纳米材料考试复习题.doc

1.量子效应：指颗粒尺寸下降到接近或小于某一值时，费米能级附近的电子能级由准连续变成分立能级，从而使热、电、磁等物理性能发生变化的现象。小尺寸效应：粒子尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导相干波长相当时，晶格周期性的边境条件将破坏。库仑阻塞：一个电子的隧穿引起的电位变化会对下一个电子的隧穿产生阻止作用。量子限域效应：微观粒子能量的量子化现象随着其空间运动限制尺寸不断减小而更加明显，由连续的能带变成分立的能级，特别是基态能级向上移动，发生蓝移。巨磁阻效应：是指磁性材料的交变阻抗随外磁场显著变化的效应。2.列举5制备纳米结构单元和纳米固体的方法纳米结构单元：自组织合成；厚膜膜板法合成；化学气相法；纳米刻蚀加工；局部沉淀。纳米固体：气相合成；液相合成；固相合成；爆炸法；燃烧合成。3.纳米固体材料界面结构模型4.纳米材料的光学现象纳米材料的光学性质主要有光谱迁移性、光学吸收性、光学发光性和光学催化性。光谱迁移是指纳米材料的荧光发射峰发生蓝移或红移;光学吸收性主要表现在纳米材料对光的不透射性和不反射性;光学发光性包括光致发光和电致发光两种现象;光学催化性主要表现在，纳米材料利用自然光可催化降解有机化合物污染物。5.纳米复合材料的种类及稳定化设计纳米复合材料的种类：纳米微粒与微粒复合(0-0复合)，纳米微粒与常规块体复合(0-3复合)及发展复合纳米薄膜(0-2复合)稳定化设计：和纳米粒子复合的材料应带有极性并可以与纳米粒子形成共价键，离子键或配位键结合的基团为优选结构，以获得稳定性良好的复合材料。6.STM、AFM的工作原理及模式STM工作原理：STM是利用量子隧道效应工作的。以金属针尖为一电极，被测固体样品为另一电极，当它们间距小到1nm时，会出现隧道效应，电子从一个电极穿过势垒到达另一电极形成电流。STM工作模式：1）恒高模式；2）恒电流模式AFM工作原理：AFM是利用一个对力敏感的探针探测，针尖与样品之间的相互作用力来实现表面成像的。当针尖尖端原子与样品之间的相互作用时，微悬臂会发生微小的弹性形变。测定这个形变量的大小，可以获得针尖与样品之间作用力的大小。若保持微悬臂的形变量不变，针尖就会随表面起伏上下移动，记录针尖运动轨迹即可得到表面形貌的信息。AFM工作模式：1）恒力模式；2）恒高模式7.纳米颗粒的分散理论，双电层的含义及Zeta电位的含义机械分散是用机械力把颗粒聚团打散。干燥处理是为了防止和破坏纳米颗粒间的液桥。静电分散就是给纳米颗粒荷上同极性电荷，利用荷电颗粒之间的静电斥力阻止粒子间的团聚，使其处于均匀的分散状态。双电层：在溶液中有一个表面带负电的胶体，溶液中的阳离子受到负电颗粒所产生的电场的吸引围绕在颗粒周围，同时这些阳离子还存在着热运动，具有与周围介质浓度达到一致的趋势。在这两种作用的影响下，阳离子在负电荷颗粒周围的分布成一个梯度：带负电颗粒的周围有几个紧密吸附的阳离子，这个由反号离子组成的层状结构称为Stern层。阳离子浓度由于Stern层的排斥作用逐渐递减，直到大于某一距离时与体相中阳离子的浓度相同，这种动态平衡形成了反号离子的扩散层。Stern层和扩散层组成了双电层。Zeta电位：吸附溶液与未吸附溶液之间界面的电位。8纳米电子器件与微电子器件在工艺和原理上有何区别微电子器件的工艺最要是光刻技术纳米电子器件是单电子工作9什么是纳米粒子的超顺磁性?产生的原因?超顺磁性：颗粒体积小到某一数值时，热扰动能将与总的磁晶各向异性能相当，这时，从单畴颗粒集合体看，不同颗粒的磁矩取向每时每刻都在变换方向，这种磁性特点和正常顺磁性的情况很相似。产生的原因：颗粒体积减小使热扰动能与总的磁晶各向异性能相当。这样，颗粒内的磁矩方向就可能随着时间的推移，整体保持平行地在一个易磁化方向和另一个易磁化方向之间反复变化。条件：尺寸D不大于临界尺寸Dp，温度T小于截止温度TB10纳米颗粒的表面的物理修饰及化学修饰1) 高分子材料对表面进行包覆。2) 偶联剂与纳米粒子表面反应，这种方法可强化纳米粒子与高分子材料的相容性。3) 无机材料对纳米粒子进行包覆，这种方法可有效地解决纳米颗粒的分散性。11一维二维三维晶体中费米波矢的推导12纳米技术对信息及生命科学领域的影响对信息科学：纳米技术的发展使微电子和光电子的结合更加紧密, 在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面, 使光电器件的性能大大提高。这将给