超顺磁性纳米材料ppt课件

磁性纳米粒子----
Hongwei Gu etc Chem. Commun., 2003, 1966 - 1967
磁球脱附
Ming Yang ，etc . analyst , 2001,126,676-678
磁性微球----靶向给药
磁性微球----靶向给药
磁性微球----细胞分离
磁性微球----细胞分离
阳性分离
磁性微球----细胞分离
阴性分离
蛋白质分析
磁性微球----其他应用
核酸分离、固定化酶、热疗、药物纯化、磁性塑料等
磁性纳米粒子----磁流体
磁流体的组成
载液
组成：水、烷烃、 酯、聚苯醚、
氟聚醚、硅碳 氢化物、单体等
表面活性剂
磁性纳米粒子
磁性纳米粒子----磁流体
旋转轴动态密封
圆环形永久磁铁，极靴和转轴及磁流体构成磁性回路；磁铁 使轴与极靴顶端缝隙间的磁性流体集中，形成一个 “O”形环， 将缝隙通道堵死而达到密封的目的。
磁性纳米粒子及磁性微球的研究
磁性纳米粒子 磁性微球 总结与展望
磁性纳米粒子
顾名思义，就是具有磁性的纳米粒子。
❖金属： Co 、Ni、 Fe或Ni-Fe 、Co-Fe合金等 ❖铁酸盐：Fe3O4、γ-Fe2O3 、MeFe2O4(Me=Mn、Co、Ni)
❖氮化铁
磁性纳米粒子
特性
➢量子尺寸效应 ➢超顺磁性 ➢宏观量子隧道效应 ➢磁有序颗粒的小尺寸效应 ➢磁相变温度变化 ➢表面磁性
Chul-Ho Jun, etc mun. 2006,1619-1621
磁性纳米粒子----催化
Product seperation
substrates/solvent

目前日本出现许多抗菌的日常用品，就是将抗 菌物质进行纳米化处理，在生产过程中加进去， 抗菌内衣、抗菌茶杯等便生产出来了；如果在 玻璃表面涂一层渗有纳米化氧化钛的涂料，那 么普通玻璃马上变成具有自己清洁功能的"自净 玻璃"，不用人工擦洗了；而电池使用纳米化材 料制作，则可以使很小的体积容纳极大的能量， 届时汽车就可以像目前的玩具汽车一样，以电 池为动力在大街上奔驰了；计算机在普遍采用 纳米化材料后，可以缩小成为"掌上电脑"，体 积将比现在的笔记本式电脑还要小得多。
纳米技术的发展趋势：
• 纳米科技是90年代初迅速发展起来的新兴科技，
其最终目标是人类按照自己的意识直接操纵单个 原子、分子，制造出具有特定功能的产品。纳米 科技以空前的分辨率为我们揭示了一个可见的原 子、分子世界。这表明，人类正越来越向微观世 界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高了 前所未有的高度。有资料显示，2010年，纳米技 术将成为仅次于芯片制造的第二大产业。
纳米技术的发展趋势：
• 纳米科技投入由基础研究向应用研究及产
业化的转变
• 由单一学科向多学科交叉和融合的方向 发
展
• 由单打独斗向集团化、国际化发展
总之，纳米技术正成为各国科技界所关注的焦点，正如钱学森院士所预 言的那样："纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特 点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。"
如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊 性能的材料，也不能叫纳米材料。
纳米材料的特性：
• 1. 特殊的光学性质 • 2. 特殊的热学性质 • 3. 特殊的磁学性质 • 4. 特殊的力学性质 • 5. 宏观量子隧道效应
1. 特殊的光学性质

度如下：
• (i) 零维（量子点）-----LxLyLz • (ii) 一维（量子线）-----LxLy <<Lz • (iii)二维（量子阱）-----Lx<<Ly, Lz
• 当体系尺寸符合上述尺度指标，其物理性质会产
生量子效应。
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本征能量:
不断减低维度所呈现的最明显的量子效应是能级量子化，从 连续谱逐步变成离散谱。
e2 2C
I
V
e2 k BT 2C
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库仑堵塞能是前一个电子对后一个电子的 库仑排斥能，这就导致了对一个小体系的 充放电过程，电子不能集体传输，而是一 个一个单电子的传输．通常把小体系这种 单电子输运行为称库仑堵塞效应。
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当电极电压低于阈值时,电 子传输过程不能发生,当电 压大于该值时,充电过程可 以发生.
(GaInN)/氮化镓(GaN)制量子阱来产生蓝光及黄光，进而制作出白光 LED(WLED)。这项成果使WLED的商业化有向前推进一步，未来有 希望取代目前使用的白炽灯泡。
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TEM images of the SiO2 nanowires: (a) bundle of SiO2 nanowires grown on silicon wafer, showing amorphous (upper right inset) and very thin nanowires with average diameter of 20 nm (lower left inset); (b) SiO2 nanowires grown on alumina substrate, showing paired amorphous (inset) and straight nanowires with average diameter of 60 nm.

我国从20世纪80年代起就一直高度重视纳米技术，作 为较早开展纳米技术研究的国家之一，2001年就成立 国家纳米科技指导协调委员会，同年7月科技部等五部 委发布《国家纳米科技发展纲要（2001-2010）》。
2001-2009年，我国用于纳米科技的研发经费超过26亿 元人民币。我国在纳米材料研究方面与国际保持同步 ，并已开始产业化。
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纳米材料概述 —— 纳米技术在美国
2010年: 80万纳米科技人才,GDP1万亿美元, 200万个就 业机会
能源部的8项优先研究中，6项有关纳米材料。 军工: 隐形飞机表面涂料、舰船表面纳米涂料 本世纪前10年几个关键领域之一，制定了“国家纳米技
术倡议”: • 纳米材料 • 纳米电子学、光电子学和磁学 • 纳米医学和生物学
意义: 确立了现存微电子器件进一步微型化的极限
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纳米材料的奇异性能
量子尺寸效应
当粒子尺寸降到某一值时，金属费米能级附近的电子能 级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续 的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙 变宽现象均称为量子尺寸效应。
能带理论表明: • 金属费米能级附近电子能级一般是连续的，这一点只有 在高温或宏观尺寸情况下才成立。 • 对于只有有限个导电电子的超微粒子来说，低温下能级是 离散的。
扩散
是在有浓度差时，由于微粒热运动(布朗运动)而
引起的物质迁移现 象。微粒越大，热运动速度愈小。一般以扩散系数(D)
来量度扩散速度。
D RT 1 N0 6r
为分散介质的粘度系数；r为粒子半径
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纳米材料的奇异性能
宏观量子隧道效应 原子配位不满，多悬空键； 微观粒子具有贯穿势垒的能力； 宏观量子隧道效应； 一些宏观量（如微颗粒的磁化强度，量子相干器件 中的磁通量）具有的隧道效应

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1. 原子团簇 Atomic Clusters
介于单个原子与固态块体之间的原子集合体，其尺寸一般小 于1nm，约含几个到几百个原子。
“幻数”个原子稳定性(2、8、20、28、50、82、114、126、 184 ····)
气、液、固态的并存与转化 极大的表面/体积比 异常高的化学活性和催化活性 结构的多样性和排列的非周期性 电子的原子壳层、原子簇壳层和能带结构的过渡和转化 光的量子尺寸效应和非线性效应 电导的几何尺寸效应
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What does Nano mean?
“Nano” – derived from an ancient Greek word
“Nanos” meaning DWARF.
“Nano” = One billionth of something “A Nanometer” = One billionth of a meter 10 hydrogen atoms shoulder to shoulder
按表面活性:纳米催化材料、吸附材料、防污环境材料
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按照维数划分
零维
指在空间三维方向 均为纳米尺度的颗粒、原 子团簇等
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一维
指在空间有二维处于纳 米尺度，如纳米丝、纳 米棒、纳米管等
二维
指在空间中有一维 在纳米尺度， 如超薄膜、多层膜、超晶格等
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纳米材料的发展
最早的纳米材料：
中国古代的铜镜的保护层：纳米氧化锡
中国颗粒