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纳米材料和纳米结构

1.纳米微粒尺寸的评估

在进行纳米微粒尺寸的评估之前，首先说明如下几个基本概念：

（1）关于颗粒及颗粒度的概念

（i）晶粒：是指单晶颗粒，即颗粒内为单相，无晶界。

（ii）一次颗粒：是指含有低气孔率的一种独立的粒子，颗粒内部可以有界面，例如相界、晶界等。

（iii）团聚体：是由一次颗粒通过表面力或固体桥键作用形成的更大的颗粒。团聚体内含有相互连接的气孔网络。团聚体可分为硬团聚体

和软团聚体两种。团聚体的形成过程使体系能量下降。

（iv）二次颗粒：是指人为制造的粉料团聚粒子。例如制备陶瓷的工艺过程中所指的“造粒”就是制造二次颗粒。

纳米粒子一般指一次颗粒，它的结构可以是晶态、非晶态和准晶，可以是单相、多相结构。只有一次颗粒为单晶时，微粒的粒径才与晶粒尺寸（晶粒度）相同。

（2）颗粒尺寸的定义对球形颗粒来说，颗粒尺寸（粒径）是指其直径。对不规则颗粒，尺寸的定义常为等当直径，如体积等当直径、投影面积直径等。

粒径评估的方法很多，这里仅介绍几种常用的方法。

A 透射电镜观察法

用透射电镜可观察纳米粒子平均直径或粒径的分布。

该方法是一种颗粒度观察测定的绝对方法，因而具有可靠性和直观性。首先将那米粉制成的悬浮液滴在带有碳膜的电镜用Cu网上，待悬浮液中的载液（例如乙醇）挥发后，放入电镜样品台，尽量多拍摄有代表性的电镜像，然后由这些照片来测量粒径。测量方法有以下几种：（i）交叉法：用尺或金相显微镜中的标尺任意的测量约600颗粒的交叉长度，然后将交叉长度的算术平均值乘上一统一因子（1.56）来获得平均粒径；（ii）测量约100个颗粒中每个颗粒的最大交叉长度，颗粒粒径为这些交叉长度的算术平均值。（iii）求出颗粒的粒径或等当半径，画出粒径与不同粒径下的微粒数的分布图，将分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸作为平均粒径。用这种方法往往测得的颗粒粒径是团聚体的粒径，这是因为在制备超微粒子的电镜观察样品时，首先需用超声波分散法，使超微粉分散在载液中，有时候很难使它们全部分散成一次颗粒，特别是纳米粒子很难分散，结果在样品Cu网上往往存在一些团聚体，在观察时容易把团聚体误认为是一次颗粒。电镜观察法还存在一个缺点就是测量结果缺乏统计性，这是因为电镜观察用的粉体是极少的，导致观察到的粉体的粒子分布范围并不代表整个粉体的粒径范围。

B X射线衍射线线宽法（谢乐公式）

电镜观察法测量得到的是颗粒度而不是晶粒度。X射线衍射线宽法是测定颗粒晶粒度的最好方法。当颗粒为单晶时，该法测得的是颗粒度。颗粒为多晶时，测得的是组成单个颗粒的单个晶粒的平均晶粒度。这种测量方法只适用晶态的纳

米粒子晶粒度的评估。实验表明精力度小于50nm时，测量值与实际值相近，反之，测量值往往小于实际值。

晶粒度很小时，由于晶粒的细小可引起衍射线的宽化，衍射线半高强度处的线宽B与晶粒尺寸d的关系为：

d=0.89λ/B cosθ（1）

式中B表示单纯因晶粒度细化引起的宽化度，单位为弧度。B为实测宽度B M与仪器宽化B S之差：

B=B M-B S或B2=B M2-B S2

B S可通过测量标准样品（粒径>1μm）的半峰值强度处的宽度得到。B S与B M的测量峰位应尽可能靠近。最好是选取与被测量纳米粉相同材料的粗晶样品。

在计算晶粒度时还需要注意以下问题：（i）应选取多条低角度X射线衍射线（2θ≤50?）进行计算，然后求得平均粒径，高角度衍射线的Kα1与Kα2双线分裂开，这会影响测量线宽化值；（ii）当粒径很小时（数个纳米左右），由于表面张力的增大，颗粒内部受到大的压力，从而在颗粒内部产生第二类畸变，也会导致衍射线宽化，此时应当从测量的半高宽度中扣除这类畸变引起的宽化。

此外，通过衍射图谱的拟合，从半高峰宽随cosθ的变化关系也可得到一个拟合参数S=0.89λ/B，利用公式（1）可以计算出晶粒尺寸d来。通过透射电镜观察法与衍射线线宽法结果的比较，还可以了解纳米粒子是晶粒还是一次颗粒或团聚体。

C 比表面积法

通过测定粉体单位重量的比表面积S w,可由下式计算纳米粉中粒子直径（假定颗粒呈球形）：

d=6/ρS w,

式中，ρ为密度，d为比表面积直径。S w的一般测量方法为BET多层气体吸附法，该方法是固体比表面测定时常用的方法。

S w=ZV m,

Z是个常数，对不同的吸附气体有不同的值（有表可查）。V m是气体的吸附量，BET法的关键就是确定V m的值。V m的测量方法有测定已知量的气体在吸附前后的体积差（容量法，又分为定容法和定压法两种）和直接测定固体吸附前后的重量差（重量法）两类方法。

实际测定需先将样品在真空、高温条件下进行脱气处理，以清除固体表面上原有的吸附物，决定测量精度的主要因素为颗粒的形状和缺陷，如气孔、裂缝等。

D X射线小角散射法

小角散射是指X射线衍射中倒易点阵原点（000）结点附近的相干散射现象。散射角大约为10-2~10-1rad数量级。衍射光的强度，在入射光方向最大，随衍射角增大而减小。球形颗粒的重心转动惯量的回转半径与球半径r的关系为：R=0.77r。如果得到散射强度I与散射角ε的关系曲线lnI-ε2，由其直线斜率σ可以得到R=0.49（-σ）1/2，从而得到颗粒半径r。

用lnI-ε2直线进行颗粒度测量时，试样的粒子必须相互之间有一定距离，而且粒子必须具有相同的形状、大小。否则，lnI-ε2关系成一上凹曲线，根据这一曲线可求出样品中粒度分布和平均尺寸来，但计算较为繁复且需要建立假设模

型。

E 拉曼散射法

测量的是平均粒径：

d=2π(B/?ω)1/2,

式中B为一常数，?ω为纳米晶的拉曼谱中某一晶峰相对于相同材料的常规晶粒的对应晶峰峰位的偏移量。

F 光子相关谱法

该方法是通过测量微粒在液体中的扩散系数来测定颗粒度。微粒在溶剂中形成悬浮液时会作布朗运动，当激光照射到作布朗运动的粒子上时，散射光的强度会随时间发生变化。在微秒至毫秒级的时间间隔中，粒子越大位置变化越慢，散射强度的变化（涨落）也越慢。根据在一定时间间隔中的这种涨落可以测定粒子尺寸。

该方法的优点是可以获得精确的粒径分布，特别适合于工业化生产产品的粒径检测。但要注意职称分散度十分好的悬浮液。

此外，粒径测量方法还有穆斯堡尔谱和扫描隧道显微镜方法等。

2.纳米固体材料的微结构

材料的性质与材料的结构有密切的关系，搞清纳米材料的微结构对进一步了解纳米材料的特性是十分重要的。

A 纳米固体的结构特点

纳米微晶的结构研究表明，它有两种组元：（i）晶粒组元，组元中所有原子都位于晶粒内的格点上；（ii）界面组元，所有原子都位于晶粒之间的界面上。纳米非晶固体或准晶固体是由非晶或准晶组元与界面组元构成。晶粒、非晶和准晶组元统称为颗粒组元。

纳米微晶界面的原子结构取决于相邻晶体的相对取向及边界的倾角。如果晶体取向是随机的，则纳米固体物质的所有晶粒间界将具有不同的原子结构，这些结构可由不同的原子间距加以区分。如图所示。界面组元的微结构与长程序的晶态不同，也和典型的短程序的非晶态有所差别。

纳米非晶结构材料与纳米微晶不同，它的颗粒组元是短程有序的非晶态。界面组元的原子排列比颗粒组元内原子排列更混乱。

B 纳米固体界面的结构模型

纳米材料结构的描述主要包括颗粒的尺寸、形态及其分布，界面的形态、原子组态或者键组态，颗粒内和界面的缺陷种类、数量及其组态，颗粒内和界面的化学组分、杂质元素的分布等。其中界面的微结构在某种意义上是影响纳米材料性质的最重要的因素。与常规材料相比，过剩体积的界面对纳米材料的许多性质负有重要的责任。近年来，对纳米材料界面结构的研究一直成为人们努力探索的热点课题。尽管在实验上用各种手段对不同种类的纳米微晶和纳米非晶材料的界面进行研究，得到了很多实验事实，但界面结构还处于争论阶段，尚未形成统一的结构模型。

1987年Gleiter等人提出了类气态模型，认为纳米微晶界面内原子排列既没有长程有序，又没有短程序，是一种类气态的，无序程度很高的结构。目前，已经很少有人再用这个模型。

后来的有序模型认为纳米材料界面的原子排列是有序的，但有序程度各不相同。有人认为纳米材料和粗晶材料的界面结构没有太大差别，有人提出纳米结构材料界面原子排列是有序的、局域有序或者扩展有序的，也有人提出界面有序是有条件的，主要取决于界面的原子间距和颗粒大小。

结构特征分布模型的基本思想是纳米结构材料的界面结构是多种多样的，由于能量、缺陷、相邻晶粒取向以及杂质偏聚上的差别，使得纳米材料中的界面存在一个结构上的分布，它们都处于无序到有需的中间状态。有的接近无序，有的是短程有序或者是扩展有序，甚至是长程有序。结构特征分布受制备方法、温度、压力等因素的影响很大。比如退火温度的升高或者压力增大，会使有序或扩展有序界面的数量增加。目前用各种手段观察到界面结构上的差异都可以用这个模型统一起来。实际上纳米材料结构具有多样性，存在一个结构特征分布。

C 纳米固体界面的X光实验研究

晶体结构上的特征是其中原子在空间的排列具有周期性，即具有长程有序。多晶是由许多取向不同的单晶晶粒组成，在每一晶粒中原子的排列仍是长程有序的。非晶态原子的空间排列不是长程有序的，但却保持着短程有序，即每一原子周围的最近邻原子数与晶体一样是确定的，而且这些最近邻原子的空间排列方式仍大体保留晶体的特征，但随着原子间距的增大，原子的分布已不再具有晶体中的长程序。人们最先就是通过用X射线衍射结构分析手段研究纳米材料界面中原子的排列来了解纳米材料界面结构的微观特征的。

到目前为止，X射线衍射研究还无法通过数据拟合得到纳米材料界面结构，但这是研究的方向，还有一些难点需要克服。

界面结构的获得还主要通过：假定一个结构模型，由此计算出理论衍射图谱，然后与实验图谱进行比较，如果不一致再对新的结构模型进行计算比较。实际上即使是模型也要进行许多的简化才能进行计算。

朱星老师等曾计算了纳米Fe微晶的X射线衍射强度，方法是按某种方式假定晶粒中（晶粒体积取纳米晶粒的平均值）所有原子的位置，然后计算在各个方向的散射强度（衍射图谱）并与实验结果比较。界面组元的结构特征则通过对在晶体结构和无序结构两极端情况之间不同情况的计算结果与实验结果比较而得到（通过改变表面原子层原子无规移动量的大小而改变无序程度）。

也有人是把纳米微晶与粗晶多晶的衍射背景和图谱进行比较，发现二者相差不多，从而分析出界面原子是趋于有序的排列。

研究界面结构的方法还有：

扩展X射线吸收精细结构（EXAFS），测量比较纳米块体、粉体和粗晶多晶的EXAFS幅度；

对于纳米非晶固体界面采用不同热处理后的X射线径向分布函数比较或XPS比较来了解最近邻配位数和距离等微结构；

高分辨透射电镜可以直接观察纳米微晶及其界面的原子结构（如图所示），但要避免试样制备过程中和电子束诱导的界面结构弛豫的产生；

穆斯堡尔谱研究可以分析原子核与其核外环境之间的超精细相互作用，可

以测量拟合出晶体成分和界面成分两组谱线的差别及其随温度的变化，从而分析两种成分的结构差异；

由于材料内部的某种原因使机械能逐渐被消耗的现象称为内耗。内耗研究可以用来研究材料内部的微结构和缺陷及其之间的交互作用等动态行为有独特的优势；

正电子射入凝聚态物质中，在与周围达到热平衡后要经历一段时间才会和电子湮没。空位型缺陷处缺少离子实，是负的静电势，因此空位、位错和孔洞这样的缺陷会强烈的吸引正电子。不同空位型缺陷中正电子寿命有所不同，因此分析正电子寿命谱（PAS）可以得到材料电子结构或缺陷结构的有用信息。比如测量比较同种成分材料纳米微晶、超微粒、非晶态合金和多晶的正电子寿命谱及其随压力或热处理温度的变化情况，可以分析出不同大小的空位（空位、空位团、孔洞等）及其数量和变化情况；

具有磁矩的粒子（原子、离子、电子、原子核等）在磁场中会形成若干分裂的塞曼能级，在适当的交变电磁场作用下，可以激发粒子在这些能级间的共振跃迁，这就是核磁共振现象。核磁共振吸收谱的分析可以获得固体结构，特别是近邻原子组态，电子结构和固体内部运动的信息，NMR是研究纳米材料微观结构的强有力手段。比如对不同温度退火的纳米粉体和块体的比较分析，有用的信息包括共振谱中的各个峰，每个峰的位置、半高宽度和大小；

光照射到物质上时发生非弹性散射的现象称为拉曼效应，由分子振动、固体中的光学声子等元激发与激发光相互作用产生的非弹性散射称为拉曼散射，可以用来研究固体中的各种元激发的状态（通过分析纳米材料和粗晶材料拉曼光谱的差别来研究纳米材料的结构和键态特征；

电子自旋能级在外加静磁场H作用下会发生塞曼分裂，如果在垂直于磁场的方向加一交变磁场，当其频率满足hv等于塞曼能级分裂间距时，电子就会在高低能态之间跃迁，这就是电子自旋共振。合适的交变磁场的频率通常在微波波段。ESR对研究未成键电子数、悬挂键的类型、数量以及键的结构和特征比较有效。ESR的主要参数有3个，g因子（反映自由电子或未成键电子的状态），共振线宽?H（反映电子自旋弛豫时间）和谱线的积分强度（反映磁化率即电子奇偶数）；

纳米材料结构中的缺陷：点缺陷（空位、空位团和孔洞）、线缺陷（位错）、面缺陷（层错，相界、晶界、孪晶面等）。纳米材料实际上是缺陷密度十分高的一种材料，亟待从实验和理论上加以了解。有人认为纳米材料中存在大量的点缺陷，理论认为纳米晶体材料内位错密度很低。也有人认为当晶粒尺寸小于特征长度时，位错的组态、运动行为都将与常规晶体不同。高分辨电镜可以观察纳米材料中的缺陷。三叉晶界对纳米晶块材性能的影响很大。单空位主要在晶界，空位团主要分布在三叉晶界上，一般很稳定，孔洞一般处于晶界上；

测量X射线或γ射线的康普顿散射是研究物质电子动量分布的一种直接手段——康普顿轮廓法，因为散射后的射线光子的能量中包含了散射体电子动量分布的信息。目前已经用康普顿轮廓方法研究了多种纳米材料的电子动量分布，并与相应的多晶大块材料进行了比较，表明二者的电子状态有所不同。

综合研究可以发现纳米材料的界面结构是多种多样的。

3. 纳米测量学

纳米科技（NANOST）是20世纪80年代末崭露头角的新科技，由于它在21世纪产业革命中重要的战略地位，因而受到了世界普遍关注。有人说，20世纪70年代微电子学产生了世界性的信息革命，那么纳米科技将是21世纪信息革命的核心。

所谓纳米科技是指在10-9~10-7m的范围内认识和改造自然，是交叉综合学科，包括物理学、化学、生物学、材料科学和电子学。它不仅包含以观测、分析和研究为主线的基础学科，还包括以纳米工程和加工学为主线的技术科学。所以，纳米科技是一个前沿基础学科和高科技融为一体的完整体系，包括纳米体系物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米材料学、纳米电子学、纳米加工学、纳米测量学、纳米摩擦学等分支学科，而纳米测量学在纳米科技中起着举足轻重的作用，它的内涵涉及纳米尺度的评价、成分、微结构和物性的纳米尺度的测量。

A 纳米测量学的现状和进展

纳米科技研究的飞速发展对纳米测量提出了迫切的更高要求，如何评价纳米材料的颗粒度、分布、比表面和微结构，如何评价超薄薄膜表面的平整度和起伏，如何测量纳米尺度的多层膜的单层厚度？当今晶体管和量子效应原理性器件已进入到亚微米级，芯片的尺寸越来越小，存贮密度越来越高，纳米电子学中的器件集成已不再遵循电子学的规律，量子效应将其主导作用，如何评价纳米器件等，都是摆在纳米测量科学面前的重要课题。

目前，发展纳米测量科学有两个重要途径：一是创造新的纳米测量技术，建立新原理、新方法；二是对常规技术进行改造，使它们能适应纳米测量的需要。前者近年来发展较快，1984年Binnig和Rohrer首先研制成功扫描隧道显微镜（STM），为人类在纳米级乃至在原子级水平上研究物质的表面原子、分子的几何结构及与电子行为有关的物理、化学性质开辟了新的途径，因而获得了1985年诺贝尔物理学奖。10多年来，作为纳米测量强有力手段的SPM技术，包括STM、AFM、MFM等，已发展成为商品。近年来近场光学显微镜、光子扫描隧道显微镜以及各种谱学分析手段与SPM技术相结合的新型纳米测量技术已相继出现，推动了纳米测量学的发展。

对传统分析技术的改造始发站纳米测量学的另一途径，但是传统的分析技术（包括离子束、光子束、电子束）在纳米测量中有一定的局限性，横向分辨率和纵向分辨率都需要进一步的改进。下图示出了各种微束分析手段的适用范围。

位于左上方的分析手段完全适合纳米尺度的测量，包括原子探针场离子显微镜（APFIM）、扫描电子显微镜/俄歇电子谱仪（SEM/AES）、二次离子质谱仪（SIMS）、激光微探针质谱仪（LMMS）、分析电子显微镜（AEM）、电子衍射谱仪（EDS）、电子能量损失谱仪（EELS）、扫描电子显微镜/电子探针X射线微区分析（SEM/EP-MA）、近场扫描光学显微镜（NSOM）、紫外/可见光荧光谱仪（UV/V-FM）、微拉曼谱仪（μRS）、傅立叶变换红外谱仪（FTIR），这些纳米测量技术都经过对常规测量仪器进行改造并适当的组合而成。

对纳米微粒颗粒度、形貌、比表面和结构的分析技术，目前日趋成熟。20世纪90年代以来已有作为商品出售的仪器，主要分析技术和手段有透射电子显微镜（TEM）和高分辨显微镜（HREM）、扫描隧道显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）。高分辨电子显微镜用于颗粒度和其分布研究，分析手段还有X射线衍射仪（XRD）、拉曼谱仪（RS）、穆斯堡尔谱仪、比表面测试仪、Zeta电位仪以及建立在动态光散射和悬浮液中纳米微粒沉降基础上发展起来的纳米粒子粒

径分布仪等已得到普遍应用。

B 纳米测量技术的展望

当前，纳米科技作为21世纪信息革命的核心，普遍受到世界各国的重视，发达国家如美国、日本和西欧纷纷制定纳米科技的战略规划，纳米测量是其中的重要组成部分。下面仅就纳米测量技术未来的发展目标、纳米测量仪器的水平进行概括的介绍。

超薄层面及横向纳米结构的分析

超薄薄膜在未来的纳米器件中占有重要的地位，对横向纳米结构进行定量化分析在纳米技术领域占有突出的地位。

在纳米技术中有一种新的分析技术，它是以扫描隧道电子显微镜为基础衍生出来的新技术。它不但可作为“纳米工具”用于层面的专门修整，也可以作为纳米分析工艺，因此它同时可以确定原子和亚微米尺寸范围的层面结构的几何排列和电子排列形式。

总之，此项分析技术的研究在未来应着眼于以下几个方面：

（1）应用低能电子和离子源进行显微分析；

（2）对陶瓷表面、聚合物薄膜以及纳米成分薄膜进行分析；

（3）对常规微束分析进行改造，与SPM组装到一起用于纳米测量；

（4）对分析结果做到定量化，这是SPM系列衍生技术中追求的目标；

（5）在加工过程中对纳米元件进行原位测量；

（6）利用显微电子成像技术对超光滑表面纳米尺度起伏进行客观评价，如反射电子显微束可以测量小于1nm的台阶；

（7）纳米精度的定位和控制。

电子与光子束分析技术

电子与光子能谱分析技术中应用最多的是以下几种情形：

（1）俄歇电子能谱分析法（AES）、X射线光电子能谱分析法（XPS）

AES能谱分析法是一种标准工艺，既可应用于显微分析，也可用于深度剖面分析。XPS分析法的优势在于可对固体表面进行化学分析，因此，也可称是ESCA(电子能谱化学分析法)技术。

（2）能量扩展X射线分析法（EDX）波长-扩展的X射线分析技术（WDX）在纳米科技产品分析中有广泛的应用前景，它的优点是成本低，并能准确的给出纳米微区化学成分以及价带电子结构的信息。对于评价电子的耦合关联性能提供十分有益的信息。用来分析表面和吸附层面电子结构的方法还有：紫外光电子谱（UPS）、电子束激光散射法（MDS，REA）、电子能耗能谱法（EELS）以及自旋电子能谱分析法、亚稳定氦原子散射法（MDS，MIES）。

质谱分析技术

在这一技术中使用最广泛的是二次离子质谱分析法（SIMS），但近来二次中子质谱分析法（SNMS）使用得越来越多。

（1）二次离子质谱分析法（SIMS）这种技术的优点是检测灵敏度高（在百万分之一至十亿分之二范围），横向分辨率高达100 200nm（在特殊情形下可更小）。

（2）二次中子质谱分析法（SNMS）该项技术应用于商用设备时，他的横向分辨率为100nm，但在个别情况下可达到10nm。

（3）激光显微质谱分析法（LAMMA）这种工艺通过激光照射将物体表面的粒子剥离下来，再用质谱分析表面成分，它在确定表面成分方面也是一种有用的工具，在纳米测量的工业化应用方面有着广泛应用前景。

几种最广泛的用于表面分析的纳米测量技术的数据见表。

显微分析技术

（1）电子显微技术这包括透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜。目前，透射电镜的分辨率几乎达到了0.2nm的水平。高压高分辨电镜分辨率已接近0.1nm，完全可以用来分析纳米材料的微结构。纳米丝、纳米管、纳米棒等特种纳米材料的最终确定主要靠电子显微技术。因而它在纳米测量中占有重要的地位。电子显微术与其它微束分析相配合的综合技术是当前纳米测量追求的目标。

透射显微技术的主要指标和水平见表。

（2）低能电子与离子投影显微技术低能电子与离子投影显微技术中，由于磁场的作用使分辨率达到10nm。当用离子显微技术摄像时，其分辨率可达到亚微米的尺寸范围。

（3）电子全息摄影术

（4）X射线显微技术用X射线进行显微摄像的原理是利用了光学显微技术的优势，并且在纳米尺寸范围内具有很高的横向分辨率。

国际上当前显微技术应用于工业产品的纳米测量，注意力主要集中在生物细胞成像。

X射线显微技术的操作性能指标见表。

X射线技术的实验样机已在德国开发出来。这台样机配备了等离子聚焦作为X射线源。目前它可以制造出横向分辨率达30 nm的像片。当前的开发方向应该对以下几个方面加以改进，如分辨及衍射率，降低X射线束对目标的损坏程度，以及在厚的摄像目标的特殊区域采用隔离的技术。

另外，一种可能性是利用相应的X射线光学元件对X射线束进行聚焦并对目标进行扫描摄像。

下面简单介绍两种有前途的显微成像技术，它们在未来纳米测量发展中将起重要作用。

光电子散射显微技术（PEEM）：利用UV和X射线激活一表面而使电子散射，然后通过适当的光学仪器对这一激活表面的情况摄像。

低能电子显微法（LEEM）：将低能电子导向所要研究的表面，在反射和二次电子散射后在屏幕上成像。

扫描探针技术

扫描探针技术是纳米测量的核心技术，它的诞生促进了纳米科技的飞速发展，关于扫描探针显微技术的原理也有不少的报道。这里只简单介绍一下STM 及其衍生扫描探针技术的发展。

（1）隧道扫描显微技术（STM）此技术是在1981年由宾尼和罗拉尔发明的。这种设备具有高灵敏度，并且可获得0.01nm的纵向分辨率。这种设备不但可应用于超高真空里（UHV-STM），而且可应用于大气环境里（大气STM技术）和液体状态下（电解质STM技术）。20多年来，已经开发出相应的设备，如原

子力显微镜和磁力显微镜。

隧道扫描技术也可应用于印刷技术中，还可用于制造极高密度的存储元件。

（2）原子力显微技术（AFM）该技术是由STM派生出来的，它是用来分析那些用其他任何方法都无法在原子水平上分析的材料（例如绝缘体）。

目前原子力显微技术有以下两种基本的应用工艺：接触法、非接触法。

象隧道显微技术一样，原子力显微技术也可获得0.1nm的横向分辨率，0.01nm的纵向分辨率。原子力显微技术已经迅速成为表面分析领域最通用的显微分析方法，并且与电子扫描技术具有同等的重要性。

隧道扫描技术与原子力显微技术的技术指标见表。

工业应用：将导电（STM）和非导电（AFM）的表面特征化，对亚纳米结构进行摄像。

产品应用：光学元件的表面、半导体的衬底及数据存储技术等。

未来应用领域：对分子进行摄像和控制，STM的写与读、原子的操纵等。

（3）光学近场扫描显微技术目前的光学显微技术的分辨率受衍射规律的影响被限制在500nm的范围内。为了消除衍射现象，将光学扫描仪器定位于目标表面以上的50nm处。这种情况下此仪器就处于光学的“近场”。可用锥形波束导向器探测被研究表面的辐射光量子。横向分辨率可达10nm。它可用来研究纳米微区的光学性质。

（4）其他扫描探针工艺有许多其他的探针扫描技术已经或将要被开发出来，其中绝大多数已具备了原子分辨率。它们的物理原理是基于探针与目标表面的接触力、电子交换以及外部相互激励反应原理。其中一些具体例子是：（i）热能与光热扫描显微技术观察生物细胞的代谢情况，研究显微导温路中随厚度而变化的温度变化情况，或显微气体流的温度变

化。

（ii）磁力显微技术用来研究磁性数据存储件（磁场尺寸范围是纳米级）和分析表面磁力分布状况。

（iii）电容扫描显微技术（SCM）或静电（力）显微技术（EFM）用

来确定半导体和绝缘体中掺杂材料和掺杂量的分布情况。定位分辨率

约为200nm。最小可探测的数量的3个电子。

（iv）扫描场电子显微技术（RFEN）和扫描场离子显微技术（RFIM）

将探头定位于目标上方10nm处，如应用电磁潜在力量就有可能产生

低能场电子和离子。这些电子和离子可以用于显微技术目的，或用于

电子全息照相，或离子扫描印刷技术。

（v）自旋极化旋转扫描显微技术电子自极化扫描技术用于磁性传感

扫描显微技术中，用来探测受旋转电子自旋过程中产生的旋转电流影

响的原子所特有的特征。

（vi）近场声波扫描显微技术（SNAM）。

（vii）电子化学扫描显微技术。

（viii）Kelvin扫描显微技术。

（ix）光子旋转扫描现为技术（PSTM）。

（x）离子电容扫描显微技术（SCM）。

（xi）摩擦力显微技术。

（xii）自转扫描能谱分析法（STS）STS技术用来对高温超导体、半

导体和金属表面的电子结构之间的能级距离的信息进行横向分析。另

外，应用以计算机为基础的技术，将原子水平下分辨出来的目标特征

用当时的电流和电压表示出来。

（xiii）冲击电子发射显微技术（BEEM）及能谱分析技术（BEES）这

里STM探针起着电子发射器的作用。

（xiv）STM技术与激光束联合应用技术这种技术用来分析表面以下

的限制电流的状态。利用氖-氦激光束可造成表面光电压的变化，因此

也改变了STM分析技术中的电子自旋效应。

（xv）元件成像技术（利用探针扫描技术）各种波长的光照射在表面

上，应用近场方式的波导技术对这种表面进行分析研究，并且测量反

射的频率能谱。

比起其他表面分析工艺来，扫描传感工艺的优势在于不但可以在空气状态下使用，而且能因此避开使用成本昂贵的、经常出现故障的UHV设备。这些通用性能表现在原子分辨能力的摄影上，不但可以在液体媒质中进行，如液氮、水和电解质，而且能对油性和脂质的溶液进行拍照。这项研究成果不但为电化学而且也为生物研究开辟了新的前景。

自旋扫描显微技术中探针的研制和特征化也推动了世界范围的科研活动。如果想使STM技术发挥高水平的性能，那么所研究的表面须是光滑平整的。然而，通常用于制造探针的技术是纳米结构晶体硅的显微形成技术，这样制造出来的探针具有固定的晶体取向或悬臂，从而具有它有的共振频率。

目前，在开发具有生物活性的探针扫描技术方面应注意以下几个问题：

(i) 提高针尖的使用率。

(ii) 要开发能分辨多元体系原子种类的成像技术。

(iii) 分析和改进生物组织和分子构筑技术。

(iv) 开发STM系统在芯片上的应用。

(v) STM在精加工生产中现场检测的应用。

发展新的扫描传感技术，重点发展对应力、温度分布、电现象和磁场探测灵敏度高的扫描传感技术，应用于机器人学、医药学、生物技术、地震仪、环境科学、材料研究等领域把显微世界与纳米世界结合起来，将近场与远场技术结合起来。

纳米表面的测量技术

对表面粗糙度和波形测量可以采用两种工艺，即机械法和干涉法。在这方面，有许多测量技术测量粗糙度的水平已达到了0.01nm值。

测量粗糙度方面常用的方法有：

（1）电子笔（画针）测量表面粗糙度技术超高精度的画针测量技术用来测量纳米表面，甚至可以用来测量大型光学元件。画针测量技术的主要指标见表。

隧道扫描显微技术和原子力扫描技术同样可用于纳米表面的测量。

（2）激光测量技术中干涉测量技术包括以下几种设备：

Nomarski示差干涉衬度显微技术（DIC）；

光学外差表面粗糙度测量仪（OHP）；

相位干涉测量仪（PI）；

光栅干涉测量仪。

（3）其他表面分析技术主要有：

薄膜偏振光椭圆率测量仪；

直接成像技术和散射测量技术；

红外线质谱仪，表面传感拉曼谱仪（SERS），非弹性原子和中子散射测量仪（IAS）；

核磁共振仪（NMR），电子自旋共振仪（ESR）等；

I/V特征曲线和能量测量法；

VPS，XPS质谱仪，测量法等。

纳米测量技术不仅为科学进步带来新的机遇，同时也将促使经济和高技术的发展。

纳米材料与技术思考题2016

纳米材料导论复习题(2016) 一、填空： 1.纳米尺度是指 2.纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质的科学 3.纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行的技术 4.当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称为 5.一维纳米材料中电子在个方向受到约束，仅能在个方向自由运动，即电子在个方向的能量已量子化一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为 6.1997年以前关于Au、Cu、Pd纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因是 7.纳米材料热力学上的不稳定性表现在和两个方面 8.纳米材料具有高比例的内界面，包括、等 9.根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为： 10.隧穿过程发生的条件为. 11.磁性液体由三部分组成：、和 12.随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向方向移动，即 13.光致发光指在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在激发停止后还继续发射一定时间的光为 14.根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：、和 15.STM成像的两种模式是和. 二、简答题：（每题5分，总共45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些？ 2、纳米材料的分类？ 3、纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别？ 4、简述PVD制粉原理 5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点？ 6、请分别从能带变化和晶体结构来说明蓝移现象

7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，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、什么是纳米材料、纳米结构？答：纳米材料：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100nm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，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：纳米科技是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工 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、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应答：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表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料

关于纳米材料和纳米结构的研究

关于纳米材料和纳米结构的研究发表时间：2019-07-18T12:27:02.667Z 来源：《科技尚品》2018年第11期作者：于涵 [导读] 纳米材料问世后，各国科学家都开始对这种物质进行研究，国家关于纳米材料和纳米结构的研究也始终没有停止，现如今，中国在纳米材料和纳米结构方面的研究水平已经进入了国际先进行列。本文基于纳米材料和纳米结构，针对纳米材料在催化科学、分析分离科学、光电材料科学的应用展开了全面的分析。宣化一中引言：近年来，国际上关于纳米材料和纳米结构的研究不断发展，出现了很多新的研究热点，包括：半导体芯片、癌症诊断、光学材料等。随着研究的深入，未来将会有更多的纳米产品问世。将纳米材料和纳米结构和其他技术相结合，开拓新的思路，可以让纳米材料和纳米结构的适用性得到进一步提高。一、纳米材料和纳米结构纳米中主要包括两个部分，分别为：纳米晶粒和晶粒界面，晶界原子的比例极大是纳米最为突出的结构特征，此外，纳米晶界原子结构较为复杂，所以纳米中的晶界结构一直都是研究的重点，很多学者都提出了不同的模型学说，但纳米材料中的境界微观结构一直都没有形成一个统一的模型。不仅是因为晶界结构较为复杂，也是因为晶界结构会受到多种因素的影响，导致同一块材料中也会有不同的差异性。由于纳米结构上的特殊性和不稳定性，让纳米材料形成了很多的特殊性能。不仅如此，纳米材料的物理化学性能和绝大部分物体的物理化学特性都不同，其中最为典型的就是催化性能和光学性能这两个性能。比如，纳米材料在作为光催化剂使用时，因为纳米本身的粒径较小，所以可以到达表面的纳米粒子数量较多，光催化效率也就相对提高。随着时间的发展，科学技术的不断提升，对纳米的研究也就进一步深入，现如今，纳米材料中的线性光学性质以及晶体材料的光伏特性、发光效应也是纳米光学性质的研究热点问题。二、纳米材料在不同科学行业中的应用（一）纳米材料在催化科学中的应用由上文可知，纳米材料的催化性能较优，因此在催化科学中得到了广泛的应用。近年来，含银催化剂在电催化水裂解、海水电解产氯气等方面都有着良好的应用，而采用海水电解产氯气的方式可以更好的减低能耗，这其中最为关键的环节就是制作合成出高效的含银催化剂[1]。采用自上而下的纳米颗粒制备方法，可以制作出一种稳定的银纳米颗粒，经过研究发现，这种纳米材料具有着较高的银卤素比例，应用在海水电解产氯气的过程中，可以有效催化氯气产生，而且这种纳米材料的催化活性较高。在调控催化纳米管时，也可以采用这种纳米材料，这种材料因其本身的性能较优，现如今已经在材料科学、传感器科学的研究中得到了广泛应用。（二）纳米材料在分析分离科学中应用金纳米粒子作为纳米材料在分析分离科学中的应用效果一直较好，经常被用于检测物质，通过金纳米粒子的聚集和分散，观察体系溶液颜色的变化，就可以进行分析检测，这其中就利用了金纳米粒子的比色传感理论。此外，在传感领域也具有着一定的应用前景，将金纳米粒子和其他常见的应用物质进行结合，可以在分析分离科学中得到进一步的应用，从根本上提高检测结果的准确性。小分子凝胶是一种新型的功能材料，这种软材料可以利用分子间的相互作用，形成一个微纳米网络结构，根据分子在空间构型上的微小差别，会形成不同尺寸的微纳米网络结构。比如：检测二价汞离子的过程中，可以利用这种小分子凝胶体系进行灵敏检测，不仅如此，这种凝胶体系还可以检测水中汞离子。（三）纳米材料在光电材料科学中应用除了上述两个方面以外，纳米V型刚棒-线团分子以及双稳态功能轮烷分子梭在光电材料科学中都有着一定的应用。近几年，纳米材料在光电器材方面的应用得到了科研工作者的广泛关注，纳米材料在水中的自组装行为，在光电材料中科学、纳米材料科学、超分子化学以及主客体化学中都有着广泛的应用，利用这一性能形成的纳米V型刚棒-线团分子在水中就可以完成自组装行为。而稳态功能轮烷分子梭的设计和制备，在发展有机光电功能超分子体系中发挥着重要的作用。因此，在催化材料、光子晶体、药物控制输送等领域中都可以看见单分散核/壳纳米复合材料的身影，通过对具有单分散核/壳纳米复合材料性能的卟啉纳米金纳米粒子形成过程的研究，可以发现这种复合性的纳米粒子在构筑光电器件山发挥着重要的作用，且比其他复合材料具有着更大的光电流，光电性能也较为稳定。此外，这种复合材料的制备方法较为简单，生产便捷，因此大范围应用[2]。总结：综上所述，纳米结构和纳米材料在科学行业中植根深远，在很多方面中都会发挥着重要的作用，作为一种市场前景广阔的新材料，国家应该进一步投入人力和资金展开研究，并且作为重点研究开发项目。二十一世纪，纳米技术会成为一种决定性技术，加强其在不同领域中的发展，可以推动国家科学领域的进步。参考文献： [1]赵然. 博士论文-铀钍氧化物纳米材料和铀酰-异金属配位聚合物的合成、结构和性质研究[J]. 2016. [2]马佳文. 碳纳米材料与金属复合结构中空位缺陷产生和作用机制的理论研究[D]. 2016.

举例说明纳米材料的结构与其性质的关系

代鹏程无机化学2009级硕博连读学号：200911461 题目：举例说明纳米材料的结构与其性质的关系答：目录 1、纳米材料定义 2、纳米材料的结构 3、纳米材料的性能 4、以量子点为例说明纳米材料结构与其性质的关系 5、以纳米线为例说明纳米材料结构与其性质的关系 1、纳米材料定义纳米材料是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米，在通常情况下不超过10纳米；从广义上说，纳米材料，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度（1～100nm）限制的各种固体超细材料，它包括零维的原子团簇（几十个原子的聚集体）和纳米微粒；一维纳米纤维；二维纳米微粒膜（涂层）及三维纳米材料。 2、纳米材料的结构材料学研究认为：材料的结构决定材料的性能，同时材料的性能反映材料的结构。纳米材料也同样如此。对于纳米材料，其特性既不同于原子，又不同于结晶体，可以说它是一种不同于本体材料的新材料，其物理化学性质与块体材料有明显的差异。纳米材料的结构特点是：纳米尺度结构单元，大量的界面或自由表面，以及结构单元与大量界面单元之间存在的交互作用。在结构上，大多数纳米粒子呈现为理想单晶，也有呈现非晶态或亚稳态的纳米粒子。纳米材料的结构上存在两种结构单元；即晶体单元和界面单元。晶体单元由所有晶粒中的原子组成，这些原子严格地位于晶格位置；界面单元由处于各晶粒之间的界面原子组成，这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。纳米材料由于非常小，使纳米材料的几何特点之一是比表面积（单位质量材料的表面积）很大，一般在102～104m2/g。它的另一个特点是组成纳米材料的单元表面上的原子个数与单元中所有原子个数相差不大。例如：一个由5个原子组成的正方体纳米颗粒，总共有原子个数53=125个，而表面上就有约89个原子，占了纳米颗粒材料整体原子个数的71%以上。这些特点完全不同于普通的材料。例如，普通材料的比表面积在10m2/g以下，其表面原子的个数与组成单元的整体原子个数相比较完全可以忽略不计。由于以上纳米材料的两上显著不同于普通材料的几何特点，从物理学的观点来看，就使得纳米材料有两个不同于普通材料的物理效应表现出来，这是一个由量变到质变的过程。一个效应我们称之为量子尺寸效应，另一个被称之为表面效应。量子尺寸效应是由于材料的维度不断缩小时，描述它的物理规律完全不同

纳米材料综述要点

纳米材料综述一、基本定义 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。 1、纳米纳米是一种长度单位，1纳米=1×10-9米，即1米的十亿分之一，单位符号为 nm。 2、纳米技术纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出具有特定功能的产品。纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段：第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前主要是在实验室探索各种纳米粉体的制备手段，合成纳米块体(包括薄膜，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。第二阶段 (1990年～1994年人们关注的热点是设计纳米复合材料： ?纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合， ?纳米微粒与常规块体复合(0-3复合， ?纳米复合薄膜(0-2复合。第三阶段(从1994年至今纳米组装体系研究。它的基本内涵是以纳米颗粒以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。 3、纳米材料材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料就称为纳米材料。纳米材料和宏观材料迥然不同，它具有奇特的光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。

图1 纳米颗粒材料SEM图二、纳米材料的基本性质由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质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。 3、电学性质由于晶界面上原子体积分数增大，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）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成

纳米材料和纳米结构

纳米材料和纳米结构 1.纳米微粒尺寸的评估在进行纳米微粒尺寸的评估之前，首先说明如下几个基本概念：（1）关于颗粒及颗粒度的概念（i）晶粒：是指单晶颗粒，即颗粒内为单相，无晶界。（ii）一次颗粒：是指含有低气孔率的一种独立的粒子，颗粒内部可以有界面，例如相界、晶界等。（iii）团聚体：是由一次颗粒通过表面力或固体桥键作用形成的更大的颗粒。团聚体内含有相互连接的气孔网络。团聚体可分为硬团聚体和软团聚体两种。团聚体的形成过程使体系能量下降。（iv）二次颗粒：是指人为制造的粉料团聚粒子。例如制备陶瓷的工艺过程中所指的“造粒”就是制造二次颗粒。纳米粒子一般指一次颗粒，它的结构可以是晶态、非晶态和准晶，可以是单相、多相结构。只有一次颗粒为单晶时，微粒的粒径才与晶粒尺寸（晶粒度）相同。（2）颗粒尺寸的定义对球形颗粒来说，颗粒尺寸（粒径）是指其直径。对不规则颗粒，尺寸的定义常为等当直径，如体积等当直径、投影面积直径等。粒径评估的方法很多，这里仅介绍几种常用的方法。 A 透射电镜观察法用透射电镜可观察纳米粒子平均直径或粒径的分布。该方法是一种颗粒度观察测定的绝对方法，因而具有可靠性和直观性。首先将那米粉制成的悬浮液滴在带有碳膜的电镜用Cu网上，待悬浮液中的载液（例如乙醇）挥发后，放入电镜样品台，尽量多拍摄有代表性的电镜像，然后由这些照片来测量粒径。测量方法有以下几种：（i）交叉法：用尺或金相显微镜中的标尺任意的测量约600颗粒的交叉长度，然后将交叉长度的算术平均值乘上一统一因子（1.56）来获得平均粒径；（ii）测量约100个颗粒中每个颗粒的最大交叉长度，颗粒粒径为这些交叉长度的算术平均值。（iii）求出颗粒的粒径或等当半径，画出粒径与不同粒径下的微粒数的分布图，将分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸作为平均粒径。用这种方法往往测得的颗粒粒径是团聚体的粒径，这是因为在制备超微粒子的电镜观察样品时，首先需用超声波分散法，使超微粉分散在载液中，有时候很难使它们全部分散成一次颗粒，特别是纳米粒子很难分散，结果在样品Cu网上往往存在一些团聚体，在观察时容易把团聚体误认为是一次颗粒。电镜观察法还存在一个缺点就是测量结果缺乏统计性，这是因为电镜观察用的粉体是极少的，导致观察到的粉体的粒子分布范围并不代表整个粉体的粒径范围。 B X射线衍射线线宽法（谢乐公式）电镜观察法测量得到的是颗粒度而不是晶粒度。X射线衍射线宽法是测定颗粒晶粒度的最好方法。当颗粒为单晶时，该法测得的是颗粒度。颗粒为多晶时，测得的是组成单个颗粒的单个晶粒的平均晶粒度。这种测量方法只适用晶态的纳

举例说明纳米材料的结构与其性质的关系.

代鹏程无机化学2009级硕博连读学号:200911461 题目:举例说明纳米材料的结构与其性质的关系答: 目录 1、纳米材料定义 2、纳米材料的结构 3、纳米材料的性能 4、以量子点为例说明纳米材料结构与其性质的关系 5、以纳米线为例说明纳米材料结构与其性质的关系 1、纳米材料定义纳米材料是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米,在通常情况下不超过10纳米;从广义上说,纳米材料,是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1~100nm限制的各种固体超细材料,它包括零维的原子团簇(几十个原子的聚集体和纳米微粒;一维纳米纤维;二维纳米微粒膜(涂层及三维纳米材料。 2、纳米材料的结构材料学研究认为:材料的结构决定材料的性能,同时材料的性能反映材料的结构。纳米材料也同样如此。对于纳米材料,其特性既不同于原子,又不同于结晶体,可以说它是一种不同于本体材料的新材料,其物理化学性质与块体材料有明显的差异。

纳米材料的结构特点是:纳米尺度结构单元,大量的界面或自由表面,以及结构单元与大量界面单元之间存在的交互作用。在结构上,大多数纳米粒子呈现为理想单晶,也有呈现非晶态或亚稳态的纳米粒子。纳米材料的结构上存在两种结构单元;即晶体单元和界面单元。晶体单元由所有晶粒中的原子组成,这些原子严格地位于晶格位置;界面单元由处于各晶粒之间的界面原子组成,这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。纳米材料由于非常小,使纳米材料的几何特点之一是比表面积(单位质量材料的表面积很大,一般在102~104m2/g。它的另一个特点是组成纳米材料的单元表面上的原子个数与单元中所有原子个数相差不大。例如:一个由5个原子组成的正方体纳米颗粒,总共有原子个数53=125个,而表面上就有约89个原子,占了纳米颗粒材料整体原子个数的71%以上。这些特点完全不同于普通的材料。例如,普通材料的比表面积在10m2/g以下,其表面原子的个数与组成单元的整体原子个数相比较完全可以忽略不计。由于以上纳米材料的两上显著不同于普通材料的几何特点,从物理学的观点来看,就使得纳米材料有两个不同于普通材料的物理效应表现出来,这是一个由量变到质变的过程。一个效应我们称之为量子尺寸效应,另一个被称之为表面效应。量子尺寸效应是由于材料的维度不断缩小时,描述它的物理规律完全不同于宏观(普通材料的规律,不但要用描述微观领域的量子力学来描述,同时要考虑到有限边界的实际问题。关于量子尺寸效应处理物理问题,到目前为止,还没有一个较为成熟的适用方法。表面效应是由于纳米材料表面的原子个数不可忽略,而表面上的原子又反受到来自体内一侧原子的作用,因此它很容易与外界的物质发生反应,也就是说它们十分活泼。纳米材料由于这两上特殊效应的存在,使得它们的物理、化学性质完全不同于普通材料。目前许多实验和应用结果已经证实,纳米材料的熔点、磁性、电容性、发光特性、水溶特性等都完全不同于普通材料。例如,将金属铜或铅做成几个纳米的颗粒,一遇到空气就会燃烧,发生爆炸;用碳纳米管做成的超级电容器,其体积比电

纳米材料与纳米结构21个题目完整答案

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。 12.什么是纳米结构，并举例说明它们是如何分类的，其中自组装纳米结构形成的条件是什么。 13.简单讨论纳米颗粒的组装方法 14.论述一维纳米结构的组装，并介绍2种纳米器件的结构。 15.论述一维纳米结构的组装，并介绍2种纳米器件的结构。 16.简单讨论纳米材料的磁学性能。 17.简述“尺寸选择沉淀法”制备单分散银纳米颗粒的基本原理 18.简述光子晶体的概念及其结构 19.目前人们已经制备了哪些纳米结构单元、复杂的纳米结构和纳米器件。并说明那些纳米结构应该具有增强物理和化学性能。 20.简单论述单电子晶体管的原理。 21.简述纳米结构组装的工作原理。 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。

什么是纳米材料[1]

什么是纳米材料纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就象毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后，大约是在1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。1研究形状和趋势纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术，带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究，在千年交替的关键时刻，迎接新的挑战，抓紧纳米材料和柏米结构的立项，迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒为7urn的pd，屈服应力比粗晶pd高5倍；具有高强度的金属间化合物的增塑

纳米结构与纳米材料英文例子翻译学习

摘要纳米材料（NSM）是这样一类固体，其结构单元（大多为结晶体）至少在一个方向上具有数个纳米的特征尺寸按照结构单元的形状、化学成分可将其划分为12种类型．NsM的结构及性能不同于具相同化学成分的单晶体和玻璃．这种差别归因于品体尺寸的减少、品体形状（薄片、针和等轴）引起的维数效应以及结构单元之间界面的密度下降和配位数的变化本文讨论了支持上述观点的某些实验结果，描述了金属、大分子、半导体纳米材料的技术应用。关键词：纳米结构材料, 界面, 尺寸效应, 结构与性能 Abstract：Nanostructured materials (NsM) are solids composed of structural elements-mostly crvstaltites-with a characteristic size (in at least one direction) of a few nanometers.NsM may be classified into twelve groups according to the shape and chemical com-position of their constituent structural elements. The atomic structure and properties of NsM deviate from the ones of a single crystal and / or glass with the same chemical composition. This deviation results from the reduced size of the crystallites. dlmensionality effects due to the shape of the crystallites (thin plates. needles or equiaxed shape). and the reduced densitV and / or modified coordination numbers in the interfaces between the structural elements. Some of the experimental observations supporting these ideas are discussed. Technological applications of metallic .macromolecular and semiconducting NsM are described, Key words: Nanostructured materials ,(NsM) interface size effect structure and property 1. Nanoscience and nanotechnology includes three fields: nanomaterials, nanodevice and nanomeasurement and nanocharacterization. 纳米科技包括三个研究领域: 纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征. 2. What makes nanomaterials work is their extremely large surface free energy. 纳米材料的特殊性能主要由其巨大的表面自由能造成. 3. The current research conditions of nano materials as lubricant additive were reviewed. 回顾了纳米材料作为润滑添加剂的研究状况. 4. The preparations , properties and applications of the organic nanoparticles were reviewed. 本文综述了有机纳米材料的制备方法、性质及其应用. 5. Definition, manufacture, structure, properties and applications of nanostructured materials are briefly described. 简述了纳米材料的定义、制备、结构、性能和应用. 6. Development trend of metal oxide nanomaterials is reviewed lastly. 最后对金属氧化物纳米材料研究的发展方向提出了展望. 7. Flower - like nanostructured silver is prepared by electrochemical deposition techniques. 采用电化学沉积法制备了花状银纳米材料. 8. Discuss the application of nanometer materials in the Polymer modification. 论述了纳米材料在聚合物改性中的应用. 9. Microscale reaction technology was reviewed and its prospect in nanomaterials was discussed. 回顾了微尺度反应技术的发展及其在纳米材料制备中所展现的广阔前景. 10. Its directions of development in the future are also looked forward. 同时展望了纳米材料今后的发展方向. 11. An innovative process high gravity technology for nanometer material synthesis is presented. 介绍了一种独创性的纳米材料合成方法即超重力法. 12. Theprinciple , preparation methods , properties and applications of nano film materials have beensummarized. 本文介绍了离子束溅射和磁控溅射技术的基本原理、法及其在制备纳米材料中的应用和优点,以国内外这方面的最新进展.

纳米材料的结构与性能特性及其应用前景

纳米材料的结构与性能特性、制备方法及其应用前景闵杰中南大学材料科学与工程学院材料1003班学号：0607100313 【摘要】文章简要地概述了纳米材料的结构和特殊性质、纳米材料的制备技术和方法以及纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料在电子信息材料中的应用前景。【关键词】纳米材料；结构；效应；性能；制备；应用；前景【Abstract】The article briefly outlines the structure and nano-materials and nano-materials special nature of the performance of various aspects of the application in practice, and the prospect of nano-materials applications. 【Key words】 nanotechnology; Nano materials; Structure; Performance; Preparation;Application; Prospects 20世纪90年代，以前人们从未探索过的纳米物质（Nanostructured materials）一跃成为科学家十分关注的研究对象。新奇的纳米材料刚刚诞生才几年，以其所具有的独特性和新的规律，如材料尺度上的超细微化而产生的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能，已引起人们的高度重视，使这一领域成为跨世界材料科学研究领域的"热点"。当微电子器件的极限线宽小于0.1μm时，量子效应就要显现出来，然而传统的电路设计方法就不能适应，所有的芯片需要按照新的原理来设计。为突破信息技术的瓶颈，必须深入研究纳米尺度上的理论问题和技术难题。实验发现，在纳米这一尺度上制造出来的计算机的运算速度和存储能力将比目前的微米技术下的性能成指数倍地提高，这将是对信息技术和产业以及相关产业的一场革命。在此，通过文献调研和对相关纳米技术和材料书籍的翻阅，我将在下面简要介绍相关纳米材料的结构和特殊性质、纳米材料的制备技术和方法以及纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料在电子信息材料中的应用前景。 1、纳米和纳米材料纳米是一种长度的量度单位，1纳米（nm）等于10-9米，1nm的长度大约为4到5个原子排列起来的长度，或者说1nm相当于头发丝直径的10万分之一。纳米结构（nanostructure）通常是指尺寸在100nm以下的微小结构。纳米材料（nanostructure materials或nanomaterials）是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米，在通常情况下不超过10纳米；从广义上说，纳米材料，是指微观结构至少在一

纳米材料和纳米结构的性能与应用

973计划2005-2006年纳米材料和纳米结构的性能与应用项目名称：纳米材料和纳米结构的性能与应用基础首席科学家：解思深中国科学院物理研究所起止年限：2005.12至2010.11 依托部门：中国科学院一、研究内容本项目拟解决的关键科学问题是：纳米材料和纳米结构的可控生长是纳米材料与纳米结构研究中的基本问题之一。本项目拟从研究可控生长的条件及生长动力学出发，总结基本实验规律及纳米尺度下物质和能量的输运的规律和理论模型，实现纳米材料生长中尺寸、形状、方向、位置及结构的控制。纳米体系中的尺寸效应、表面与界面、电子相干性是纳米材料与纳米结构研究中的另一基本问题。本项目拟研究纳米材料中的发光行为、电子的量子输运、纳米复合体系的磁性及其它量子相干效应、位错与界面的交互作用、纳米材料在外场中的响应，以及它们与电子、声子等元激发的基态和激发态的关系。得到经验规律，提出理论模型，实现对纳米材料与结构的性能调控，揭示纳米材料的优异性能。在纳米材料可控制备和结构性能关系研究的基础上，探索纳米材料与纳米结构在制造业、信息技术、能源、环境、健康医疗、生物技术和国家安全等领域中的应用。本项目拟探索若干种关键的纳米材料和纳米结构，在场发射平板显示、光电器件、传感器的应用，并发展高强、高导热、高导电等实用纳米材料和纳米结构。具体的科学问题分解为以下三个方面：（一）纳米材料和纳米结构的生长动力学及可控生长 1、纳米材料的物相、结构和形状的可控生长及机理 2、纳米超结构(核壳、异质、同质异性结构、有序阵列等)的设计与合成 3、金属材料结构纳米化的动力学过程 4、纳米氮化物和碳化物材料的可控制备和应用探索 5、与标准的半导体制备环境相兼容的纳米管/纳米线制备技术（二）纳米材料和纳米结构中的结构－性能关系的新规律及其演化 1、一维纳米材料中的电输运和热导行为及其器件设计、制备中的基本问题 2、纳米结构对磁熵变、居里温度及磁电阻的调控规律

纳米材料的研究内容及进展

纳米材料的研究内容及进展摘要纳米科技是在80年代末，90年代初逐步发展起来的前沿、交叉性新兴科技领域，也是21世纪最前沿，最富有活力的学科领域之一，是继信息技术和生物技术之后，又一深刻影响人类和社会经济发展的重大技术，它的迅猛发展将在新世纪影响到几乎所有的工业领域，有些甚至产生革命性的变化。关键词：纳米材料研究内容进展在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来10年对发展、振兴、国力增强最有力的战略领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米科技研究的深入发展和产业化的迅速推进对高水平研发人员和高级技术人才提出了越来越迫切的需求，世界发达国家已经在全面部署纳米科技的教育，以期为形成现实生产力做准备。一纳米材料的研究内容纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米中最为活跃、最接近的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方某时400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘、成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器、价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件、用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新，提出新概念，建立新，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米Cu的决体材料，硬度比粗晶Cu提高5倍；晶粒为7urn的Pd，屈服应力比粗晶Pd高5倍；具有高强度的金属间化合物的增塑一直引起人们的关注，晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望，纳米金属间化合物 FqsAJZCr室成果的转化，到为止，已形成了具有自主知识产权的几家纳米粉体产业，睦次鹦米氧化硅。氧化钛、氮化硅核区个文的易实他借个缈阳放宽在纳米添加功能陶瓷和结构陶瓷改性方面也取得了很好的效果。二纳米材料的研究进展根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位，世界发达国家的政府都在部署本来10～15年有关纳米科技研究规划。美国国家基金委员会（NSF）1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标；美国DARPA（国家先进技术研究部）的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象；日本近匕年来制定了各种计划用于纳米科技的研究，例如 Ogala计划、ERATO

纳米材料和纳米结构

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