纳米材料与技术思考题2016

1、纳米材料与技术思考题2016纳米材料简介综述（金、铜和钯纳米晶体样品在XXXX 之前的弹性模量明显较低，主要是由于7。纳米材料的热力学不稳定性表现在8 两个方面。纳米材料具有高比例的内部界面，包括等。9。根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为10。隧道过程发生在。11。磁性液体由三部分组成: ，和12。随着半导体颗粒尺寸的减小，其带隙增大。相应的吸收光谱和荧光光谱将向13的方向移动。光致发光指的是被激发到高能级激发态的电子跳回到低能级激发态被空穴俘获并发光的微观过程。仅当激发停止并持续发光一段时间时，激发过程中发出的光才为14。根据碳六边形在碳纳米管中的不同轴向取向，可分为三种结构15。扫描隧道显

2、微镜成像的两种模式是和。2。简答题: （每题 5分，共 45分 ）1。简述纳米材料技术的研究方法有哪些？2，纳米材料的分类？3、纳米粒子、微米粒子和原子团簇之间有什么区别？4， PVD 制粉原理简介5，纳米材料与粗晶材料的电导（电阻）有什么不同？6，请分别从能带变化和晶体结构上解释7 的蓝移现象，以及在化妆品中加入纳米粒子起到防晒作用的基本原理是什么？8，解释纳米材料的熔点降低9，原子力显微镜针尖条件如何影响图像？画一张图来说明1 。纳米科学与技术(Nano-ST):一项刚刚诞生于XXXX时代晚期并正在兴起的新技术是一门研究百万分之10-7 到 10-9 米范围内原子、分子和其他类型物质的运动

3、和变化的科学。与此同时，在这个范围内操纵和处理原子和分子的技术也被称为纳米技术2。什么是纳米材料和纳米结构？A：纳米材料:组成相或晶粒结本尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料，即在三维空间中至少一维小于100 纳米的材料或以其为基本单元形成的具有特殊功能的材料可大致分为四类 :纳米粉体、纳米纤维、纳米薄膜和纳米块体。纳米材料具有两种含义:在至少一个维度方向上具有小于100 纳米的一个维度，例如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或者构成整个材料的结构单元的维度小于100 纳米，例如纳米晶体合金中的晶粒；第二，尺度效应:当尺度缩小到纳米范围时，材料的某些性质会发生神奇的突变，具有不同

4、于常规材料的优异特征量子尺寸效应。纳米结构:由纳米尺度的物质按照一定的规则组成的系统。3.什么是纳米技术？答 :纳米技术是研究原子、分子和其他类型物质在10-8 米到 10-9 米范围内的运动和变化。同时， 原子和分子在这个尺度内被操纵和加工。4 .纳米技术的科学意义是什么？答 :人类对纳米尺度的物质世界及其特征相对陌生。这也是一个新的研究领域。宏观和微观理论完全完善后，需要在介观尺度上发现许多新现象和新规律。这也是新技术发展的源泉。纳米技术是跨学科整合本质的集中体现。我们不能再将纳米技术归为任何传统学科领域，而现代科学技术的发展几乎在跨学科和边缘领域取得了创新性突破。在这种规模下，它充满了原

5、创和创新的机会。因此，科学家有强烈的好奇心和愿望去探索仍然需要在相对陌生的纳米世界中解释的科学问题。5 和纳米材料的4 个维度是什么？说明性答案: 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、多层薄膜、晶格三维:纳米块6，请描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， 库仑阻塞效应A: 小尺寸效应:当颗粒尺寸等于或小于物理特征尺寸，如光波波长、德布罗意波长、相干长度或超导态的传输深度时，晶体的周期性边界条件将被破坏，非晶纳米颗粒的颗粒表面层附近的原子密度将降低。导致声学、光学、电学、磁学、热学和力学性质的新物理性质的变化

6、称为小尺寸效应表面效应:球形粒子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，因此其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径的减小，比表面积将显著增加。粒子2表面上的原子数量相对增加，因此这些表面原子具有高活性且极其不稳定，导致粒子的不同特性。这就是表面效应量子尺寸效应:当粒子尺寸达到纳米级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂分量建立。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，纳米材料的量子效应就会发生，从而使磁、光、声、热、电和超导能的效应发生变化宏观量子隧穿效应:微观粒子具有穿透势垒的能力，这称为隧穿效应。 纳米粒子的磁化等等也有隧道效应。它们

7、可以穿过宏观系统的屏障而产生变化，这就是所谓的纳米粒子的宏观量子隧穿效应库仑阻塞效应:前一个电子对后一个电子的库仑排斥，小体系的单电子输运行为。 随着颗粒直径的减小，材料的熔点会发生什么变化？材料的热稳定性发生了什么变化？答 :熔点下降。由于小颗粒、高表面能的纳米颗粒和大量的表面原子，这些表面原子彼此之间并不完全配位并且具有高活性。当纳米样品熔化时，增加所需的内能很小。这使得纳米粒子的熔点急剧下降，热稳定性变差。粒子半径越小，热稳定性越差8。巨磁电阻效应:1988。法国的菲尔在铁和铬之间的多层薄膜电阻中发现， 微弱的磁场变化会导致电阻大小的急剧变化，其幅度比平常高出十倍以上。他将这种效应命名为

8、巨磁电阻效应9“自上而下”: 它指的是微机械加工或固态技术的过程。不断缩小人类创造的10 号功能产品。 “自下而上 ”:是指以原子分子为基本单位，按照人们的意愿进行设计和组装，从而构建出具有特定功能的产品。这条技术路线将减少对原材料的需求。减少环境污染11。量子器件: 利用量子效应工作的电子器件称为量子器件12。纳米材料和传统材料的主要区别是首先，这种材料至少有一个纳米量级的方向，例如纳米尺度的粒子。或者分子膜的厚度在纳米尺度范围内为。其次，由于量子效应、界面效应和表面效应，该材料在物理和化学上表现出奇怪的现象13。纳米技术和微电子技术的主要区别在于纳米技术通过控制单个原子和分子来研究设备特定

9、功能的实现，并利用电子的波动来工作。另一方面，微电子学主要通过控制电子数来实现其功能，并利用电子的粒子性质来工作。人们研究和开发纳米技术的目的是为了有效地控制整个微观世界14。纳米材料的危害是什么？a：纳米技术对生物体有害：1）金在正常条件下对动物和植物友好，在纳米条件下毒性很大；2）小于100纳米的物质进入动物体内后会在大脑和中枢神经中富集，影响动物的正常生存；3)纳米粒子可以穿透人体皮肤，直接破坏人体组织和血液循环。纳米技术对环境有害:美国研究人员已经证明，足球分子可以限制土壤细菌的生长，而布基球对鱼有毒。这表明纳米技术对生态平衡和生态安全具有一定的破坏性影响。15.激子的定义是什么？A:

10、 在光学跃迁期间，电子被激发到导带和价带中的空穴将由于库仑相互作用而形成束缚态。激子，称为激子，一般可分为万尼尔激子和弗伦克尔激子。前者的电子和空穴分布在较大的空间范围内，库仑束缚较弱。电子“感受 ”平均晶格势和空穴的库仑静电势。这种激子主要存在于半导体中。在后者中，电子和空穴被束缚在体细胞的范围内，具有很强的库仑相互作用。这种激子主要是绝缘体中的16。什么是超顺磁性？A: 磁性材料的磁性随着温度的变化而变化。当温度低于居里点时，材料的磁性很难改变。然而， 当温度高于居里点时，该材料将变成“副磁体 ”，随着周围磁场的变化，其磁性将很容易变为3。如果温度进一步升高或者磁性颗粒的粒径非常小，即使在

11、正常温度下，磁体的极性也会表现出随机性，并且很难保持稳定的磁性。这种现象就是所谓的超顺磁性效应)17，名词解释:扫描隧道显微镜，原子力显微镜，扫描隧道显微镜原子力显微镜扫描电子显微镜荧光分析透射电子显微镜18，简单介绍了扫描隧道显微镜和原子力显微镜的工作原理及其对纳米技术的影响。答:扫描隧道显微镜的工作原理:扫描隧道显微镜是一种利用量子力学隧道效应的非光学显微镜。它主要使用非常精细的钨金属探针。尖端电子将跳到待测物体表面，形成隧道电流。同时，物体表面的高度会影响隧道电流的大小。尖端随着物体表面的高度上下移动，以保持恒定的电流。据此，可以观察到扫描隧道显微镜对纳米技术的影响:作为扫描探针显微镜工

12、具，扫描隧道显微镜可以使科学家观察和定位单个原子，其分辨率比类似的原子力显微镜高。此外， 扫描隧道显微镜可以通过使用探针尖端在低温（4K）下精确地操纵原子。因此，在纳米技术中，它不仅是一种重要的测量工具，也是一种加工工具。原子力显微镜的工作原理是，原子力显微镜的关键部件是一个带有锥形探针的微悬臂，用于扫描样品表面。 当探针放置在样品表面附近时，由于探针头和表面在不同条件下的吸引力，悬臂将根据胡克定律弯曲和移动。原子力显微镜测量的力可以是机械接触力、范德华力、总吸力、化学键、静电力、磁力（见磁显微镜）、卡西米尔效应力、溶剂力等。通常，通过将入射到微悬臂上的激光束反射到光电二极管阵列来测量偏移量。

13、较薄的悬臂表面通常镀有反射材料（如铝），以增强其通过惠斯通电桥的反射。如何测量探头的变形？然而，这种方法不具有激光反射法或干涉法敏感的原子力显微镜对纳米技术的影响:与只能提供二维图像的电子显微镜不同，原子力显微镜提供真实的三维表面图像。同时，原子力显微镜不需要对样品进行任何特殊处理，如镀铜或碳，这将对样品造成不可逆转的损害。第三，电子显微镜需要在高真空条件下工作。原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下也能很好地工作，因此可以用来研究生物大分子。甚至活的生物组织19，名词解释化学气相沉积，PVD，等离子体化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉

14、积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积， 化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学气相沉积，化学氩和氦气体作为载体形成团簇，电子束团簇用于电离， 然后通过飞行时间质谱仪分离团簇，以控制具有一定质量和一定能量的团簇束的沉积形成薄膜。这种方法可以有效地控制沉积在衬底21 上的原子数量。制备薄膜A 的方法的详细描述:溶胶-凝胶法的机理:1）将前体溶解在溶剂中（就像一般的溶胶-凝胶法）； 2）通过水解缩聚反应变成溶胶；3）溶胶老化成湿凝胶；（4）干燥得到干凝胶，为了制备纳米薄膜，

15、将步骤（2）得到的硅酸盐凝胶在空气中水分的作用下，通过喷雾或浸渍、水解和缩聚的方式涂覆在基底表面，生成凝胶薄膜，干燥得到纳米薄膜物理气相沉积法制备纳米薄膜。该方法作为一种常规的薄膜制备方法， 在纳米薄膜的制备和研究中得到了广泛的应用，包括气相沉积法、电子束气相沉积法、溅射法等获得纳米薄膜的方法，主要通过两种途径 :1）控制非晶薄膜结晶过程中纳米结构的形成，如通过共溅射法制备硅 /二氧化硅薄膜，并在氮气气氛下于700-900快速冷却获得硅颗粒；2）在薄膜成核和生长过程中控制纳米结构的形成，其中薄膜沉积条件的控制和采用高溅射压力和低溅射功率在溅射过程中特别重要，从而可以容易地获得具有纳米结构的薄膜

16、22。请举例说明纳米薄膜的应用。纳米薄膜材料有许多应用。例如，作为光传感器，金颗粒膜对可见光至红外光范围内的波长依赖性很小，因此可用作红外传感器元件的铬-三氧化铬颗粒膜对太阳光具有强吸收作用，并可有效地将太阳能转化为热能。硅、磷、硼颗粒膜能有效地将太阳能转化为电能；氧化锡颗粒薄膜可制成气体湿度多功能传感器。通过改变工作温度，多种气体23，磁性液体的定义及其特殊性质A: 定义:磁性液体又称磁性液体、磁性液体、磁性液体或铁磁流体。它是由强磁性粒子、基液和表面活性剂混合而成的稳定胶体溶液。流体在静态下没有磁引力，只有在受到外部磁场作用时才显示磁性。它既具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的特殊性质:

17、 1）表现出超顺磁性，矫顽力为0，不产生磁性；2）当光通过稀释的磁性液体时，会产生光的双折射效应和双向色效应；3）超声波在其中传播时，其速度和衰减与外部磁场有关，表现出各向异性24。例如:常规能源、新能源、可再生能源和不可再生能源A: 常规能源是指人类广泛使用的、开发利用技术相对成熟的能源，如煤炭、石油、天然气、水能和生物能源等，是目前世界上最重要的能源。能源生产和消费总量的90%以上新能源 :指传统能源以外的各种形式的能源，即刚刚开始开发利用或正在积极研究和推广的能源。如太阳能、地热能、风能、海洋能（潮汐能、波浪能、洋流能、海水温差能、海水盐度差能）、生物质能、核聚变能等可再生能源:指各种取

18、之不尽、用之不竭的能源。严格地说，这是人类历史上不会耗尽的能量。但是， 可再生能源不包括目前有限的能源，如太阳能、地热能、水能、风能、生物能源和潮汐能不可再生能源:指人类开发利用后现阶段无法再生的能源，被称为“不可再生能源”，如煤炭、石油、天然气、核能、油页岩25 和石墨烯。有哪些重要特征？A: 1）它具有比硅高得多的载流子迁移率，在室温下具有微米级的平均自由程和长的相干长度，是纳米电路的理想材料；2）电子输运特性表现出反常的整数量子霍尔效应；3）石墨烯的结构非常稳定，到目前为止，研究人员还没有发现石墨烯中有任何碳原子缺失。4）尽管只有单层原子厚度，但石5199 烯烃具有相当大的不透明性:它能

19、吸收约2.3%的可见光；5）石墨烯比钻石更硬，其强度是世界上最好的钢的100 倍。 什么是纳米管和量子点？A: 纳米管 :纳米管是具有特殊结构的一维量子材料(径向尺寸为纳米量级， 轴向尺寸为微米量级，管的两端基本密封)。 纳米管比钢硬100倍。纳米管可以承受6500 华氏度(3593)的高温。具有优异导热性的纳米管可以用作金属导体，比金的导电性高得多。它也可以用作制造计算机芯片所需的半导体纳米管，在极低的温度下具有超导性量子点 :量子点是由少量原子组成的准零维纳米材料。粗略地说，三维量子点的尺寸都在100 纳米以下，外观就像一个微小的点，内部电子在各个方向的运动是有限的。因此，量子限制效应特别

20、重要，因为量子限制效应将导致不连续的电子能级结构，如原子。因此，量子点也被称为 “人造原子 ”27。说明:单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、 多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、多壁碳纳米管。发展过程 :1987年， 贝尔实验室的科学家发明了一种以单个电子作为电流的晶体管。世界上第一个单电子晶体管诞生于1998 年|杜邦公司的研究人员W .德格多等人无意中设计了一种新的蛋白质。世界上第一个人类设计的蛋白质诞生0 年 7 月，第一届国际纳米科技大会在美国巴尔的摩举行，标志着纳米科技的正式诞生。199

21、3年， 美国莱斯大学诞生了第一个致力于纳米技术研究的实验室。1999 年，耶鲁大学的科学家创造了单分子有机开关XXXX 。美国政府启动了“国家纳米技术行动计划（NNI） ”。 NNI 的提议统一了纳米技术的前景，并使这一前景从此被广泛接受。纳米技术研究在全球掀起热潮2，什么是纳米世界中的“眼睛 ”和 “手 ”扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM） 3 ,与纳米技术相关的诺贝尔奖有多少？1986:罗斯卡（德国）设计了第一台透射电子显微镜；宾尼格（德国）和罗勒 （瑞士）设计了第一台扫描隧道电子显微镜38:安德烈？海姆和康斯坦丁？Novoselov 在石墨烯这种二维空间材料上的突破性实验获

22、得了1994。世界上第一个单电子晶体管是什么时候诞生的？（1987）5，世界上第一个人类设计的蛋白质是什么时候诞生的？（1988） 6。第一届国际纳米技术会议在何时何地召开？1990 年 7 月，巴尔的摩7，世界上第一个致力于纳米技术的实验室，诞生于哪一年？61993美国莱斯大学8，第一次纳米材料会议在哪里举行？1993年，第一届国际纳米技术会议（INTC）在美国举行9。原子团簇:原子团簇是指由几个到几百个原子（粒径小于或等于1纳米 ）10组成的集合体，纳米粒子:指粒径为纳米量级的超细粒子，其大小大于原子团簇。比普通微粉量子点小:指一种材料系统，其中载流子只能在一个方向自由移动，而在另外两个方

23、向受到限制。量子线也叫一维量子线11，是指载流子在三个方向上的运动受到限制的材料系统。也就是说，三维电子的能量是量子化的，这也被称为零维量子点12,量子阱：它意味着载流子可以在两个方向（例如，在x和y平面） 自由移动，并且在另一个方向（z）受到约束。也就是说，该方向上材料 的特征尺寸类似于或小于电子的德布罗意波长或电子的平均自由程。有时它也被称为二维超晶格13，人造原子:人造原子是由一定数量的实际原子组成的集合体，它们的尺寸小于100 纳米14，而人造原子和实际原子的异同在于:1）人造原子包含一定数量的实际原子；2）有许多形状和对称性（形态）。真实的原子可以用球体或立方体来描述。3）电子之间的

24、强相互作用比真实原子的复杂得多（多电子相互作用）4）真实原子中的电子被原子核吸引作轨道运动，而人工原子中的电子处于抛物线势阱中。它有向势阱15底部下降的趋势，富勒烯的结构和特性:A 和六元环的每个碳原子通过双键与其他碳原子结合形成苯环状结构，其0键不同于石墨中sp2杂化轨道形成的0键和金刚石中sp3杂 化轨道形成的。键。由sp2.28杂化轨道形成的（T键的单键长度为0.145nm B, C60的c键垂直于球面，含有10%的S成分，90%的P 成分，即s0.1p0.9,双键长度为0.14nm C, C60中两个0键的夹角为 106°, 0键与c键的夹角为101.64°D。由于

25、C60的共钝兀键是非平面的，环电流小，芳香性差，但它表现出不饱和双键的性质，容易发生加成、氧化等反应。已经合成了大量的C60 衍生物 16 和富勒烯。富勒烯的应用:1）。 C60 分子本身不导电。C60 和 C70 是良好的非线性光学材料。4 是合成金刚石的理想原料。富勒烯氢化物可用作储氢材料或高能燃料C60F60（聚四氟乙烯球），因为它们含有大量的氢并具有稳定的性能。 它们是超耐高温和耐磨的材料。它被认为是比C60 5）更好的润滑剂。在某些条件下，C60 分子也可以相互结合成聚合物，形成新的分子簇6）。在生理学和医学方面，C60 空心还可以用来包裹放射性元素，用于治疗癌症。为了减少放射性物质

26、对健康组织的损害，17和碳纳米管的结构:多壁碳纳米管一般由几个到几十个单壁碳纳米管同轴组成，管间距约为 0.34纳米。这相当于7间距的石墨碳纳米管。碳纳米管的直径范围从几十纳米到几十纳米，长度通常在几十纳米到几微米的数量级。每个单壁管侧面由碳原子六边形组成。两端带碳原子的五边形碳纳米管的分类:根据管壁可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。有三种类型的结构:分别称为单臂纳米管、锯齿形纳米管和手性纳米管18，碳纳米管的性质和应用是1 。性能(1)电磁特性:碳纳米管具有螺旋和管状结构，这表明它们具有不同寻常的电磁特性。由于不同的直径和螺旋度，碳纳米管可以是金属的或半导体的，因此一维半导体-金属器件可以在

27、没有掺杂的情况下制造。(2)力学性能:低密度、高弹性模量、高强度；(3)热性能 :高热导率；(4)吸附性能 :具有强毛细管吸引力2 使用(1)场发射(2)修饰电极(3)分子电子器件(4)导电或抗静电塑料(5)探针显微镜(SPM)尖端(6)复合增强材料(7)气体存储(8)催化剂载体(9) 作为模板合成其他纳米管第 2章1 。体积效应:纳米粒子的尺寸非常小，并且包含非常少的原子。许多现象不能用通常具有无限原子的大量物质的性质来解释。这种特殊现象通常被称为体积效应2。表面效应:纳米粒子表面原子的势场环境和结合能不同于内部原子。 有许多悬空键，配位严重不足，而且它们具有不饱和性质。因此，它很容易与其他

28、原子结合，并趋于稳定3。量子尺寸效应:超细粒子的能级间距从尺寸减小变为离散能级。如果热能、电场能或磁场能小于平均能级间距，超细粒子将表现出一系列与宏观物体完全不同的异常特征。它被称为量子尺寸效应4。小尺寸效应:当纳米粒子的尺寸等于或小于光波波长、德布罗意波长、 超导态相干长度或磁场穿透深度时，晶体的周期性边界条件将被破坏，非晶纳米粒子表面层附近的原子密度将降低，导致声、光、电、磁、热力学等特性的异常现象 小尺寸效应（1）长期保存理论的两个假设是什么？A 简并液体费米假设-Kubo 将费米表面附近超细粒子的电子态视为受尺寸限制的简并电子周期，并进一步假设它们的能级是准粒子态的不连续能级；B-超声

29、波微粒电中性的假设：很难将电子移出或放入超细微粒中。2.3。表面 （边界 ）效应的主要效应:1）。表面化学反应活性（能参与反应 ）2）。催化活性3）。 纳米材料的稳定性（不稳定性）4）。 铁磁材料的居里温度降低了5），熔点降低了6），烧结温度降低了7），结晶温度降低了8）。纳米材料的超塑性和超塑性9）。介电材料10 的高介电常数（界面极化）。吸收光谱的红移现象。小尺寸效应的主要影响:1）。金属纳米相材料的电阻增加和临界尺寸现象（电子平均自由程）动量2。宽带强吸收特性（光波波长）3。激子增强吸收现象（激子半径 ）4）。从磁有序态到磁无序态的转变（超顺磁性）（各向异性能）5）从超导到正常相的转变（

30、超导相干长度）5。纳米颗粒显示出不同于宏观块体材料的微观和宏观性质。A 导电金属制成超细颗粒后，可成为半导体或绝缘体氧化物。磁化率的大小与粒子中的电子是奇数还是偶数的比热也会异常变化。 与粒子中奇数或偶数电子数相关的d 谱线将向短波长方向移动。E 的催化活性与奇数个原子有关。多一个原子的活性高，少一个原子的活性很低。第 3 章，第 4 章1 。与传统材料相比，纳米粒子的熔点、烧结温度和比热发生了什么变化，并分别说明原因。熔点和开始烧结温度比常规粉末低得多，比热容增加。答:熔点和烧结起始温度比常规粉末低得多，比热容提高了 A。熔点降低的原因是由于粒子小，纳米粒子的表面能高，表面原子数量大，这些表

31、面原子相互之间配位不完全，活性高（为原子运动提供动力）。当纳米粒子熔化时所需的内能增加很小，这使得纳米粒子的熔点急剧下降。b .烧结温度降低的原因是纳米粒子尺寸小，表面能高。压块后的界面具有高能量。在烧结过程中， 高界面可以成为原子运动的驱动力，这有利于原子在界面附近的扩散、界面空穴的收缩和空位团的掩埋。因此，在较低温度下烧结可以实现致密化，即烧结温度降低，比热容增加:纳米结构材料的界面结构原子随机分布，晶界的体积百分比较大（比常规块体大），因此熵对纳米材料热的贡献远大于常规材料，需要更多的能量来提供表面原子振动或构型无序的背景。当磁性纳米粒子的尺寸小于某一临界值时，超顺磁性产生的原因可以解释

32、如下:当颗粒尺寸小于单畴的临界尺寸时，随着尺寸的减小，磁性各向异性能量（磁畴方向）减小到与热运动能量相当。在热扰动的作用下，磁化方向不再固定在易磁化方向，易磁化方向变化不规则。结果，超顺磁性出现B 不同种类的纳米磁性粒子表现出不同的超顺磁性临界尺寸。3 .试图解释为什么纳米粒子的光吸收带有蓝移和红移。a .纳米粒子吸收带“蓝移 ”的解释有两个方面:1）量子尺寸效应由于粒子尺寸的减小而加宽了能隙。这导致光吸收带向短波方向移动。 Ball 等人对这种蓝移现象给出了一个普遍的解释:电子占据的分子轨道能级和未占据的分子轨道能级之间的宽度（能隙）随着粒子直径的减小而增大，这是蓝移的根本原因。这种解释适用

33、于半导体和绝缘体2）。表面效应是由于纳米粒子的小尺寸。大的表面张力会扭曲晶格并降低晶格常数。 对纳米氧化物和氮化物颗粒的研究表明，第一邻居和第二邻居之间的距离变短，键长度的缩短导致纳米颗粒的键固有振动频率增加。结果，红外吸收带向高波数吸收光谱的红移现象移动。原因91）。电子限制在小体积内移动。量子限制效应2）。颗粒尺寸减小，内应力（P=2g/r, r是半径，g是表面能）增加。内应力的增加将导致能带结构的改变和电子波函数重叠的增加。结果，带隙和能级间距变窄，导致光吸收带和吸收边红移，这是由于电子从低能级跃迁到高能级和半导体电子从价带跃迁到导带引起的。3）。在能级中存在额外的能级，例如缺陷能级，这

34、减小了电子跃迁能级之间的间隙。4）施加的压力减小了能量间隙；5）。空位和杂质的存在增加了平均原子间距R,导致更小的能级间距和更长的键长。光吸收带的位置是影响蜜蜂位置的蓝移因子和红移因子共同作用的结果。如果前者的影响大于后者，则吸收带蓝移，否则，红移4，解释为什么纳米材料的光致发光不同于常规材料1）由于小粒子，发生量子限制效应，界面结构的无序使得激子，特别是表面激子，容易形成，因此激子发光带容易产生。2）具有大的界面体积和大量的缺陷，导致在能隙中有许多额外的能级。3）平移周期被破坏，k 空间中常规材料中电子跃迁的选择规则可能不适用于晶体场不对称4）杂质能级-杂质发光带处于较低的能量位置，发光带较宽5，半导体催化剂的粒径减小，光催化效率提高的原因是A 能隙变宽（1）当半导体颗粒的粒径小于某一临界值（一般约为10纳米）时，量子尺寸效应变得显著，电荷载体将表现出量子行为，主要表现在导带和价带变成离散能级，能隙变宽，价带