下载文档原格式
因纳米结构而产生的光学性质与应用随着纳米科技的快速发展，人们对纳米结构的研究越来越深入。
纳米结构的尺度范围从纳米到亚微米，具有较高的比表面积、量子大小效应和表面等离子体等独特的物理和化学性质。
其中，纳米结构对光的相互作用是一项极为重要的性质，其研究已经成为现代光学领域的热点之一。
本文将介绍因纳米结构而产生的光学性质及其在生物医学、能源、信息等方面的应用。
一、表面等离子体共振表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）是一种非常重要的光学现象，它是由在金属表面的界面极化产生的一种电磁波。
这种电磁波可以被外部电磁辐射或散射光谱所引起，产生表面等离子体共振吸收峰。
由于SPR能够对物质的吸附、生物识别和分子浓度等参数进行高灵敏度的检测，因此已被广泛地应用于生物化学、生物传感器、药物筛选和环境监测等领域。
SPR现象的产生与纳米结构的尺度有很大关系。
在纳米尺度下，金属和介质之间的交界面呈现了那些表面等离子体波。
受到外界电磁波的作用，表面等离子体的振动会在界面上造成很大的电场增强，从而使得该区域的吸收和散射光增强。
通过测量吸收和散射光的变化，可以监测到物质之间的相互作用。
因此，在生物医学、食品安全、化学材料、环境监测等领域，SPR技术逐渐成为了检测和监测目标物质的重要手段。
二、光子晶体光子晶体是将空间中的周期性结构应用于光学领域的一种新型材料。
它是由高折射率的物质和低折射率的物质交替排列而成，形成一种对某些波长的光波进行反射或者折射的自然光学结构。
光子晶体的周期性结构具有尺度与光波波长同级的特性，因此它们可以产生强烈的光学效应，如全反射、衍射和光子禁带等现象。
光子晶体的应用领域非常广泛，如光子晶体纳米微球在药物传输和生物成像方面的应用、光子晶体温度传感器、光子晶体稳定颜料等。
以光子晶体的生物应用为例，可以利用光子晶体的镜像反射、偏振性、共振散射等性质实现药物的部位定位和治疗效果的预测。
有序磁性纳米结构材料的研究有序磁性纳米结构材料是制备磁性纳米器件的基础。
本文评述了有序磁性纳米结构材料的性质及应用,并讨论了其制备技术及存在的问题,探讨了有序磁性纳米结构材料制备技术的未来发展方向。
标签：纳米材料有序磁性制备技术自组装制备一、有序磁性纳米结构性质及应用有序磁性纳米结构是以纳米尺度的磁性物质结构单元为基础,按一定的规律构筑或营造的一种新的体系,这些基本结构单元主要包括磁性的纳米微粒、纳米管、纳米线、纳米棒、纳米丝等。
磁性纳米材料虽然具有很多独特的性质,但无序的排列并不能在宏观上体现这些性质;而有序的磁性纳米结构,在宏观聚集体中以有序的几何构型,使宏观的磁性效应能够得到很好的控制和修饰。
从实际应用讲,有序磁性纳米结构也是制作磁性随机存取存储器、高密度磁记录介质、磁开关和微机械传感器等微小型器件的基础,因此有序磁性纳米结构的制备技术成为发展磁性纳米器件的关键。
二、有序磁性纳米结构制备技术研究现状1.平板印刷术平板印刷术是制备有序磁性结构传统的方法。
它是在外层掩膜的基础上利用不同的光源辐照适当的光刻胶而形成二维或三维的图案,再利用湿法或干法刻蚀术或者后续的沉积技术等一系列手段来实现图案的转移过程。
辐照光源的波长决定了平板印刷术的分辨率,因此要得到不同特征尺寸和几何形状的图案结构,可以通过使用具有不同波长的光源,比如紫外可见光、电子束、离子束和X射线等。
目前用于制备磁性有序纳米结构的印刷术中较常见的主要有:电子束印刷术、X 射线印刷术、干涉或全息印刷术等以及基于原子力显微镜和扫描隧道显微镜一些印刷术,比如浸笔纳米印刷术等。
2.自组装法自组装是生命最本质的内容之一,如人体体内的蛋白质、核酸等复杂的超分子系统正是通过自组装而形成的。
在化学合成方法中,自组装法是一种获得磁性有序纳米结构的最有效的方法。
所谓自组装,是指原子在底物上或溶液中自发地排列成有序的空间结构。
自组装过程是不需要人为干涉介入,而溶液中的原子、分子、分子团和组件自动排列成有序的一维、二维甚至三维空间结构的过程,其主要原理是通过分子间力的协同作用和空间互补,如静电吸引、氢键、疏水性缔合等来形成一定结构的体系。
生物大分子的纳米尺度结构和功能研究生命起源到现代生态系统的演化历程，是一个自组织、自适应、自生命工程的复杂过程，其中所需要进行的各种化学反应依赖于生物分子之间的相互作用。
生物大分子指的是生物体内的宏分子，包括碳水化合物、脂质、核酸和蛋白质等。
这些宏分子在体内发挥着重要的生理功能，使得生命得以延续。
在宏观上，生物大分子对人类产生的影响通常体现在医药和食品方面。
但是在纳米尺度上，生物大分子却有着更为重要的应用前景，这是因为它们在纳米级别上展现出了诸多奇妙的物理与化学特性。
纳米结构是一种介于分子和宏观物体之间的结构，其尺度一般处于1至100纳米之间。
生物大分子在纳米尺度上的结构与功能的研究，具有重要的理论意义和实际应用意义。
生物大分子的纳米尺度结构生物大分子在纳米尺度的结构与功能已经成为一个火热的领域。
如何解决生物大分子的纳米尺度结构和功能问题，是现代生物化学和物理学研究的重要方向之一。
蛋白质是生物大分子中最具代表性的一类物质，也是生化领域研究的重要对象。
蛋白质的体积尺度约为1-10立方微米，蛋白质分子内部的结构和功能具有高度的复杂性。
纳米技术、生物技术以及计算机技术等现代科技手段的发展，为研究蛋白质的纳米尺度结构和功能奠定了坚实的基础。
比如，通过单分子力谱学，生物学家可以更加精确地测量蛋白质的某些物理参数，以便研究蛋白质的动力学和稳定性。
另外，软物质物理学研究的发展，为研究生物高分子的纳米结构和物性奠定了基础。
比如，细胞膜上的蛋白质聚集可以通过超分子自组装的手段来研究，这为细胞信号传递的机制研究提供了一种新的思路。
DNA是生物大分子中的重要成分之一。
DNA可以自搭建成各种结构，其具有非常多的应用价值。
生物化学家通过建立DNA纳米阵列，可以使得DNA纳米结构以一定的精度组织在平面或三维空间中，从而在光、电磁等方面产生特殊的物理化学性质。
在研究生物大分子的纳米结构和功能的过程中，最关键的问题就是需要充分掌握生物大分子的结构和物性的测量、表征和模拟方法。
