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1、第十七章原子团簇17.1纳米体系(D.纳米体系物理学(2).纳米化学(3).纳米材料学(4).纳米生物学(5).纳米电子学(6).纳米加工学(7).纳米力学1.纳米结构单元零维:团簇、量子点、纳米粒子一维:纳米线、量子线、纳米管、纳米森二维,纳米带、二维电子气、超薄膜、多层膜、超晶格体系的桅个或数个特征长度在nm量级2.纳米结构的自技术(.球磨和机械合金化工艺和技术(2).化学合成工艺和技术(3).等离子电弧合成技术(4).电火花制备技术(5).激光合成技术(6).生物学制备技术(7).磁控渝射技术(8).燃烧合成技术(9)喷雾合成技术.Bottom-up,Top-down3.纳米体系的基本物
2、理效应(.小尺寸效应:尺寸与光波波长、德布罗意波长以及相干长度等相当或更小时,导致声、光、电磁、热力学等物性昔现新的小尺寸效应。(2).表面效应:d(nm)N表面(%)1030,00020水4,0004022508013099丿“43:王SE一一一一5-QSJM3仪T=1K,d=14nmia7:出现量子尺寸效应(4).宏观量子隧道效应:微观粒子具有贯穿势城的能力。宏观量:微颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量,亦具有随道效应。盂墓吴薄关膜中畴壁运动速度在低于某一临界温度时基本上与限定了磁带、磁盘进行信息储存的时间极限。(5).库仑阻塞与库仑台阶效应:z20eY(6).介电限域效应:强现董米微
3、粒分散在异质介质中由于界面引起的体系介电增纳米粒子的光吸收带边移动(蓉移,红移)的Brus公式:B()=:(r=oo)+z二_L786气一0.248y2歹B():纳米粒子的易收带隙r:粒子半径#=+:折合质量72。772e页第二项:量子限域f塔移)第三项:介电限域效恋移)第四项:有效里德堡能4.纳米材料的奇特物性(.热学性能纳米粒子的熔点、开始烧结温度和晶化温度均比常规粉体的低得多。(表体比大(2).磁学性质(a).超顺磁性“老81础fE-rF555起源,在小尺寸下,当各向异性能减少到与热运动能可想比拟时,磁化方向就不再固定在一个易磁化方向,易磁化方向作无规律的变化,结果导致超顺磁性的出现。(
4、b).矫顽力纳米粒子尺寸高于超顺磁临界尺寸时通常呈现高的矫顽力每个粒子是一个单磁畴(c).居里温度居里温度Tc与交换积分J成正比,并与原子构形和间距有关纳米粒子的Tc比固体相应的低。纳米粒子中原子间距随着颗粒尺寸减少而减小。原子间距小将会导致J的减小,因而Tc下降。5nmNi:点阵参数缩小2.4%(.磁化率纳米粒子的磁性与它所含的总电子数的奇偶性密切相关。电子数为奇数的磁化率服居里一皋疆定律-量子尺寸效应使磁化率遵从d3规律(d平均颗粒直径)电子数为偶数的磁化率服从AoafsT磁化率遵从d规律(3).光学性质(a).宽频带强吸收(b).蓝移和红移现象量子限域效应:蓝移表面效应:红移(c).量子
5、限域效应激子带的呆收系数随粒径下降而增加,即出现潘子增强呆收并蓝移(.纳米粒子的发光(.表面活性及敏感特性Au纳米团簇的催化(C0+02-C02)(5).光催化性能纳米半导体独特性能nano-Ti02:17.2原子团簇原子团簇:几个,儿十个,成T上万的原子的精合体。0.1nm“10nm性质既不同于单个原子、分子,也不司于固体或液体王广厚1994年6月,1998年3月图1囡篓科学同一些科学领域的根互关系1.团篷研究的基本问题:弄清团簇如何由原子、分子一步一步发展而成,以及随着这种发展,团簇的结构和性质如何变化。2E4丁一了E宏观国作d萼卒亩令、缙一蕨簪咖【含鳙馥臻-HCP一A,|孙一一一一一、一瞎一一一=)#d
