化”生长

4．1．3 模板法制备

4．1．3．1 硬模板

4．1．3．1．1 AAO模板法

4．1．3．1．2 共聚物模板法

4．1．3．2 软模板自组装

4．2 一维纳米材料的物性和应用

4．2．1 单根纳米线的电学、光学性质

4．2．2 ZnO纳米线阵列的激光发射

4．2．3 碳纳米管阵列场发射

4．3 碳纳米管（与上文衔接）

4．3．1 碳纳米管的结构

4．3．2 碳纳米管的制备（外界赋能过程中的结构重构）4．3．3 碳纳米管的性质（力学、电学、化学特性及应用）

第五章纳米固体材料

5．1 纳米固体材料的制备

5．1．1 纳米金属与合金材料的制备

5．1．2 纳米相陶瓷的制备

5．2 纳米固体材料性能及应用

5．2．1 力学性能

5．2．2 热学性能

5．2．3 光学性能

5．2．4 电学性能

5．2．5 磁学性能

第六章有序纳米结构及其应用

6．1 纳米刻蚀和自组装

6．1．1 纳米刻蚀技术

6．1．2 自组装

6．2 纳米刻蚀有序纳米结构

6．2．1 纳米刻蚀零维纳米粒子有序结构

6．2．2 纳米刻蚀一维纳米材料有序结构

6．3 有序纳米结构的自组装

6．3．1 零维纳米粒子有序结构自组装

6．3．2 一维纳米材料有序结构自组装

6．3．3 有序复杂纳米结构的自组装

6．4 刻蚀催化图形生长一维纳米阵列

6．5 有序纳米结构的应用

6．5．1 电子器件研究领域

6．5．2 光学器件研究领域

6．5．3 磁学器件研究领域

6．5．4 环境检测研究领域

6．5．5 高效能量转化研究领域