纳米材料的特性
纳米材料具有许多独特的特性，这些特性使其在各种领域中都具有广泛的应用前景。以下是一些常见的纳米材料特性：
1.尺寸效应：纳米材料的尺寸通常在纳米级别，相比于宏观材料，其尺寸效应显著，导致其性能和行为发生变化。例如，纳米颗粒的大比表面积可以增强其化学反应活性和光学性能。
2.表面效应：纳米材料的表面积与体积之比较大，因此表面效应对其性质具有显著影响。例如，纳米材料的表面能、吸附性和电荷分布等表面特性与宏观材料不同。
3.量子效应：在纳米尺度下，量子效应开始显现，如量子限制效应、量子点效应等，这些效应导致纳米材料在光学、电学和磁学等方面表现出特殊的量子性质。
4.机械性能：纳米材料具有优异的力学性能，例如高强度、高硬度、高韧性等，这些性能使其在材料强化、纳米机械器件等方面具有重要应用价值。
5.光学性能：纳米材料的光学性能受到量子效应和尺寸效应的影响，表现出独特的光学特性，如量子点荧光、等离子体共振、表面增强拉曼散射等。
6.电学性能：纳米材料具有优异的电学性能，如高导电性、高介电常数、量子隧穿效应等，使其在电子器件、传感器、能源存储等领域具有广泛应用。
7.热学性能：纳米材料的热传导性能通常比宏观材料更好，这归因于其大比表面积和量子限制效应，因此被广泛应用于热界面材料、热导电器件等领域。
纳米材料的这些特性使其在材料科学、纳米技术、生物医学、电子器件等领域具有广泛的应用前景，对于推动科学研究和技术创新具有重要作用。
暑
假
实
习
论
文
题 目: 纳米材料及其应用
学 院 软件与通信工程学院
学生姓名 XXX 学 号 XXXX
专 业 电子科学与技术 届 别 2011届
指导教师 白耀辉博士 李刚博士 尧文元博士
二O一一 年 七 月
纳米材料及其应用
内容摘要
1.纳米材料定义
2.国内外研究进展
3.应用领域及原理
应用领域
◇纳米技术在陶瓷领域方面的应用
◇纳米技术在微电子学上的应用
◇纳米技术在生物工程上的应用
应用原理
◇量子尺寸效应
◇小尺寸效应
◇纳米材料的热学特性
◇纳米材料的磁学特性
◇纳米材料的光学特性
4.制备方法
◇激光诱导化学气相沉积法
◇低温等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）
◇液相法制备纳米材料
一． 纳米材料定义
纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100~102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分：一是直径为几个或几十个纳米的粒子二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。
从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。
在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。纳米相材料跟普通的金属、陶瓷，和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。其常规纳米材料中的基本颗粒直径不到100 nm，包含的原子不到几万个。一个直径为3 nm的原子团包含大约900个原子，几乎是英文里一个句点的百万分之一，这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。
纳
米
材
料
与
技
术
学院：计算机学院
班级：网络122班
姓名：杨伟丽
学号：201200824203 纳米科技在计算机领域中的应用
历史已经表明，科学技术是推动人类社会前进的最高意义上的革命力量。科学技术是第一生产力，信息技术、生物技术、纳米技术作为21世纪三大新兴技术，正在深刻地改变着经济结构、生产组织和经营模式，推动生产力发展出现质的飞跃。
纳米技术是人类社会对物质世界的认识过程中又一重大发现。专家们预测，其重要意义远比集成电路的发明重大的多。集成电路的发明创造了“硅时代”和“信息时代”。而纳米技术在总体上对社会的冲击远比硅集成电路大得多，以至将在21世纪引发许多产业领域的革命。正如美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带出一场革命。”总之，纳米技术的发展是非常诱人的，其前景是不可估量的。
在深入介绍纳米技术在计算机领域的应用之前我们先对纳米技术有一个概念上的理解，纳米技术是指用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。从中我们不难发现，纳米技术是基于原子层面的，也就不难理解它会在越来越要求精细化的计算机领域有诸多的应用。
事实上，纳米技术在计算机领域的应用主要集中在以下几个方面：半导体芯片，磁存储与光存储，碳纳米管——硅晶体管的取代者，燃料电池。
1.半导体芯片
当我们说到这个话题的时候，我们基本上就是指微型计算机系统中最核心的部分——微处理器。其制作过程被称为平面处理技术，它使制造出含有大规模硅晶体管的集成电路芯片在技术上成为可能。生产流程如下：提炼硅锭—>切割晶圆—>光刻—>光刻胶的使命—>离子注入—>电镀晶圆—>抛光处理—>晶圆切片—>封装—>成品出炉而衡量制造工艺的基准就是“线宽”，它指的是IC生产工艺可达到的最小导线宽度,是IC工艺先进水平的主要指标.线宽越小集成度就高,在同一面积上就集成更多电路单元—简单点说，线宽更小的先进工艺不仅有助于提高芯片的性能，还可以降低制造成本。半导体制造真正突破纳米时代就在2004年，英特尔率先实现的90纳米工艺（0.09微米）。90纳米工艺的引入，可以让半导体芯片的晶体管规模超过2亿个，频率达到4GHz，这是一个新的里程碑。 2.磁存储
纳米材料的性质
纳米材料的性质指的是它们相比于宏观材料表现出的特殊物理、化学和力学特性。纳米材料具有以下几种显著的性质：
1. 尺寸效应：纳米材料的尺寸通常在1到100纳米之间，与宏观材料相比非常小。这种尺寸效应使得纳米材料的物理性质发生显著变化。例如，纳米材料的电子结构可以改变，导致其光学、电子和磁性质的变化。
2. 表面增强效应：由于纳米材料具有更大的比表面积，纳米尺度颗粒和纳米结构的材料具有更高的表面活性。这种表面增强效应使得纳米材料在催化、吸附、光谱、传感和生物学等领域有着广泛的应用。
3. 量子效应：当材料尺寸缩小到纳米尺度时，量子效应开始显现。量子效应指的是纳米材料中的电子和其他粒子行为具有测量不确定性、随机性或波动性。量子效应的发生使得纳米材料的电子结构变得复杂，因而产生了新的光学、电子和磁性质。
4. 机械性能提升：纳米结构的材料具有更高的硬度、强度和韧性。这是因为纳米材料的晶体颗粒尺寸较小，导致晶体缺陷和位错的数量减小，从而改善了其力学性能。
5. 温度和电导率调节：纳米材料在温度和电导率方面具有显著的调节性能。由于纳米尺度颗粒间的热传导性能较差，所以纳米材料的热电性能比宏观材料更好。这使得纳米材料可以用于高效热电器件的制备。
6. 自组装和自修复：纳米材料具有自组装和自修复能力，可以通过自我组装形成更复杂的结构。这些自组装的纳米材料可以用于制备纳米电路、纳米器件和纳米传感器等。
总之，纳米材料具有许多独特的性质，这些性质使得纳米材料在各个领域具有广泛的应用潜力，包括能源、环境、生物医学、电子器件等。随着纳米科学和技术的发展，我们可以期待更多纳米材料性质的发现和应用的拓展。
