题名“一维纳米结构和纳米线有序阵列”
作者张立德;孟国文;李广海;叶长辉;李勇;
中文关键词
单位
中文摘要<正>随着纳米材料研究的不断深入,对性能的研究愈来愈迫切。但研究无序随机排列的纳米材料性能却非常困难,既便能获得一些结果,却由于试样之间的不统一与不均匀,使不同研究者获得的同类实验结果没有对比性。为此,我们发展了基于有序多孔氧化铝模板的纳米线有序阵列制备技术,实现了纳米线直径可控、密度可调。为纳米材料性能的研究提供了保障,为纳米材料的应用奠定了基础。
基金
刊名中国科技奖励
年2007
期03
第一责任人张立德;
2 题名纳米线阵列及纳米图形制备技术的研究进展
作者雷淑华;林健;黄文旵;卞亓;
中文关键词纳米线阵列;;纳米图形;;信息技术
单位同济大学材料科学与工程学院,同济大学材料科学与工程学院,同济大学材料科学与工程学院,同济大学材料科学与工程学院上海200092,上海200092,上海200092,上海200092 中文摘要当今纳米技术研究的前沿和热点之一是将纳米线按一定方式排列与组装构成纳米线阵列及纳米图形,它们是下一代纳米结构器件设计的材料基础,在激光技术、信息存储及计算技术、生物技术等各领域均有广阔的应用前景。介绍了在纳米线阵列材料制备以及纳米图形制作方面的技术研究进展,详述了模板法、自组装法以及纳米刻蚀法等技术的发展。
基金国家自然科学基金资助项目(50572069)
刊名材料导报
年2007
期01
第一责任人雷淑华;
3 题名硅纳米线阵列的制备及其光伏应用
作者吴茵;胡崛隽;许颖;彭奎庆;朱静;
中文关键词硅纳米线阵列;;减反射;;太阳电池
单位清华大学材料科学与工程系,清华大学材料科学与工程系,北京市太阳能研究所,清华大学材料科学与工程系,清华大学材料科学与工程系北京100084,北京100084,北京100083,北京100084,北京100084
中文摘要采用金属催化化学腐蚀方法在单晶硅片表面可以制备出大面积排列整齐、与原始硅片取向一致的硅纳米线阵列,得到的硅纳米线单晶性好、轴向可控且掺杂浓度不受掺杂类型和晶向的影响。基于此,我们成功制备了大面积硅纳米线p-n结二极管阵列。此外,硅纳米线阵列结构具有优异的减反射性能,探索了其在太阳电池中的应用。目前初步研制出了基于硅纳米线阵列的新型太阳电池,获得了最高为9.23%电池效率。同时也研究了限制硅纳米线阵列太阳电池转换效率的主要因素,为以后的应用做了前期的探索工作。
基金
刊名太阳能学报
年2006
期08
第一责任人吴茵;
4 题名外加电场制备CdS纳米线阵列、纳米带和纳米管
作者于灵敏;祁立军;范新会;严文;朱长纯;
中文关键词CdS纳米线;;纳米带;;纳米管;;外加电场
单位西安交通大学电子与信息工程学院,西安工业学院材料与化学工程学院,西安工业学院材料与化学工程学院,西安工业学院材料与化学工程学院,西安交通大学电子与信息工程学院陕西西安710049 西安工业学院材料与化学工程学院,陕西西安710032,陕西西安710032,陕西西安710032,陕西西安710032,陕西西安710049
中文摘要在外加电场的条件下利用物理热蒸发法成功制备出CdS纳米线阵列、纳米带和纳米管,纳米线阵列沿平行于电场方向生长。借助SEM、EDX和TEM以及XRD,研究了外加电场对CdS纳米线生长的影响。结果表明：外加电场大大促进了CdS纳米线定向排列生长；但是,低温区获得的CdS纳米带和纳米管没有任何方向性。
基金教育部优秀青年教师奖励计划资助项目;; 陕西省自然科学基金(2004E_(117))
刊名机械工程材料
年2006
期07
第一责任人于灵敏;
5 题名钴铂纳米线阵列的制备与性能研究
作者牛宇然;张辉;陈子瑜;黄沛霖;武哲;
中文关键词CoPt3纳米线;;多孔阳极氧化铝;;交流沉积;;垂直各向异性
单位北京航空航天大学物理系,北京航空航天大学物理系,北京航空航天大学物理系,北京航空航天大学物理系,北京航空航天大学物理系北京100083,北京100083,北京100083,北京100083,北京100083
中文摘要在具有纳米级孔洞的多孔氧化铝模板上,用电化学方法成功地制备了CoPt3纳米线有序阵列复合膜。分别用透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和超导量子干涉仪(SQUID)对样品进行测试与表征。形貌观察和物相分析表明,模板中的CoPt3纳米线构成的阵列,排列均匀有序,相互平行;而纳米线中的CoPt3为L12无序结构。磁性研究表明,纳米线的无序晶体结构决定了纳米线阵列弱的磁晶各向异性;同时纳米线中部分小晶粒在400 K左右表现出顺磁性,导致纳米线阵列居里温度的下降。比较低温和室温下的磁滞回线,低温下有大的矫顽力,从另一方面证明纳米线中的小晶粒确实存在相转变。
基金国家自然科学基金重点项目(90305026);; 教育部《高等学校骨干教师资助计划》[(2000)65号]资助的课题
刊名电子显微学报
年2006
期06
第一责任人牛宇然;
6 题名Fe_(21)Ni_(79)合金纳米线阵列的制备与磁性
作者姚素薇;莫敏;张卫国;
中文关键词纳米线阵列;;退火;;矫顽力;;矩形比;;铁镍合金
单位天津大学化工学院杉山表面技术研究室,天津大学化工学院杉山表面技术研究室,天津大学化工学院杉山表面技术研究室天津300072,天津300072,天津300072
中文摘要用交流电化学沉积方法,在多孔铝阳极氧化膜的柱形孔内制备直径约60nm,长度约为927μm的Fe21Ni79合金纳米线.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计对纳米线的形貌、结构和磁学性质进行了测试.结果表明,Fe21Ni79纳米线排列有序,长径比可控,合金呈fcc结构.当将其在外磁场下进行垂直磁化时,磁滞回线出现较高的矩形比0286,矫顽力达1203Oe.且随着退火温度升高,矫顽力迅速增大,500℃时达到最大值1315Oe,之后又随退火温度的升高而下降.矩形比也呈现类似的变化规律.
基金国家自然科学基金项目(50271046).~~
刊名化工学报
年2006
期06
第一责任人姚素薇;
7 题名β-FeOOH纳米线的自排列及形成机理研究
作者王晓娟;张兴堂;蒋晓红;刘兵;王洪哲;李蕴才;黄亚彬;杜祖亮;
中文关键词β-FeOOH;;纳米线;;水解
单位河南大学特种功能材料重点实验室,河南大学特种功能材料重点实验室,河南大学特种功能材料重点实验室,河南大学特种功能材料重点实验室,河南大学特种功能材料重点实验室,河南大学特种功能材料重点实验室,河南大学特种功能材料重点实验室,河南大学特种功能材料重点实验室开封475001,开封475001,开封475001,开封475001,开封475001,开封475001,开封475001,开封475001
中文摘要通过无机铁(Ⅲ)盐的水解,在常温常压条件下制备了βFeOOH纳米线,利用X射线粉末衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其结构及形貌进行了表征.结果表明,产物是结晶性良好的四方相βFeOOH纳米线,直径约60nm,长度为4～5μm,沿[001]方向生长.根据实验结果讨论了βFeOOH纳米线的生长机理.而且,这些纳米线可以自发地垂直或平行地排列在一起,形成特殊的图案,这可能是由于纳米线之间的磁相互作用产生的.
基金国家自然科学基金(批准号:20371015、90306010);; 国家“九七三”计划前期专项基金(批准号:2002CCC02700);; 教育部新世纪优秀人才支持计划资助课题.
刊名高等学校化学学报
年2006
期03
第一责任人王晓娟;
8 题名外加电场条件下制备定向排列的硅纳米线
作者于灵敏,祁立军,范新会,刘建刚,严文
中文关键词硅纳米线;;定向排列;;外加电场
单位西安工业学院材料与化工学院,西安工业学院材料与化工学院,西安工业学院材料与化工学院,西安工业学院材料与化工学院,西安工业学院材料与化工学院陕西西安710032 ,陕西西安710032 ,陕西西安710032 ,陕西西安710032 ,陕西西安710032
中文摘要在外加电场的条件下,利用物理热蒸发法制备出定向排列的非晶硅纳米线,借助扫描电镜、X射线能谱分析仪和透射电镜等对硅纳米线进行了研究。结果表明:定向排列的硅纳米线以两种形式存在,一种是分散的平行排列,另一种是象麻花状的定向排列。同时,硅纳米
线一般都处在两个结点之间;当电场不稳定时,可得到部分分叉的硅纳米线。
基金教育部优秀青年教师奖励计划资助项目陕西省自然科学基金资助项目(2001C56)
刊名机械工程材料
年2005
期04
第一责任人于灵敏
9 题名非晶Fe_(89.7)P_(10.3)合金纳米线阵列的磁性研究
作者史慧刚,付军丽,薛德胜
中文关键词非晶合金;;纳米线阵列;;垂直磁各向异性;;穆斯堡尔谱
单位兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室,兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室,兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室兰州730000 ,兰州730000 ,兰州730000 中文摘要利用电化学沉积方法在阳极氧化铝模板中制备了Fe8927P1023非晶合金纳米线阵列.利用x射线衍射仪、透射电子显微镜、振动样品磁强计和穆斯堡尔谱仪研究了样品的结构和磁性,发现纳米线阵列是非晶结构,且拥有垂直磁各向异性和高的矫顽力,Hc=32043104A/m.纳米线内部的平均超精细场和平均同质异能移分别为22153106A/m和0207mm/s;而纳米线末端的平均超精细场(22333106A/m)大于内部的值,平均同质异能移(0204mm/s)小于内部的值.另外,纳米线内部Fe原子磁矩与线轴的夹角约为16°,而在纳米线末端Fe原子磁矩与线轴的夹角约为28°.这些结果表明,由于形状各向异性,在纳米线中实现了无序非晶合金磁矩的有序排列.
基金国家自然科学基金(批准号:10374038,50171032)资助的课题.~~
刊名物理学报
年2005
期08
第一责任人史慧刚
10 题名ZnO纳米线阵列的侧面生长机理
作者施书哲,徐明,黄礼胜,刘云飞,卢都友,吕忆农
中文关键词纳米结构;;气固工艺;;氧化物;;半导体材料
单位南京工业大学材料科学与工程学院,南京工业大学材料科学与工程学院,南京工业大学材料科学与工程学院,南京工业大学材料科学与工程学院,南京工业大学材料科学与工程学院,南京工业大学材料科学与工程学院江苏南京210009 ,江苏南京210009 ,江苏南京210009 ,江苏南京210009 ,江苏南京210009 ,江苏南京210009
中文摘要通过一种简单的无催化剂存在的气相生长工艺制备了侧面长成梳状结构的ZnO 纳米线阵列。沿[0001]方向生长的ZnO纳米线按照100～500nm的间隔有规律地排列在梳底一侧。单晶梳底沿着[2110]方向生长到±(0110)和±(0001)面终止。所得均一纳米线的直径和长度分别为40～100nm和0.5～2.0μm。纳米线阵列的侧面生长成为微米梳,是气体分子自组装成纳米线和一步法组装成微米结构的重要例子。本文详细讨论了ZnO纳米线阵列生长成为微米梳的生长机理。
基金
刊名电子显微学报
年2005
期03
第一责任人施书哲
11 题名CoPt_3纳米线阵列的制备及特性研究
作者牛宇然,陈子瑜,黄沛霖,武哲
中文关键词CoPt3纳米线;;多孔阳极氧化铝;;交流沉积;;垂直各向异性
单位北京航空航天大学物理系,北京航空航天大学物理系,北京航空航天大学物理系,北京航空航天大学物理系北京100083 ,北京100083 ,北京100083 ,北京100083
中文摘要在具有纳米级孔洞的多孔氧化铝模板上,用电化学方法成功地制备了CoPt3纳米线有序阵列复合膜。分别用透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和SQUID对样品进行了测试与表征。形貌观察和物相分析表明,模板中的CoPt3纳米线构成的阵列,排列均匀有序,长约1.5微米,直径35纳米;而纳米线中的CoPt3为L12无序结构。磁性研究表明,纳米线的无序晶体结构决定了纳米线阵列弱的磁晶各向异性;同时纳米线中部分小晶粒在400K左右表现出顺磁性,导致纳米线阵列居里温度的下降。比较低温和室温下的磁滞回线,低温下有大的矫顽力,从另一方面证明纳米线中的小晶粒确实存在相转变。
基金教育部《高等学校骨干教师资助计划》[(2000)65号]资助的课题
刊名信息记录材料
年2005
期02
第一责任人牛宇然
12 题名硅微米晶须的定向排列生长
作者于灵敏,范新会,严文
中文关键词硅微米晶须;;定向排列;;环境压力
单位西安工业学院材料与化工学院,西安工业学院材料与化工学院,西安工业学院材料与化工学院陕西西安710032 ,陕西西安710032 ,陕西西安710032
中文摘要利用物理热蒸发法在1016～1066℃的温度范围内成功制备出定向排列生长的硅微米晶须。借助扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱分析仪(EDX)和透射电子显微镜(TEM)研究了硅微米晶须的形貌、化学成分及晶体结构,讨论了环境压力对硅微米晶须生长有序性的影响。研究结果表明,在环境压力为13.3kPa时,硅微米晶须均垂直于衬底表面生长,定向排列生长的硅微米晶须面积可达13mm36mm;硅微米晶须的生长遵循气—液—固(VLS)机制;透射电子显微镜观察及选取电子衍射花样表明,硅微米晶须的球形头部为晶体,杆的中部为晶体外包覆非晶体的结合体,杆的尾部为非晶体;环境压力越低,硅微米晶须的定向排列的方向性越好。
基金陕西省自然科学基金2001C56
刊名兵器材料科学与工程
年2004
期03
第一责任人于灵敏
13 题名羽毛状硼纳米线并联结及其高定向列阵
作者曹立民,张泽,王文魁
中文关键词硼纳米线;;纳米结;;自组织;;磁控溅射
单位燕山大学材料工程学院,中国科学院物理研究所,燕山大学材料工程学院秦皇岛066004,中国科学院物理研究所,北京100080 ,北京100080 ,秦皇岛066004,中国科学院物理研
究所,北京100080
中文摘要利用射频磁控溅射方法,首次合成了具有单侧羽毛状的多级并联结硼纳米线.硼纳米线分枝在主干的同一个侧面形核和生长,形成并联的Y型或是T型纳米结,主干的直径在60~80nm,而分枝的直径在20~40nm.分枝和分枝之间、主干和主干之间、分枝和主干之间,全部自组织成排列规则、高度取向的列阵,在羽毛状硼纳米线的形成和自取向过程中,没有涉及到任何的模板和触媒.我们相信通过优化实验条件和改变靶的成分等,采用同样的方法可以制备一系列的不同纳米线或是纳米管之间的异质结.
基金国家自然科学基金资助项目(批准号:10374078,50171077和10004014)
刊名中国科学G辑
年2004
期01
第一责任人曹立民
14 题名聚(2-甲氧基-5-乙氧基苯)撑纳米阵列的形态和光学特性
作者于伯章,力虎林,张亚非
中文关键词聚(2-甲氧基-5-乙氧基苯)撑;;AAO模板;;光致发光;;纳米阵列
单位上海交通大学微纳米科学技术研究院,兰州大学化学系,上海交通大学微纳米科学技术研究院薄膜与微细技术教育部重点实验室上海200030 ,兰州730000 ,薄膜与微细技术教育部重点实验室上海200030
中文摘要在阳极氧化铝(AAO)模板的纳米孔内通过 1 甲氧基 4 乙氧基苯(MEB)的氧化偶合聚合组装聚(2 甲氧基5 乙氧基苯)撑(MEO PPP)纳米纤维阵列.通过对纳米线的分子结构,AAO模板和聚(2 甲氧基 5 乙氧基苯)撑纳米纤维阵列的形态和形貌表征表明,AAO模板的纳米孔均匀有序且相互平行,定向生长的聚(2 甲氧基 5 乙氧基苯)撑纳米纤维的分子链与AAO纳米孔的轴线平行,聚合物分子链的定向排列能够显著提高电导率,MEO PPP分子链的聚对苯撑(PPP)骨架有良好的ππ共轭体系,引起吸收带向长波方向移动.MEO PPP纳米纤维阵列比其无序纳米纤维有5nm的发射蓝移.
基金上海市科技发展基金(No.0 2 1 5nm0 30 )资助项目
刊名化学学报
年2004
期01
第一责任人于伯章
15 题名高取向硼纳米线列阵
作者曹立民,张泽,王文魁
中文关键词硼纳米线;;磁控溅射;;列阵;;自组织
单位燕山大学材料工程学院,中国科学院物理研究所,燕山大学材料工程学院秦皇岛066004 中国科学院物理研究所,北京100080 ,北京100080 ,秦皇岛066004 中国科学院物理研究所,北京100080
中文摘要一维纳米材料(纳米线和纳米管)是能有效传输电子和各种激子的最小维数结构,因此是构筑纳米电子和纳米机械器件的基本组元。采用射频磁控溅射方法,以Ar气为溅射气体,纯硼粉和氧化硼粉为靶材,合成了直径在20～80nm的硼纳米线,这些硼纳米线在基片上自组织成垂直生长的高取向列阵,具有大面积、高密度而离散、均匀性好、平行排列、高定向生长的特点。它的独特特点是具有平台式顶部形貌,详细的结构和成分研究表明硼纳米线具有非晶结构。在合成硼纳米线及其高取向列阵的过程中,没有涉及到任何的模板和金属触媒。
相信硼纳米线——一维纳米材料系统中的新成员,会具有很多新奇、有趣、有用的独特性能。提出了一种汽-团簇-固(VCS)机制来解释硼纳米线的形成。
基金国家自然科学基金(批准号:50171077和10004014)
刊名中国科学G辑
年2003
期06
第一责任人曹立民
16 题名有序Ni纳米线阵列的样模制备法及其磁单畴特性
作者宋清涛,潘谷平,戴志晖
中文关键词多孔氧化铝;;有序Ni纳米线;;磁单畴特性
单位南京师范大学化学与环境科学学院!南京,210097,南京师范大学化学与环境科学学院!南京,210097,南京师范大学化学与环境科学学院!南京,210097
中文摘要研究以多孔氧化铝为样模通过电沉积制备金属Ni的有序一维纳米线阵列,对其形貌和结构进行了表征,并测量了有序Ni纳米线阵列的磁滞回线.结果表明:以多孔氧化铝为样模所制得的Ni纳米线尺寸均匀、排列有序且直径和长度可在一定范围内任意调节;直径为10 nm ,长达8μm的Ni纳米线阵列在磁性质上表现出显著的磁单畴特性.
基金
刊名南京师大学报(自然科学版)
年2000
期03
第一责任人宋清涛
17 题名阳极氧化铝膜的制备和磁性纳米阵列
作者赵冰,翟亚,张宇,陆祖宏,顾宁
中文关键词阳极化氧化铝膜;;纳米阵列;;磁性材料
单位东南大学分子与生物分子电子学教育部重点实验室!江苏南京210096,东南大学分子与生物分子电子学教育部重点实验室!江苏南京210096,东南大学分子与生物分子电子学教育部重点实验室!江苏南京210096,东南大学分子与生物分子电子学教育部重点实验室!江苏南京210096,东南大学分子与
中文摘要目的为了获得一定的纳米孔排列结构.方法采用了电化学阳极氧化法制备氧化铝钠米结构,可以得到具有不同参数的密集排列的六角形结构膜,其中的纳米孔具有高绘横比.结果我们制备了阳极氧化铝膜,而后得到了Fe纳米阵列,从磁滞回线讨论了它的垂直磁化特性.结论以阳极氧化铝膜为模板,在其中沉积磁性纳米颗粒,可以得到磁性纳米阵列,它具备高的垂直磁化特性
基金国家自然科学基金项目
刊名华北工学院测试技术学报
年2000
期04
第一责任人赵冰
18 题名激光诱导聚酰亚胺纳米微结构中分子链取向排列的研究
作者路庆华,H.Hiraoka,王宗光
中文关键词聚酰亚胺;;Na∶YGA激光;;分子取向排列;;纳米微结构
单位上海交通大学化学化工学院!上海,200240,香港科技大学化学系!香港,上海交通大学化学化工学院!上海,200240
中文摘要通过Nd∶Y AG偏振脉冲激光辐射聚酰亚胺薄膜，在其表面制得大面积纳米级周期性微线条，线条的周期性为200 nm ，线条方向始终平行于偏振激光束电场方向，线条横截面为圆形或椭圆形柱状结构．采用偏振反射红外光谱分别在平行与垂直纳米线条的方向上测试聚合物表面分子IR吸收光谱，结果发现，1 722和1 231 cm －1处的吸收有明显的二向色性，表明微线条内聚合物分子链部分呈现取向排列，且聚酰亚胺分子链方向与微线条方向垂直
基金上海市科技启明星资助课题
刊名高等学校化学学报
年1999
期10
第一责任人路庆华
学年论文 ` 题目：一维纳米材料的制备方法概述 学院：化学学院 专业年级：材料化学2011级 学生姓名：龚佩斯学号：20110513457 指导教师：周晴职称：助教
2015年3月26日 成绩 一维纳米材料制备方法概述 --气相法、液相法、模板法制备一维纳米材料 材料化学专业2011级龚佩斯 指导教师周晴 摘要：一维纳米材料碳纳米棒、碳纳米线等因其独特的用途成为国内外材料科学家的研究热点。然而关于如何制备出高性能的一维纳米材料正是各国科学家所探究的问题。本文概述了一维纳米材料的制备方法：气相法、液相法、模板法等。 关键词：一维纳米材料；制备方法；气相法；液相法；模板法 Abstract: the nanoscale materials such as carbon nanorods and carbon nanowires have become the focus of intensive research owing to their unique applications. but the question that how to make up highqulity one-dimentional nanostructure is discussing by Scientists all around the world. This parper has reviewed the preparation of one dimention nanomaterials ,such as vapor-state method, liqulid -state method ，template method and so on. Key words: one-dimention nanomaterials ; preparatinal method ; vapor-state method liqulid-state method ; template method 纳米材料是基本结构单元在1nm ~100nm之间的材料，按其尺度分类包括零维、一维、二维纳米材料。自80年代以来，零维纳米材料不论在理论上和实践中均取得了很大的进展；二维纳米材料在微型传感器中也早有应用。[1]一维纳米材料因其特殊的结构效应在介观物理、纳米级结构方面具有广阔的应用前景，它的制备研究为器件的微型化提供了材料基础。本文主要概述了近年来文献关于一维纳米材料的制备方法。 1 一维纳米材料的制备方法 近几年来，文献报导了制备一维纳米材料的多种方法，如溶胶-凝胶法、气相-溶液-固相法、声波降解法、溶剂热法、模板法、化学气相沉积法等。然而不同制备方法的纳米晶体生长机制各异。本文按不同生长机制分类概述，主要介绍气相法、液相法、模板法三大类制备方法。 1.1 气相法 在合成一维纳米结构时,气相合成可能是用得最多的方法。气相法中的主要机
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。
一维纳米结构阵列的生长及其研究发展 摘要：随着纳米材料研究的不断深入,对性能的研究愈来愈迫切。但研究无序随机排列的纳米材料性能却非常困难,既便能获得一些结果,却由于试样之间的不统一与不均匀,使不同研究者获得的同类实验结果没有对比性。为此,我们发展了基于有序多孔氧化铝模板的纳米线有序阵列制备技术,实现了纳米线直径可控、密度可调。为纳米材料性能的研究提供了保障,为纳米材料的应用奠定了基础。 关键词：纳米阵列纳米材料纳米线纳米管纳米纤维等 正文部分: 1. 引言：一维纳米阵列是指在一定范围内具有一定排布规律,有序稳定的纳米结构。近十几年来， 一维硅纳米结构（纳米线、纳米管、纳米纤维等）因其与现代半导体技术的兼容性及独特的光学、电学性质引起了人们的广泛研究兴趣。一维硅纳米结构在纳米电子器件（如生物传感器、太阳能电池、红外可见发光、场效应晶体管、热电冷却器、光电探测器及其它光电器件等领域）有着广泛的应用前景。目前，我们的研究主要集中在单晶硅基体上利用化学腐蚀和气相沉积技术原位合成一维硅纳米结构，并探索其在光电器件、传感器和电子发射器件等领域的应用。 1.1 纳米线 1.1.1 纳米线的概念 纳米线是一种纳米尺度(10?9 米)的线。换一种说法，纳米线可以被定义为一种具有在横向上被限制在100纳米以下（纵向没有限制）的一维结构。这种尺度上，量子力学效应很重要,因此也被称作" 量子线"。根据组成材料的不同，纳米线可分为不同的类型，包括金属纳米线（如：Ni，Pt，Au等），半导体纳米线（如：InP，Si，GaN 等）和绝缘体纳米线（如：SiO2，TiO2等）。分子纳米线由重复的分子元组成，可以是有机的（如：DNA）或者是无机的（如：Mo6S9-xIx）。 作为纳米技术的一个重要组成部分，纳米线可以被用来制作超小电路。 典型的纳米线的纵横比在1000以上,因此它们通常被称为一维材料。纳米线具有许多在大块或三维物体中没有发现的有趣的性质。这是因为电子在纳米线中在横向受到量子束缚，能级不连续。 这种量子束缚的特性在一些纳米线中（比如碳纳米管）表现为非连续的电阻值。这种分立值是由纳米尺度下量子效应对通过纳米线电子数的限制引起的。这些孤立值通常被称为电阻的量子化.在电子，光电子和纳电子机械器械中，纳米线有可能起到很重要的作用。它同时还可以作为合成物中的
零维纳米材料 邱松材化07级20071501170 摘要：概括讲述零维材料的各种类型，合成方法，性能和应用以及展望。 总述 零维纳米结构单元的种类有多样，常见的有纳米粒子(Nano-particle)﹑超细粒子(Ultrafine particle)﹑超细粉(Ultrafine powder)﹑烟粒子(Smoke particle)﹑人造原子(Artificial atoms) ﹑量子点(Quantum dop)﹑原子团簇(Atomic cluster)﹑及纳米团簇(Nano-cluster)等，不同之处在于尺寸范围。零维纳米结构材料有量子尺寸效应﹑小尺寸效应﹑表面效应﹑宏观量子效应等。有关这些基本的物理﹑化学性质，对于零维纳米材料的研究与应用极为重要。 一﹑原子团簇 原子团簇是20世纪80年代发现的，指几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等于1nm），如Fe n,Cu n S m,C n H m(n和m都是整数)和碳簇（C60、C70、富勒烯）等。原子团簇有许多奇异的特性，如具有幻数效应、原子团尺寸小于临界值时的“库仑爆炸”、原子团逸出功的震荡行为、极大的比表面使它具有异常高的化学活性和催化活性、光的量子尺寸效应和非线性效应、C60掺杂及掺包原子的导电性和超导性、碳管和碳葱的导电性等。 1、碳原子团簇 1985年，斯摩雷(R.E. Smalley)与英国的科洛托（H.W. Kroto）
等在瑞斯大学的实验室采用激光轰击石墨靶，并用苯来收集碳团簇， 用质谱仪分析发现了由60个碳原子构成的碳团簇丰度最高，同时还 发现了C70 等团簇。C60分子的结构像足球而被称为“足球烯”（由 12个五边形环和20个六边形环组成的球形32面体），它有无数优异 的性质：它本身是半导体，掺杂后可变成临界温度很高的超导体，由 它衍生出来的碳微管比相同直径的金属强度高100万倍。C70原子团 簇的结构与C60类似，呈椭圆球结构，被称为“橄榄球”，由12个五 边形环和25个六边形环组成的37面体。 构成碳团簇的原子数称为幻数，当它为20、24、28、32、36、 50、60、70时具有高稳定性，其中又以C60最稳定。所以，可以用 酸溶去其他的碳团簇，从而获得较纯的C60。 二、人造原子 人造原子又称为量子点，是20世纪90年代提出的新概念。所谓人造原子是由一定数量的实际原子组成的聚集体，尺寸小于 100nm.1996年麻省理工学院的阿休理（Ashoori）在一篇综述中，正 式提出人造原子的概念。1997年，加利福尼亚大学物理系的迈克尤 恩(Mc Euen)把人造原子的内涵进一步扩大，从维数来看，包括准零 维的量子点、准一维的量子棒和准二维的量子圆盘，甚至把100nm 左右的量子器件也看成人造原子。 人造原子与真正原子的运动行为特征和电学性质既相互联系又相互区别。相似之处：（1）人造原子有离散的能级，电荷也是不连续的，电子在人造原子中也是以轨道的方式运动，这与真正的原子极为相似；（2）电子填充
第二章分子结构与性质 一、单选题 1.下列有关共价键的叙述中，不正确的是( ) A．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数。 B．水分子内氧原子结合的电子数已经达到饱和，故不能再结合其他氢原子。 C．非金属元素原子之间形成的化合物也可能是离子化合物 D．所有简单离子的核电荷数与其核外电子数一定不相等。 2.下列分子和离子中，中心原子价层电子对的空间构型为四面体形且分子或离子的空间构型为V形的是（） A． NH B． PH3 C． H3O＋ D． OF2 3.下列微粒中，含有孤电子对的是（） A． SiH4 B． H2O C． CH4 D． NH 4.下列既有离子键又有共价键的化合物是() A． Na2O B． NaOH C． CaBr2 D． HF 5.下列各组物质两种含氧酸中，前者比后者酸性弱的是()
A． H2SO4和H2SO3 B． (HO)2RO2和(HO)2RO3 C． HNO3和HNO2 D． H2SiO3和H4SiO4 6.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) A． BeCl2与BF3 B． CO2与SO2 C． CCl4与NH3 D． C2H2和C2H4 7.1919年，Langmuir提出等电子体的概念，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相近。据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是() A． SO2和O3 B． CO2和NO2 C． CS2和NO2 D． PCl3和BF3 8.根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为（） A．直线形sp杂化 B．三角形sp2杂化 C．三角锥形sp2杂化 D．三角锥形sp3杂化 9.下列变化过程中，原物质分子内共价键被破坏，同时有离子键形成的是() A．盐酸和NaOH溶液反应
纳米材料与纳米结构 一、课程基本信息 课程编号：13103106 课程类别：专业核心课程 适应专业：材料物理 总学时：54学时 学分数：3学分 课程简介： 纳米技术和纳米材料科学是20世纪80年代末发展起来的新兴学科。由于纳米材料具有许多传统材料无法媲美的奇异特性和非凡的特殊功能，因此在各行各业中将有空前的应用前景，它将成为21世纪新技术革命的主导中心。本课程简单介绍纳米材料和纳米结构，主要论述纳米结构单元、纳米微粒的基本理论、物理特性、化学特性、制备与表面修饰、尺寸评估、纳米固体及其制备、纳米固体材料的微
结构、纳米复合材料的结构和性能、纳米粒子和离子团与沸石的组装体系、纳米结构、测量与应用等。 授课教材：《纳米材料学基础》，陈翌庆、王瑛编，中南大学出版社，2008年。 参考书目： [1]《纳米材料和纳米结构——国家重大基础研究项目新进展》，张立德、解思深编，化学工业出版社，2005年。 [2]《纳米复合材料》，徐国财、张立德编，化学工业出版社，2003年。 [3]《纳米材料分析》，黄惠忠编，化学工业出版社，2003年。二、课程教育目标 通过这门课程的教学，达到以下目标： 使学生对纳米材料的结构、组织、性能及制备、检测方法和工艺的基础理论与知识深入了解和掌握，对纳米材料与金属、非金属材料的复合方式，形成的结构组织、改性机理和应用了解，并通过相关资
料查询、阅读、综合分析与讨论，对纳米材料领域内最新进展和成果有所了解，基本具备具体分析、设计、研究和应用纳米材料基础知识、基本方法和能力。三、教学内容与要求 绪论 教学重点：纳米科技的基本概念和内涵 教学难点：纳米材料与其他学科的交叉、渗透 教学时数：3学时 教学内容：纳米科技的基本概念和内涵；纳米材料和技术领域研究的对象和发展的历史； 纳米材料与其他学科的交叉、渗透；纳米结构研究的进展和趋势；纳米家族中 的重要成员——纳米半导体；纳米材料在高科技中地位 教学方式：课堂讲授 教学要求： （1）掌握纳米科技的基本概念和内涵；
纳米材料与纳米结构复习题 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。 2．通过Raman光谱中如何鉴别单壁和多壁碳纳米管？如何计算单壁碳纳米管的直径？ 答：利用微束拉曼光谱仪能有效地观察到单臂纳米管特有的谱线，这是鉴定单臂纳米管非常灵敏的方法。 100-400cm-1范围内出现单臂纳米管的特征峰，单臂纳米管特有的环呼吸振动模式；1609cm-1，这是定向多壁纳米管的拉曼特征峰。 单臂管的直径d与特征拉曼峰的波数成反比，即d = 224/w d：单壁管的直径，nm；w：为特征拉曼峰的波数cm-1 3．论述碳纳米管的生长机理。 答： 采用化学气相沉积（CVD)在衬底上控制生长多壁碳纳米管。原理：首先，过镀金属(Fe ,Co, Ni)催化剂颗粒吸收和分解碳化合物，碳与金属形成碳-金属体，随后碳原子从过饱和的催化剂颗粒中析出，为了便于碳纳米管的合成，金属纳米催化剂通常由具有较大的表面积的材料承载。 各种生长模型：1、五元环－七元环缺陷沉积生长 2、层－层相互作用(lip-lip interaction)生长3、层流生长(step flow)4、顶端生长(tip growth)5、根部生长(base growth)6、喷塑模式生长(extrusion mode) 7、范守善院士：13C 同位素标记，多壁碳纳米管的所有层数同时从催化剂中生长出来的，证明了“帽”式生长(yarmulke)的合理性；“帽”式生长机理：不是生长一内单壁管，然后生长外单壁管；而是在从固熔体相处时，开始就形成多层管。 4．论述气相和溶液法生长纳米线的基本原理。 答： 5．解释纳米颗粒红外吸收宽化和蓝移的原因。 答：红外吸收带的宽化原因： 纳米氮化硅、SiC、及Al2O3粉对红外有一个宽频带强吸收谱，这是由于纳米粒子大的比表面导致了平均配位数下降，不饱和键和悬键增多，与常规大块材料不同，没有一个单一的，择优的键振动模，而存在一个较宽的键振动模的分布，在红外光场作用下，它们对红外吸收的频率也就存在一个较宽的分布。这就导致了纳米粒子红外吸收带的宽化。 蓝移原因： 与大块材料相比，纳米微粒的吸收带普遍存在“蓝移”现象，即吸收带移向短波长方向。 表面效应：由于纳米微粒尺寸小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小。对纳米氧化物和氮化物小粒子研究表明：第一近邻和第二近邻的距离变短。键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大，结果使红外光吸收带移向了高波数。（化学键的振动）
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.
第二章纳米结构单元及相关术语 1）团簇 2）纳米粒子 3）纳米相材料 4）准一维纳米材料 5）量子阱、量子线和量子点 6）人造原子
物质性质随尺寸的演变1厘米 1微米 100纳米10纳米1纳米0.1纳米 Fe 微晶 纳米粒子块体 Fe Fe 分子团簇铁纳米相材料无金属光泽，黑色矫顽力增大电阻增大块体铁材料 银白色金属光泽 导体 铁磁性铁磁性消失（超顺磁性）绝缘体
团簇（Cluster） 团簇是各种物质由原子、 分子向大块物质转变的过 渡状态，或者说，团簇代 表了凝聚态物质的初始状 态，是介于原子、分子与 宏观固体之间的物质结构 的新层次，有时被称为物 质的“第五态”。从原子到宏观块体材料的演变
团簇的定义： 团簇是由几个至上千个原子、分子或离子组成的相对稳定的聚集体（尺寸常常不超过1nm）。 团簇的分类： 1）一元原子团簇，如：Na n, Ni n，C60, C70 2）二元团簇，如：In n P m, Ag n S m 3）多元团簇，如：V n(C6H6)m 4）原子簇化合物，是原子团簇与其它分子以配位键结合形成的化合物（例如，某些含Fe-S团簇的蛋白质分子）。
团簇的特点： 团簇往往产生于非平衡条件，很难在平衡的气相中产生。对于尺寸较小的团簇，每增加一个原子，团簇的结构发生变化，所谓重构。而当团簇大小达到一定尺寸时，变成大块固体的结构，此时除了表面原子存在驰豫外，增加原子不再发生重构，其性质也不会发生显著改变，这就是临界尺寸。 原子团簇不同于具有特定大小和形状的分子，不同于分子间以 弱的相互作用结合而成的聚集体以及周期性很强的晶体。其形状可以是多种多样的，已知的有球状、骨架状、洋葱状、管状、层状、线状等。除惰性气体外，均是以化学键紧密结合的聚集体。