納米材料與技術(shù)思考題2016資料

1、1納米材料導(dǎo)論復(fù)習(xí)題(2016)一、填空：1.納米尺度是指2.納米科學(xué)是研究納米尺度內(nèi)原子、分子和其他類(lèi)型物質(zhì)的科學(xué)3.納米技術(shù)是在納米尺度范圍內(nèi)對(duì)原子、分子等進(jìn)行的技術(shù)4.當(dāng)材料的某一維、二維或三維方向上的尺度達(dá)到納米范圍尺寸時(shí)，可將此類(lèi)材料稱(chēng)為5.一維納米材料中電子在個(gè)方向受到約束，僅能在個(gè)方向自由運(yùn)動(dòng)，即電子在個(gè)方向的能量已量子化一維納米材料是在納米碳管發(fā)現(xiàn)后才得到廣泛關(guān)注的，又稱(chēng)為6.1997年以前關(guān)于Au、Cu、Pd納米晶樣品

2、的彈性模量值明顯偏低，其主要原因是7.納米材料熱力學(xué)上的不穩(wěn)定性表現(xiàn)在和兩個(gè)方面8.納米材料具有高比例的內(nèi)界面，包括、等9.根據(jù)原料的不同，溶膠凝膠法可分為：10.隧穿過(guò)程發(fā)生的條件為.11.磁性液體由三部分組成：、和12.隨著半導(dǎo)體粒子尺寸的減小，其帶隙增加，相應(yīng)的吸收光譜和熒光光譜將向方向移動(dòng)，即13.光致發(fā)光指在照射下被激發(fā)到高能級(jí)激發(fā)態(tài)的電子重新躍入低能級(jí)被空穴捕獲而發(fā)光的微觀過(guò)程僅在激發(fā)過(guò)程中發(fā)射的光為在激發(fā)停止后還繼續(xù)發(fā)射一

3、定時(shí)間的光為14.根據(jù)碳納米管中碳六邊形沿軸向的不同取向，可將其分成三種結(jié)構(gòu)：、和15.STM成像的兩種模式是和.二、簡(jiǎn)答題：（每題5分，總共45分）1、簡(jiǎn)述納米材料科技的研究方法有哪些？2、納米材料的分類(lèi)？3、納米顆粒與微細(xì)顆粒及原子團(tuán)簇的區(qū)別？4、簡(jiǎn)述PVD制粉原理5、納米材料的電導(dǎo)（電阻）有什么不同于粗晶材料電導(dǎo)的特點(diǎn)？3（表面積體積）與直徑成反比隨著顆粒直徑的變小，比表面積將會(huì)顯著地增加，顆粒表面原子數(shù)相對(duì)增多，從而使這些表面原

4、子具有很高的活性且極不穩(wěn)定，致使顆粒表現(xiàn)出不一樣的特性，這就是表面效應(yīng)量子尺寸效應(yīng)：當(dāng)粒子的尺寸達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由連續(xù)態(tài)分裂成分立能級(jí)當(dāng)能級(jí)間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時(shí)，會(huì)出現(xiàn)納米材料的量子效應(yīng)，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導(dǎo)電性能變化的效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱(chēng)為隧道效應(yīng)納米粒子的磁化強(qiáng)度等也有隧道效應(yīng)，它們可以穿過(guò)宏觀系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化，這種被稱(chēng)為納米

5、粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。庫(kù)侖堵塞效應(yīng)：前一個(gè)電子對(duì)后一個(gè)電子的庫(kù)倫排斥，小體系單電子運(yùn)輸行為7、隨著顆粒直徑的減小，材料的熔點(diǎn)有什么改變？材料的熱穩(wěn)定性有什么改變？答：熔點(diǎn)下降，由于顆粒小，納米微粒的表面能高，表面原子數(shù)多，這些表面原子臨近配位不全，活性大，納米例子熔化時(shí)，所需增加的內(nèi)能小，這就使得納米微粒熔點(diǎn)急劇下降熱穩(wěn)定性變差，微粒半徑越小，熱穩(wěn)定性越差8巨磁電阻效應(yīng)：1988年，法國(guó)的費(fèi)爾在鐵、鉻相間的多層膜電阻中發(fā)現(xiàn)，微弱的磁場(chǎng)

6、變化可以導(dǎo)致電阻大小的急劇變化，其變化的幅度比通常高十幾倍，他把這種效應(yīng)命名為巨磁電阻效應(yīng)9“自上而下”(topdown)：是指通過(guò)微加工或固態(tài)技術(shù)不斷在尺寸上將人類(lèi)創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化10“自下而上”(bottomup)：是指以原子分子為基本單元根據(jù)人們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝從而構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品，這種技術(shù)路線將減少對(duì)原材料的需求降低環(huán)境污染11量子器件:利用量子效應(yīng)而工作的電子器件稱(chēng)為量子器件12納米材料與傳統(tǒng)材料的主要差別：第

7、一、這種材料至少有一個(gè)方向是在納米的數(shù)量級(jí)上比如說(shuō)納米尺度的顆粒，或者是分子膜的厚度在納米尺度范圍內(nèi)第二、由于量子效應(yīng)、界面效應(yīng)、表面效應(yīng)等，使材料在物理和化學(xué)上表現(xiàn)出奇異現(xiàn)象13納米技術(shù)與微電子技術(shù)的主要區(qū)別是：納米技術(shù)研究的是以控制單個(gè)原子、分子來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備特定的功能，是利用電子的波動(dòng)性來(lái)工作的；而微電子技術(shù)則主要通過(guò)控制電子群體來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，是利用電子的粒子性來(lái)工作的，人們研究和開(kāi)發(fā)納米技術(shù)的目的，就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)微觀世界的有效控制

8、14.納米材料有哪些危害性？答：納米技術(shù)對(duì)生物的危害性：1）在常態(tài)下對(duì)動(dòng)植物體友好的金，在納米態(tài)下則有劇毒；2）小于100nm的物質(zhì)進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，會(huì)在大腦和中樞神經(jīng)富集，從而影響動(dòng)物的正常生存；3）納米微?？梢源┻^(guò)人體皮膚，直接破壞人體的組織及血液循環(huán)納米技術(shù)對(duì)環(huán)境的危害性：美國(guó)研究人員證明，足球烯分子會(huì)限制土壤細(xì)菌的生長(zhǎng)，而巴基球則對(duì)魚(yú)類(lèi)有毒，這說(shuō)明納米技術(shù)對(duì)生態(tài)平衡和生態(tài)安全都有一定的破壞性15、激子的定義是什么？答：在光躍遷過(guò)程

9、中，被激發(fā)到導(dǎo)帶中的電子和在價(jià)帶中的空穴由于庫(kù)侖相互作用，將形成一個(gè)束縛態(tài)，稱(chēng)為激子通?？煞譃槿f(wàn)尼爾（Wannier）激子和弗倫克爾（Frenkel）激子，前者電子和空穴分布在較大的空間范圍，庫(kù)侖束縛較弱，電子“感受”到的是平均晶格勢(shì)與空穴的庫(kù)侖靜電勢(shì)，這種激子主要是半導(dǎo)體中；后者電子和空穴束縛在體元胞范圍內(nèi)，庫(kù)侖作用較強(qiáng)，這種激子主要是在絕緣體中16、什么是超順磁性？答：磁性材料的磁性隨溫度的變化而變化，當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)時(shí)，材料的磁性