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纳米材料 思考题
【1】简述纳米材料具有的几种纳米效应。
【2】半导体纳米晶表现出随尺寸减小吸收和发射光谱蓝移的现象，解释这是由于哪种纳米效应引起的。
【3】简述扫描隧道电子显微镜（STM）是基于哪种纳米效应及工作原理。
【1】
(1)小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。
(2)表面效应：指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
(3)量子尺寸效应：是指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。
(4)宏观量子隧道效应：当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
【2】
半导体纳米晶表现出随尺寸减小吸收和发射光谱蓝移的现象，是由量子尺寸效应引起的。对于半导体纳米晶材料来说，当该纳米晶的颗粒的尺寸逐渐减小到该对应材料激子的波尔半径时，便会出现的量子尺寸效应。
根据能带理论，当某种合成的材料的尺寸已经低于某个临界值时，电子在该材料中的运动便一定会受到某种三维的限制，即电子的能量在三个不同的维度方向上的量子化。这种三维的限制，导致该材料中的电子运输无论是在距离上还是维度上都受到了极大的限制，而该材料中的电子的平均自由程便无疑所以由于在该纳米晶材料中的载流子（即电子或者空穴）
在纳米晶材料中的运动受到了很多限制，从而导致了其载流子动能的增加，进而相应的能带的结构，也从体相的连续的能带式结构，改变成为了类似于分子的准分裂的能级结构。
第１期 ２０１４年２月 纳米科技 Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１４
水溶性ＰＥＯ—ＰＰＯ—ＰＥＯ包裹Ｆｅ３ｏ４
纳米微粒的可控制备
程文正，邵红琴，王现红，李明雪，吴君华，刘红玲
（河南大学化学化工学院，河南 开封４７５００４）
摘要：以聚氧乙烯一聚氧丙烯一聚氧乙烯三嵌段共聚物（ＰＥＯ—ＰＰＯ—ＰＥＯ）作表面活性剂，采用
纳米微乳液法还原Ｆｅ（ＩＩ］一乙酰丙酮化合物（Ｆｅ （ａｃａｃ） ），制备粒径可控、单分散、水溶性
Ｆｅ，０ 纳米微粒，并进行了相关的表征测试。从傅里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ）中可以看出，共聚
物ＰＥＯ—ＰＰＯ—ＰＥＯ包裹在Ｆｅ ０４纳米微粒表面；透射电镜（ＴＥＭ）显示纳米颗粒分散性好，呈球形；
高斯拟合表明，不同物料配比合成的Ｆｅ，０ 粒子大小、粒径分布不同；振动样品磁强计（ＶＳＭ）
测试说明，Ｆｅ ０ 纳米颗粒室温下为超顺磁性或软铁磁性。由于ＰＥ０一ＰＰＯ—ＰＥＯ具有亲水性，
ＰＥＯ—ＰＰＯ—ＰＥＯ包裹的Ｆｅ ０ 纳米微粒不用进一步处理即可转移到水相中，在生物和医学领域具
有重要的潜在应用价值。 关键词：水溶性；Ｆｅ，０ 纳米粒子；纳米微乳液；高斯拟合
Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗａｔｅｒ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅ Ｆｅ３０４ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ
ｗｉｔｈ ＰＥＯ．．ＰＰＯ－－ＰＥＯ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＣＨＥＮＧ Ｗｅｎ－ｚｈｅｎｇ，ＳＨＡＯ Ｈｏｎｇ－ｑｉｎ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｎ－ｈｏｎｇ，
ＬＩ Ｍｉｎｇ－ｘｕｅ，ＷＵ Ｊｕｎ—ｈｕａ，ＬＩＵ Ｈｏｎｇ—ｌｉｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋａｉｆｅｎｇ ４７５００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｚｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ，ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ，ｗａｔｅｒ—ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅ Ｆｅ３０４ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｎａｎｏｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｕｓｉｎｇ ＰＥＯ－ＰＰＯ－ＰＥＯ ａｓ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ，Ｆｅ ０Ｉ）ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ ａｓ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ．Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ （Ｆ－ＦＩＲ）ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ＰＥＯ—ＰＰＯ—ＰＥＯ ｗａｓ ｃｏａｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｅ３０４ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＴＥＭ）ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｗｉｔｈ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｓｈａｐｅ．Ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｔｔｉｎｇ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｆｅ３０４ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｌｏｏｐ ｂｙ ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｓａｍｐｌｅ ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ Ｆｅ３０４ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｈａｖｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ，ｏｒ ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｓｍ．Ｔｈｅ ＰＥＯ－ＰＰＯ－ＰＥＯ ｗａｓ ａ ｗａｔｅｒ ｓｏｌｕｂｌｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ，ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｐｈａｓｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｍｅｄｉｃｉｎｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅ；Ｆｅ３０４ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ；ｎａｎｏ ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ；ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｔｔｉｎｇ
自组装技术在纳米材料合成中的应用
随着科学技术的不断发展，人们对于更加精细化、高科技化的材料需求也日益增加。在这一过程中，纳米技术逐渐成为了一种大势所趋。纳米技术是一种能够控制物质结构在尺寸和性能等方面具有极高精度的技术，能够将材料的部分属性进行微观调整，从而制备出高性能、高可靠性、高抗冲击性、高热稳定性等各种材料。而自组装技术则是纳米材料合成中的重要技术手段之一，可以使得不同类型、不同形态的纳米材料进行高效且精准的组装，最终实现了新材料的合成。本文将重点探讨自组装技术在纳米材料合成中的应用。
一、自组装技术的基本原理
自组装技术是指将材料的基本单元——分子、微粒子、纳米粒子、高分子等框架化功能单元在体系内自发组装为更大的结构形态的一种方法。自组装技术能够将纳米材料进行精准合成，精益求精，通常是通过“两步法”来实现。
首先是选择合适的单元：在实际操作中，需要进行单元的筛选、择优等过程，选出最合适进行自组装的单元。其次是设计合适的自组装方案：一方面，需要考虑单元从自己组装之后要达到的结构形态，另一方面，需要考虑形态组装的稳定性、可控性等影响因素。当这些问题解决后，再对单元进行组装，即可得到所需要的新材料。
二、自组装技术的应用范围非常广泛，其中纳米材料合成是自组装技术的常见应用之一。
1、自组装技术在纳米材料的表面修饰中的应用
纳米材料因其表面活性大、晶格缺陷多等特点，表面的化学修饰通常是将纳米材料应用在实际中的前提，通过化学修饰来改善纳米材料的使用性能和稳定性。自组装技术可以将不同材料的化学单元组装成为表面修饰分子，将其固定在纳米材料表面，从而获得了一种新型的纳米修饰材料。
例如，自组装法可以修饰金属纳米粒子表面，例如原子层细分修饰，水相修饰，有机物基表面修饰等，也可以将自组装单元封装在纳米粒子中。这些修饰材料具有良好的生物相容性、可溶性、可稳定性等特点，能够在纳米分析、纳米制药等多方面产生巨大的应用价值。
第３Ｏ卷第２期 ２０１１年６月 中南民族大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ—Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．３Ｏ Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２０１ｌ
二氧化硅纳米微粒修饰电极的制备及其
在黄嘌呤电化学检测中的应用
王炎英 ，马 明 ，詹国庆 ，李春涯ｈ
（１中南民族大学化学与材料科学学院国家民委分析化学重点实验室，武汉４３００７４； ２宁波出入境检验检疫局宁波３１５０１２）
摘要以正硅酸四乙酯为硅源，采用恒电位沉积法制备了二氧化硅纳米颗粒修饰玻碳电极，用扫描电子显微镜、 ｘ一射线衍射光谱及电化学技术对纳米界面进行表征，研究了黄嘌呤在二氧化硅纳米微粒修饰电极表面的电化学行
为，发现氧化峰峰电位负移１３０ ｍＶ，表明二氧化硅纳米粒子能催化黄嘌呤的电化学氧化；氧化峰峰电流明显增加，
表明二氧化硅纳米粒子能增强黄嘌呤电化学响应．优化了沉积时间、ｐＨ值、富集电位、富集时间等实验参数．在最
佳测试条件下，氧化峰峰电流与黄嘌呤浓度在５．０×１０～～１．０×１０ ｍｏｌ／Ｌ范围内有线性关系，检出限为１．０×
１０ ｍｏｌ／Ｌ（Ｓ／Ｎ＝３）．标准加入回收实验的回收率为９８．３％和１００．５％，表明该方法能准确测定黄嘌呤． 关键词二氧化硅；黄嘌呤；纳米；修饰电极；６ｔ安法
中图分类号０６５７．３文献标识码Ａ文章编号１６７２－４３２１（２０１１）０２－０ｏｌ７—０５
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｉＯ２ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｎｄ
Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｘａｎｔｈｉｎｅ
Ｗａｎｇ Ｙａｎｙｉｎｇ ，Ｍａ Ｍｉｎｇ ，Ｚｈａｎ Ｇｕｏｑｉｎｇ ，Ｌｉ Ｃｈｕｒｔｙａ
（１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｅｔｈｎｉｃ Ａｆｆａｉｒｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
