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标题: 【求助】有关微米、纳米科学技术的相关科普性问题 [打印本页]

作者: 大嘴猴 时间: 2016-4-20 12:05 标题: 【求助】有关微米、纳米科学技术的相关科普性问题

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提问请给出编号
要求：
1.问题范围：
            有关微米、纳米科学技术的相关科普性问题，一句话概括。
2.奖励：
      1、按要求积极参与者视情况奖励6-10个BB
      2、只提问不回答者，只奖励1-2BB，且限一次。

3.注明：
         1、先回答问题，再提问；
         2、严禁灌水。违者扣2BB；
         3、严禁答非所问；
         4、本活动长期有效。。
         5、字数严重超过者，扣BB！！
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格式请参照如下：
【提问】：什么是纳米技术？
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【回答】：是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。
1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以0.1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。
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域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、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透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳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。
从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：
　　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。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。
　　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，也使半导体微型化即将达到极限。
　　第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
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【提问2】：什么是量子尺寸效应？

作者: 无怨无悔 时间: 2016-4-20 12:05 标题: 【回复】

提问2】：什么是量子尺寸效应？
【回答】：
1、量子尺寸效应是指当颗粒尺寸下降到一定值时,电子的能带和能级,微粒的磁、光、声、热和超导电性与宏观特征显著不同,这一效应在微电子学和光电子学中也占有显赫的地位.
2、由于半导体的载流子被限制在一个小尺寸的势阱中,在此条件下,导带和价带能带过渡为分立的能级,因而有效带隙(Eg)增大,吸收光谱阀值向短波方向移动,这种效应就称为量子尺寸效应.
3、当超细微粒的尺寸下降到某一值时,金属粒子费米能级附近的电子能级由准连续变为离散的现象,并且纳米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级能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应.
【提问3】: 什么是纳米材料？

作者: 兔子 时间: 2016-4-20 12:05 标题: 【回复】

纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。纳米材料的基本单元可分为三类：零维、一维、二维。
【问题4】：什么叫做Surface plasmon band ？

作者: 冰激凌 时间: 2016-4-20 12:06 标题: 【回复】

【问题4】：什么叫做Surface plasmon band ？
【回答】：Surface plasmon band是 “表面等离子体带（电浆带）”或“表面细胞质基因组”的意思。银奈米粒子因两个重要理由在 "生物标定" 块材中将是个理想材料.(一)表面电浆带(Surface plasmon band) 的吸收在 390 nm 到 400nm 之间,(二)银粒子表面薄膜带的吸收系数比金的大4倍.因此,在光学侦测系统(例如SPR及SERS)的运用上比金粒子会更加适合(9).经研究发现,以Ag/Au core/shell 为材料的奈米探针中比金奈米粒子在颜色讯号的改变较为明显,在基因分析应用上将是非常重要的新材料.
【问题5】：怎样测试CdTe纳米晶的荧光量子产率？

作者: 美人鱼 时间: 2016-4-20 12:06 标题: 【回复】

【提问4】：什么叫量子点？
量子点(quantum dot)是准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米材料，由少量的原子所构成。粗略地说，量子点三个维度的尺寸都在100纳米(nm)以下，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应(quantum confinement effect)特别显著。由于量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能阶结构，因此量子点又被称为「人造原子」(artificial atom)。科学家已经发明许多不同的方法来制造量子点，并预期这种纳米材料在二十一世纪的纳米电子学(nanoelectronics)上有极大的应用潜力。
　　量子点（英语：Quantum Dot）是在把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。这种约束可以归结于静电势（由外部的电极，掺杂，应变，杂质产生），两种不同半导体材料的界面（例如：在自组量子点中），半导体的表面（例如：半导体纳米晶体），或者以上三者的结合。量子点具有分离的量子化的能谱。所对应的波函数在空间上位于量子点中，但延伸于数个晶格周期中。一个量子点具有少量的（1-100个）整数个的电子、空穴或空穴电子对，即其所带的电量是元电荷的整数倍。
　　小的量子点,例如胶状半导体纳米晶,可以小到只有2到10个纳米,这相当于10到50个原子的直径的尺寸,在一个量子点体积中可以包含100到100,000个这样的原子.自组装量子点的典型尺寸在10到50 纳米之间。通过光刻成型的门电极或者刻蚀半导体异质结中的二维电子气形成的量子点横向尺寸可以超过100纳米。将10纳米尺寸的三百万个量子点首尾相接排列起来可以达到人类拇指的宽度。
　　量子点，又可称为纳米晶，是一种由II－VI族或III－V族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1～10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。基于量子效应，量子点在太阳能电池，发光器件，光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。
【问题】做纳米的人出路在哪？

作者: 无怨无悔 时间: 2016-4-20 12:07 标题: 【回复】

【提问5】：什么是微机电系统（MEMS）？
【回答】：微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。MEMS的特点是：
1）微型化：MEMS器件体积小、重量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。
2）以硅为主要材料，机械电器性能优良：硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当，密度类似铝，热传导率接近钼和钨。
3）批量生产：用硅微加工工艺在一片硅片上可同时制造成百上千个微型机电装置或完整的MEMS。批量生产可大大降低生产成本。
4）集成化：可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体，或形成微传感器阵列、微执行器阵列，甚至把多种功能的器件集成在一起，形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性很高的MEMS。
5）多学科交叉：MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。
MEMS发展的目标在于，通过微型化、集成化来探索新原理、新功能的元件和系统，开辟一个新技术领域和产业。MEMS可以完成大尺寸机电系统所不能完成的任务，也可嵌入大尺寸系统中，把自动化、智能化和可靠性水平提高到一个新的水平。21世纪MEMS将逐步从实验室走向实用化，对工农业、信息、环境、生物工程、医疗、空间技术、国防和科学发展产生重大影响。

作者: p1900 时间: 2016-4-20 12:07 标题: 【回复】

提问6】：什么是纳机电系统（NEMS）？
【回答】：纳机电系统（英语：Nanoelectromechanical systems，简称NEMS）是20世纪90年代末、21世纪初提出的一个新概念。可以这样来理解这个概念，即NEMS是特征尺寸在1~100nm、以机电结合为主要特征，基于纳米级结构新效应的器件和系统。从机电这一特征来讲，可以把NEMS技术看成是MEMS技术的发展。但是，MEMS的特征尺寸一般在微米量级，其大多特性实际上还是基于宏观尺度下的物理基础，而NEMS的特征尺寸达到了纳米数量级，一些新的效应如尺度效应、表面效应等凸显，解释其机电耦合特性等需要应用和发展微观、介观物理。也就是说，NEMS的工作原理及表现效应等与MEMS有了甚至是根本性的不同。因此，从更本质上说，NEMS技术已经是纳米科技的一个重要组成部分和方向。
有两种研究途径被研究者视为标准的NEMS研究方法。一种方法，自上而下，可以总结为“用一套工具来制作一套更小的工具”。例如，一个用毫米量级的工厂制作出来微米量级的工具，可以用来制作纳米量级的器械。另一种方法自下而上，可以被认为是组装原子和分子，使之达到期间所要求的复杂度和功能。这种过程可能用到自组装或分子生物系统。
目前，世界各地在NEMS及其相关方面开展的研究工作主要有：
(1) 谐振式传感器,包括质量传感、磁传感、惯性传感等；
(2) RF谐振器、滤波器；
(3)微探针热读写高密度存储、纳米磁柱高密度存储技术；
(4)单分子、单DNA检测传感器以及NEMS生化分析系统(N-TAS);
(5)生物电机;
(6)利用微探针的生化检测、热探测技术；
(7)热式红外线传感器；
(8)机械单电子器件；
(9)硅基纳米制作、聚合物纳米制作、自组装；等等。

作者: yazi 时间: 2016-4-20 12:07 标题: 【回复】

【提问7】：什么是巨磁电阻效应（GMR）？
【回答】：　所谓巨磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大。上下两层为铁磁材料，中间夹层是非铁磁材料。铁磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁场控制的，因而较小的磁场也可以得到较大电阻变化的材料。
GMR 技术也可以认为是纳米技术的第一个主要应用,现在已经在各个领域十分普及.　巨磁阻效应自从被发现以来就被用于开发研制用于硬磁盘的体积小而灵敏的数据读出头（Read Head）。这使得存储单字节数据所需的磁性材料尺寸大为减少，从而使得磁盘的存储能力得到大幅度的提高。第一个商业化生产的数据读取探头是由IBM公司于1997年投放市场的，到目前为止，巨磁阻技术已经成为全世界几乎所有电脑、数码相机、MP3播放器的标准技术。
【提问8】：纳米材料的制备方法都有哪些？

作者: 哈密瓜 时间: 2016-4-20 12:08 标题: 【回复】

【提问8】：纳米材料的制备方法都有哪些？
纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法
1. 物理方法
(1)真空冷凝法
用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等离子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。
(2)物理粉碎法
通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。
(3)机械球磨法
采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素纳米粒子、合金纳米粒子或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。
2. 化学方法
(1)气相沉积法
利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。
(2)沉淀法
把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。
(3)水热合成法
高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。
(4)溶胶凝胶法
金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。
(5)微乳液法
两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备
【提问9】：纳米材料的主要用途？

作者: 冰激凌 时间: 2016-4-20 12:08 标题: 【回复】

【提问9】：纳米材料的主要用途？
【回答】：　纳米材料的应用领域非常广泛，市场前景很好。以下以纳米粉末材料的应用为例说明。
（1）在纺织工业中的应用
纳米颗粒具有抗紫外线、吸收可见光和红外线、良好的导电和静电屏蔽效应、强的抗菌除臭等功能。把具有这些特殊功能的纳米颗粒应用于服装材料中，可一直被出具有各种功能的服装面料。
（2）在化妆品中的应用
纳米TiO2, ZnO, SiO2等具有在300-400nm 波段吸收紫外线的特性，可以吸收对人体皮肤较大伤害的这个波段的紫外线，用于各种防晒化妆品如防晒霜、水、护肤霜、粉底霜等。
（3）在涂料中的应用
利用纳米粒子所具有的特殊性能将其用于涂料中，可制备出紫外屏蔽涂料、吸波涂料、导电涂料等。
（4）在塑料中的应用
当聚合物集体中的分散相离子达到纳米尺度，就有可能将无机物粒子的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性及节电性能有机地结合起来，获得性能优异的纳米复合材料，这类有机/无机纳米复合材料典型的例子有层状硅酸盐改性尼龙。与普通的玻璃纤维增强和矿物增强材料比，其密度低，耐磨性能好。可用于汽车封山叶片、车门等。
（5）在橡胶工业中的应用
（6）在硅酸盐与矿冶工程中的应用
（7）在催化能源中的应用
如纳米催化剂性能更加优异。另外可制备出纳米储氢材料。
（8）在国防中的应用
可以提高常规武器的性能，使武器变得更小、更轻，射击精度更高。
（9）在家电中的应用
一些冰箱、洗衣机、空调等家电已经用上了纳米功能塑料。
【提问10】：半导体纳米材料的催化领域应用的进展有哪些？

作者: PP熊 时间: 2016-4-20 12:08 标题: 【回复】

【提问10】：半导体纳米材料的催化领域应用的进展有哪些？
《光解水制氢半导体光催化材料的研究进展》
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【提问11】：我国纳米材料最新研究进展

作者: rrra6 时间: 2016-4-20 12:09 标题: 【回复】

【提问11】：我国纳米材料最新研究进展
我国新型纳米材料用于肿瘤治疗取得进展
中国科学院理化所纳米材料可控制备与应用研究组在唐芳琼研究员的带领下，在恶性肿瘤治疗研究方面取得新进展，相关研究论文日前发表在《纳米技术（《Nanotechnology》）。
恶性肿瘤已经成为人类第二大致死疾病，每年全世界约有700万人死于癌症。目前癌症的临床治疗主要是通过手术、放疗、化疗等方法。如何降低这些治疗技术对身体机能的不可逆损伤，提高癌症治愈率，改善患者生存质量是癌症治疗过程中亟待解决的问题。针对该难题，唐芳琼研究小组设计研发了一种有机无机复合智能结构、具备特殊性能的新型纳米材料——金壳包覆聚苯乙烯纳米颗粒。该材料具有高吸收截面、高光热转化效率。经过静脉注射后，金壳如同装配了肿瘤制导系统，能够自动搜寻并富集在肿瘤部位；经近红外光照射后，通过吸收近红外激光能量，能迅速升温“热死”肿瘤细胞。考察动物实验结果表明，对肺癌的抑瘤率高达55%。
目前，该研究组正在研发另一种新型多功能纳米金壳复合材料，已初见成效，该材料能够集光热疗、化疗、靶向、缓控释“四位于一体”，高效杀死肿瘤细胞。
大连纳米荧光海洋无毒防污涂料通过鉴定
大连海事大学张占平教授主持研究的“纳米荧光海洋无毒防污涂料的研制”通过了交通运输部科技教育司主持召开的研究项目验收鉴定。
该项目成功地开发了以PTFE氟树脂复合纳米二氧化钛改性长余辉发光材料的纳米荧光海洋无毒防污涂料，系统地研究了海洋污损生物在纳米荧光海洋无毒防污涂料上的附着行为，海生物与光照、底质颜色之间的关系，揭示了涂层表面光催化作用与细菌生物膜的形成规律，为研制新型无毒防污涂料提供了理论、实验基础和科学依据。采用纳米-荧光复合技术开发的纳米荧光海洋无毒防污涂料具有创新性，已申请中国发明专利3项，发明了防污涂料的实验室快速评价方法，获得实用新型专利授权2项。经专家评审认为：该项研究对新型海洋防污涂料的设计开发具有重大理论意义和实用价值。
复旦大学透明隔热纳米玻璃涂膜通过国家检测
在上海市纳米科技与产业发展促进中心和上海市科委的世博科技专项支持下，由复旦大学国家教育部先进涂料工程研究中心组建的研究团队成功研制出的一种透明隔热玻璃涂膜，不久前在上海通过国家权威检测机构的技术指标检测。
玻璃幕墙因为其美观而被越来越多的城市建筑采用。玻璃幕墙虽然好看，但是却有缺点，那就是玻璃幕墙散热快，保暖性差。因此在严寒的冬天，这种玻璃幕墙反而不如普通幕墙。最近，有关机构研究出了一种新成果：一种新型的智能透明隔热涂膜可以帮玻璃具有冬暖夏凉的功能。
这种玻璃涂膜采用纳米半导体材料，通过无机掺杂技术制成。在不降低玻璃透明度的前提下，夏天节能降温幅度达到3℃-9℃，冬天可提高室温2.5－5℃。同时，这种智能透明隔热涂膜的价格仅为进口玻璃贴膜的十分之一，且施工方便，可直接喷涂，并快速干燥成膜。该技术已申请国家发明专利一项，通过了国家权威检测机构的技术指标检测。
据调查，室内空调产生的冷气或热气，有三分之一是被玻璃幕墙放跑的。为了节能，国外科学家发明了玻璃隔热贴膜，既能保证玻璃的高清晰度，又可以完全靠反射阻隔产生热量的红外线，不产生二次辐射。但其制备工艺复杂，价格昂贵。
【提问12】：有机半导体纳米线的生长机制有哪些？

作者: 8899 时间: 2016-4-20 12:09 标题: 【回复】

纳米线是一种纳米尺度(10−9 米)的线。换一种说法，纳米线可以被定义为一种具有在横向上被限制在100纳米以下（纵向没有限制）的一维结构。这种尺度上，量子力学效应很重要,因此也被称作"量子线"。根据组成材料的不同，纳米线可分为不同的类型，包括金属纳米线（如：Ni，Pt，Au等），半导体纳米线（如：InP，Si，GaN 等）和绝缘体纳米线（如：SiO2，TiO2等）。分子纳米线由重复的分子元组成，可以是有机的（如：DNA）或者是无机的（如：Mo6S9-xIx）。
　　作为纳米技术的一个重要组成部分，纳米线可以被用来制作超小电路。
　　典型的纳米线的纵横比在1000以上,因此它们通常被称为一维材料。纳米线具有许多在大块或三维物体中没有发现的有趣的性质。这是因为电子在纳米线中在横向受到量子束缚，能级不连续。这种量子束缚的特性在一些纳米线中（比如碳纳米管）表现为非连续的电阻值。这种分立值是由纳米尺度下量子效应对通过纳米线电子数的限制引起的。这些孤立值通常被称为电阻的量子化.在电子，光电子和纳电子机械器械中，纳米线有可能起到很重要的作用。它同时还可以作为合成物中的添加物、量子器械中的连线、场发射器和生物分子纳米感应器，
硒微米棒的生长机制讨论通过对显微镜照片的分析，提出硒微米棒的三步生长机制：溶解一二次成核一取向生长，生长过程示
三步生长机制首先是硒微米球的溶解，在溶剂热条件下，硒球受到溶剂乙醇分子的进攻，表面硒原子逐渐溶解进入溶液．同时，硒球表面凹凸部分被活化，形成诸多活性点；接着是硒的二次成核与晶化，乙醇溶液中的Se原子通过扩散到硒球表面活性点处，迅速二次成核和生长在球表面上生长出小毛刺；最后是硒纳米棒的取向成长，由于单晶se沿方向生长所需的能量最低，具有沿方向择优生长的生长习性，溶液中的se原子不断地迁移到毛刺尖端沿方向成长，直到形成硒纳米棒．随着反应时间的延长，硒球仍不断地溶解，不断的晶化成核，硒纳米棒不断的长大，直到硒球被消耗殆尽，从而得到硒微米棒.
纳米线的制备
　　当前，纳米线均在实验室中生产，尚未在自然界中发现。纳米线可以被悬置法，沉积法或者由元素合成法制得。悬置纳米线指纳米线在真空条件下末端被固定。悬置纳米线可以通过对粗线的化学刻蚀得来，也可以用高能粒子(原子或分子)轰击粗线产生。沉积纳米线指纳米线被沉积在其他物质的表面上：例如它可以是一条覆盖在绝缘体表面上的金属原子线.
　　另一种方式产生纳米线是通过STM的尖端来刻处于熔点附近的金属。这种方法可以形象地比作"用叉子在披萨饼上的奶酪上划线"。
　　一种常用的技术是VLS合成法（Vapor-Liquid-Solid）。这种技术采用激光融化的粒子或者一种原料气硅烷作源（材料),然后把源(材料)暴露在一种催化剂中。对纳米线来说，最好的催化材料是液体金属（比如金）的纳米簇。它可以被以胶质的形式购买，然后被沉积在基质上或通过去湿法从薄膜上自我组装。
　　源（材料）进入到这些纳米簇中并充盈其中。一旦达到了超饱和，源（材料）将固化，并从纳米簇上向外生长。最终产品的长度可由源材料的供应时间来控制。具有交替原子的超级网格结构的化合物纳米线可以通过在生长过程中交替源（材料）供应来实现。
【提问13】：纳米线的导电性的详细原因？

作者: 大嘴猴 时间: 2016-4-20 12:09 标题: 【回复】

【提问13】：纳米线的导电性的详细原因？
纳米线的导电性预期将大大小于大块材料。这主要是由以下原因引起的。第一，当线宽小于大块材料自由电子平均自由程的时候，载流子在边界上的散射现象将会显现。例如，铜的平均自由程为40nm。对于宽度小于40nm的铜纳米线来说，平均自由程将缩短为线宽。
同时，因为尺度的原因，纳米线还会体现其他特殊性质。在碳纳米管中，电子的运动遵循弹道输运（意味着电子可以自由的从一个电极穿行到另一个）的原则。而在纳米线中，电阻率受到边界效应的严重影响。这些边界效应来自于纳米线表面的原子，这些原子并没有像那些在大块材料中的那些原子一样被充分键合。这些没有被键合的原子通常是纳米线中缺陷的来源，使纳米线的导电能力低于整体材料。随着纳米线尺寸的减小，表面原子的数目相对整体原子的数目增多，因而边界效应更加明显。
更进一步，电导率会经历能量的量子化：例如，通过纳米线的电子能量只会具有有离散值乘以朗道常数G = 2e2 / h （这里 e是电子电量，h是普朗克常数)。电导率由此被表示成通过不同量子能级通道的输运量的总和。线越细，能够通过电子的通道数目越少。
把纳米线连在电极之间，我们可以研究纳米线的电导率。通过在拉伸时测量纳米线的电导率，我们发现：当纳米线长度缩短时，它的电导率也以阶梯的形式随之缩短，每阶之间相差一个郎道常数G。
因为低电子浓度和低等效质量，这种电导率的量子化在半导体中比在金属中更加明显。量子化的电导率可以在25nm的硅鳍中观测到(Tilke et. al., 2003)，导致阀电压的升高。
【提问14】纳米材料的结构通常如何表征？

作者: n111 时间: 2016-4-20 12:10 标题: 【回复】

【提问14】纳米材料的结构通常如何表征？
透射电镜（结合图象分析仪）法，光子相关谱（PCS）（或称动态光散射），比表面积法以及X射线小角散射法（SAXS）等四种。
1、透射电镜法：透射电镜是一种直观、可靠的绝对尺度测定方法，对于纳米颗粒，它可以观察其大小、形状，还可以根据像的衬度来估计颗粒的厚度，显微镜结合图像分析法还可以选择地进行观测和统计，分门别类给出粒度分布。如果将颗粒进行包埋、镶嵌和切片减薄制样，还可以对颗粒内部的微观结构作进一步地分析。当对于所检测的样品清晰成像后，就是一个测量和统计的问题。一种作法是选取足够多的视场进行照相，获得数百乃至数千个颗粒的电镜照片，再将每张照片经扫描进入图象分析仪进行分析统计。按标准刻度计算颗粒的等效投影面积直径，同时统计落在各个粒度区间的颗粒个数。然后计算出以个数为基准的粒度组成、平均粒度、分布方差等，并可输出相应的直方分布图。在应用软件中还包括个数分布向体积分布转换的功能，往往将这两种分布及相关的直方图和统计平均值等都出来。该方法的优点是直观，而且可以得到颗粒形状信息，缺点是要求颗粒要处于良好的分散状态，另外，由于用显微镜观测时所需试样量非常少，所以对试样的代表性要求严格。因此取样和制样的方法必须规范；而且要对大量的颗粒的粒径进行统计才能得到粒度分布值或平均粒径。
2、光子相关谱法：该方法是基于分子热运动效应，悬浮于液体中的微细颗粒都在不停地作布朗运动，其无规律运动的速率与湿度和液体的粘度有关，同时也与颗粒本身的大小有关。对于大的颗粒其移动相对较慢，而小的颗粒则移动较快。这种迁移导致颗粒在液体中的扩散，对分散于粘度为η的球形颗粒，彼此之间无交互作用时，它的扩散系数D同粒径x之间的关系满足一关系。而当一束激光通过稀薄的颗粒悬浮液时，被照射的颗粒将会向四周散射光。在某一角度下所测散射光的强度和位相将取决于颗粒在光束中的位置以及颗粒与探测器之间的距离。由于颗粒在液体中不断地作布朗运动，它们的位置随机变动，因而其散射光强度也随时间波动。颗粒越小，扩散运动越强，散射光强度随即涨落的速率也就越快；反之则相反。光子相关谱（PCS）法这正是从测量分析这种散射光强的涨落函数中获得颗粒的动态信息，求出颗粒的平移扩散系数而得到颗粒得粒度信息的，所以又称为动态光散射法。光子相关谱法粒度分析的范围约3nm～1000nm。测试速度快，对粒度分布集中且颗粒分散好的样品，测量结果重复性好。该方法缺点是要求样品要处于良好的分散状态，否则测出的是团聚体的粒度大小。
3、比表面积法：粉末的比表面积为单位体积或单位质量粉末颗粒的总表面积，它包括所有颗粒的外表面积以及与外表面积相联通的孔所提供的内表面积。粉末的比表面积同其粒度、粒度分布、颗粒的形状和表面粗糙度等众多因数有关，它是粉末多分散性的综合反映。测定粉末比表面积的方法很多，如空气透过法、BET吸附法、浸润热法、压汞法、X射线小角散射法等，另外也可以根据所测粉末的粒度分布和观察的颗粒形状因子来进行计算。在以上方法中，BET低温氮吸附法是应用最广的经典方法，测量比表面积的BET吸附法，是基于测定样品表面上气体单分子层的吸附量。最广泛使用的吸附剂是氮气，测定范围在1—1000m2/g，十分适合对纳米粉末的测定；该方法的优点是设备简单，测试速度快，但它仅仅是纳米粉末的比表面积的信息，通过换算可以得到平均粒径的信息，但不能知道其粒度分布的情况。
4、X射线小角散射法：X射线小角散射（SAXS）系发生于原光束附近0～几度范围内的相干散射现象，物质内部1至数百纳米尺度的电子密度的起伏是产生这种散射效应的根本原因。因此SAXS技术可以用来表征物质的长周期、准周期结构以及呈无规分布的纳米体系。广泛地用于1～300nm范围内的各种金属和非金属粉末粒度分布的测定，也可用于胶体溶液、磁性液体、病毒、生物大分子以及各种材料中所形成的纳米级微孔、GP区和沉淀析出相尺寸分布的测定。SAXS的结果所反映的为一次颗粒的尺寸：所谓一次颗粒，即原颗粒，可以相互分离而独立存在的颗粒。很多颗粒粘附在一起形成团粒，这在纳米粉末中是相当常见的。如不能将其中的颗粒有效地分散开来，它们将会作为一个整体而沉降、遮挡和散射可见光，其测试结果势必为团粒尺寸的反映。而SAXS测试结果所反映的既非晶粒亦非团粒而是一次颗粒的尺寸。测试结果的统计代表性：检测结果是否具有代表性，当取样合理时，主要是看测量信息来源于多少个颗粒。对小角散射而言就是要看测量时X射线大约照射上多少颗粒，根据上述参数可以算出X射线辐照体积内的颗粒数近似为1.8×10的10次方个。
【提问15】纳米材料在通信领域有何应用？

作者: QQ爱 时间: 2016-4-20 12:10 标题: 【回复】

纳米材料在通信领域的应用，建立在微纳米技术基础上的微电子机械系统（MEMS）技术正在得到普遍的重视，在无限终端领域对微型化，高性能和低成本的追求迫使大家普遍期待能将各种功能单元集成在更小的单一芯片上，即实现SOC(systemOnachip)，而通信工程中大量射频技术的采用使诸如谐振器，滤波器，耦合器等片外分离单元大量存在。其他如胶体晶体光纤等方面的应用也倍受关注，总之在未来的十年，纳米技术对于通信行业必将带来极其深远的影响。
【提问16】关于纳米阵列的表面增强拉曼散射的基本知识讲讲？

作者: xgy412 时间: 2016-4-20 12:10 标题: 【回复】

【提问16】关于纳米阵列的表面增强拉曼散射的基本知识讲讲？
众所周知,要获得高质量的SERS 谱,其金属基底表面必须具有一定的粗糙度。然而,各种制备方法获得的金属粗糙表面一般是不均匀的,这使得在表面不同激光点上得到表面增强信号不一样。过去十年来,为了克服这一缺点并进一步提高SERS 活性,人们尝试使用各种方法来制备有序的金属纳米粒子阵列。然而,只有金纳米粒子的自组装技术比较理想。因为它能在较大面积上得到相对比较均匀的表面,从而使制备均匀、有序的SERS 基底成为可能。SERS 强度随着金纳米粒子的形状从球形到蝌蚪形
再到珍珠链形发生较大变化,后二者具有较明显的避雷针效应。另外还应指出,有序的金属纳米阵列是研究SERS 的较理想基底。反之, SERS 光谱也可以用来表征纳米粒子的电子性质。
【提问17】纳米材料在生物医药上有何应用？

作者: 女儿情 时间: 2016-4-20 12:11 标题: 【回复】

【提问17】纳米材料在生物医药上有何应用？
在医药领域：控制药物释放、减少副作用、提高药效、发展药物定向治疗，已提到研究日程上来。纳米粒子将使药物在人体内的传输更为方便。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；使用纳米技术的新型诊断仪器，只需检测少量血液就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病，美国麻省理工学院已制备出以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物，称之为“定向导弹”。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物，注射到人体血管中，通过磁场导航输送到病变部位，然后释放药物。纳米粒子的尺寸小，可以在血管中自由流动，因此可以用来检查和治疗身体各部位的病变。对纳米微粒的临床医疗以及放射性治疗等方面的应用也进行了大量的研究工作。南京希科集团利用纳米银技术研制生产出医用敷料——长效广谱抗菌棉。这种抗菌棉的生产原理是通过纳米技术将银制成尺寸在纳米级的超细小微粒，然后使之附着在棉织物上。银具有预防溃烂和加速伤口愈合的作用，通过纳米技术处理后的银表面急剧增大，表面结构发生变化，杀菌能力提高200倍左右，对临床常见的外科感染细菌都有较好的抑制作用。微粒和纳粒作为给药系统，其制备材料的基本性质是无毒、稳定、有良好的生物性并且与药物不发生化学反应。纳米系统主要用于毒副作用大、生物半衰期短、易被生物酶降解的药物的给药。
在生物领域：纳米生物学用来研究在纳米尺度上的生物过程，从而根据生物学原理发展分子应用工程。在金属铁的超细颗粒表面覆盖一层厚为5～20nm的聚合物后，可以固定大量蛋白质特别是酶，从而控制生化反应。这在生化技术、酶工程中大有用处。使纳米技术和生物学相结合，研究分子生物器件，利用纳米传感器，可以获取细胞内的生物信息，从而了解机体状态，深化人们对生理及病理的解释。
【提问18】纳米在催化方面的应用？

作者: p1900 时间: 2016-4-20 12:11 标题: 【回复】

【提问18】纳米在催化方面的应用？
自80年代以来，纳米材料的发展再度引起国内外广大科技工作者的广泛关注。纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺寸一般在1～100nm之间，也有人称它为超微粒子。当小粒子尺寸达到纳米数量级时，其本身具有量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特有的性质，在滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有着广阔的应用前景。同时，也由于纳米粒子的大比表面积和高表面活性，使其特别适用于作为一种新型有效的催化剂材料。
纳米催化剂的应用尝试
纳米催化剂的应用范围很广：有机合成、医药、废水处理、汽车尾气处理以及燃烧材料等。这些年来，科学工作者们在纳米微粒催化剂的研究方面已取得了一些结果和进展，显示了纳米粒子催化剂的优越性。
3.1 加氢催化反应
催化加氢是一类极其重要的化学反应，探索和研究用于这类反应的新型催化剂具有重要意义，研究工作者们已在纳米催化剂材料的应用与开发上作了各种尝试。
3.1.1　乙酰乙酸甲脂加氢反应
T. Harada发现，具有旋光性酒石酸改性的Ni-超微粒子是一种能区分对映面的加氢催化剂。虽然一般氧化镍粉还原的金属镍也能使乙酰乙酸甲脂加氢成具有光学活性的3-羟基-丁酸甲脂，但要达到同一收率，选用镍超细微粒要比一般镍快15倍。
3.1.2 2－苯丙烯醛加氢还原成肉桂醛
中国科学院北京研究所运用聚合稳态铂纳米簇，取得了令人意想不到的效果。他们发现将纳米级铂簇在室温下固定于不同的支持物上，被支持的铂纳米簇显示出比其先导物（稳态聚合胶状铂纳米簇）更好的催化性能，特别是试用于丙烯醛加氢还原成肉桂醛这一反应中时，得到了很高的产率。
3.1.3 双烯烃催化加氢反应
此类反应使用多孔性树脂（亚氨基Cr-双乙酸盐官能团的聚苯乙烯基树脂）—金属(M，M＝Na+、Al3+、Mg2+)作为超微钯的载体，所得催化剂用于双烯烃加氢时，催化活性优异，金属粒子可重复使用，而且简便。双烯烃的加氢反应，催化活性的顺序为：Na+>Mg2＋ >A13+。
3.1.4 三氟化苯乙酮加氢还原
中科院北京化学研究所用聚合稳态钯纳米簇催化还原2，2，2—三氮化苯乙酮成(R)-1-苯基-2,2,2-三氮化乙醇。此反应是在分散型聚合乙烯基吡啶存在下用稳态钯纳米簇催化还原进行的。而且催化剂不影响此反应方向选择性，与传统钯催化剂比较，其最佳氢压为2.0MPa，并且以邻二氯苯和乙醇的体积比为20﹕1的混合物做溶剂。
3.2　其它催化反应
纳米粒子以其独特的性质受到了科学家们的关注，它在催化中的应用更为催化工作者展示了一个趣味盎然、富有活力的研究领域。目前可以看到，纳米粒子对催化氧化、还原和裂解反应都具有很高的活性和选择性，对光解水制氢和一些有机合成反应也有明显的光催化活性，国际上已把纳米粒子催化剂称为第四代催化剂。
大量的试验发现，火箭发射的固体燃料推进剂中，添加约1%超细铝或镍微粒，每克燃料的燃烧热可增加一倍；超细硼粉-高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂。以粒径小于0.3μm的Ni和Cu-Zn合金的超细微粒为主要成分制成的催化剂，可使有机物氢化的效率是传统镍催化剂的10倍。超细Pt粉、WC粉是高效的氢化催化剂，超细Fe、Ni与γ-氧化铁混合轻烧结体可以代替贵金属作为汽车尾气净化的催化剂，超细Ag粉可以作为乙烯氧化的催化剂，超细Fe3O4微粒作为催化剂，可以在低温下将CO2分解为Ｃ和H2O，超细铁粉可以在苯气相热分解(1000～1100℃)中起成核的作用而生成碳纤维。Au超微粒子固载在Fe2O3、CO3O4、NiO中，在-70℃时就具有较高的催化氧化活性。

【提问19】纳米材料在环境保护和环境治理方面的应用?

作者: PP熊 时间: 2016-4-20 12:12 标题: 【回复】

半导体的第一个应用就是利用它的整流效应作为检波器，就是点接触二极管（也俗称猫胡子检波器，即将一个金属探针接触在一块半导体上以检测电磁波）。除了检波器之外，在早期，半导体还用来做整流器、光伏电池、红外探测器等，半导体的四个效应都用到了。
从1907年到1927年，美国的物理学家研制成功晶体整流器、硒整流器和氧化亚铜整流器。1931年，兰治和伯格曼研制成功硒光伏电池。1932年，德国先后研制成功硫化铅、硒化铅和碲化铅等半导体红外探测器，在二战中用于侦探飞机和船舰。二战时盟军在半导体方面的研究也取得了很大成效，英国就利用红外探测器多次侦探到了德国的飞机。

作者: xiaoxiaojinglin 时间: 2016-4-20 12:12 标题: 【回复】

怎么用水热法制纳米粉体

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