第二章_納米材料的基本效應

1、第二章第二章 納米材料的基本效應納米材料的基本效應第一節(jié)第一節(jié) 小尺寸效應小尺寸效應 定義：定義：由于微粒足夠小而顯示獨特的聲、由于微粒足夠小而顯示獨特的聲、光、電磁、熱力學和密度減小等效應。光、電磁、熱力學和密度減小等效應。 思考：思考：與晶體塊狀物體的區(qū)別？與晶體塊狀物體的區(qū)別？小尺寸效應對材料性質的影響小尺寸效應對材料性質的影響 一、特殊的熱力學性質一、特殊的熱力學性質降低金屬的熔點，如金和鎢。降低金屬的熔點，如金和鎢。二、特殊的磁學性質二、特殊的磁學性質 改變物質的矯頑力，使微粒出現超順磁性改變物質的矯頑力，使微粒出現超順磁性(superparamagnetism) 釋疑釋疑：矯頑力和

2、超順磁性是什么特性？：矯頑力和超順磁性是什么特性？超順磁性的應用超順磁性的應用三、特殊的力學性質三、特殊的力學性質 如納米陶瓷，比陶瓷更韌、更強和更硬如納米陶瓷，比陶瓷更韌、更強和更硬第二節(jié)第二節(jié) 表面效應表面效應 由于微粒體積越小，表面原子比例越多從由于微粒體積越小，表面原子比例越多從而具有獨特的表面效應，如低密度、低流而具有獨特的表面效應，如低密度、低流動速度、高吸收體和高混合性等。動速度、高吸收體和高混合性等。例子：金屬納米顆粒會自燃、無機納米粒子例子：金屬納米顆粒會自燃、無機納米粒子吸附氣體。吸附氣體。 第三節(jié)第三節(jié) 量子尺寸效應量子尺寸效應 隨著微粒尺寸變小，費米能級從連續(xù)變?yōu)殡S著微

3、粒尺寸變小，費米能級從連續(xù)變?yōu)椴贿B續(xù)的效應稱為量子尺寸效應。不連續(xù)的效應稱為量子尺寸效應。 量子尺寸效應對磁、光、電、熱、聲產生影響：量子尺寸效應對磁、光、電、熱、聲產生影響： 1) 譜線藍移譜線藍移 2)導電性能改變，一般變差。導電性能改變，一般變差。第四節(jié)第四節(jié) 宏觀量子隧道效應宏觀量子隧道效應 當粒子尺寸足夠小時，電子能通過勢壘而當粒子尺寸足夠小時，電子能通過勢壘而逸出的效應。逸出的效應。 制作集成電路時必須考慮的效應，防止器件制作集成電路時必須考慮的效應，防止器件不能正常工作。不能正常工作。第五節(jié)第五節(jié) 庫侖堵塞與量子隧穿效應庫侖堵塞與量子隧穿效應 納米材料在充放電的過程中，電子不能集

4、納米材料在充放電的過程中，電子不能集體傳輸而只能單個傳輸的性質叫庫侖堵塞。體傳輸而只能單個傳輸的性質叫庫侖堵塞。 電子從一個量子點穿越能壘到達另一個量電子從一個量子點穿越能壘到達另一個量子點叫量子隧穿效應。子點叫量子隧穿效應。 庫侖堵塞與量子隧穿效應使電壓與電流不再是線庫侖堵塞與量子隧穿效應使電壓與電流不再是線性關系，而且一種鋸齒形狀臺階關系。性關系，而且一種鋸齒形狀臺階關系。介電限域效應介電限域效應RygErerhrErE248. 0/786. 12/)()(2222納米微粒分散在介質中引起介質增強的效應納米微粒分散在介質中引起介質增強的效應增強物質的三階非線性增強物質的三階非線性32EEEP第七節(jié)第七節(jié) 量子限域效