02能态结构及基本效应2.pdfVIP

2013/9/17 1、小尺寸效应 三、纳米材料的基本效应 随纳米颗粒的粒度的减小，当其尺寸与光波的波长、电 子的德布罗意波长、超导态的相干长度或透射深度等物理 1、小尺寸效应 尺寸相当或更小时 2、表面效应 晶体物理周期性的边界条件就会被破坏，非晶态纳米颗粒 3、量子尺寸效应 的微粒表面层附近原子密度减小，比表面积显著增加 将导致声、光、电、磁、热、力学及化学催化等特性与普 4、宏观量子隧道效应 通颗粒相比出现很大变化，这就是纳米颗粒的小尺寸效应。 5、库仑堵塞与量子隧穿 6、介电限域效应 小尺寸效应的主要影响： 极低的反射率 1 金属纳米相材料的电阻增大与临界尺寸现象 （电子平均自由程） 2 宽频带强吸收性质 （光波波长） 3 激子增强吸收现象 金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约 （激子半径） 几微米的厚度就能完全消光。几乎可以吸收全部的太阳光， 4、磁有序态向磁无序态的转变（超顺磁性） 又称为“太阳黑体” （各向异性能） 利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料， 5、超导相向正常相的转变 可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能 （超导相干长度） 应用于红外敏感元件 红外隐身技术. 6、磁性纳米颗粒的高矫顽力 （单畴临界尺寸） 矫顽力显著变化 2、纳米材料的表面效应 大块的纯铁的矫顽力约为80 A/m,而粒径20nm的铁颗粒可 达80000A/m以上，超 1000倍 可用于高密度存储、磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥 匙 10纳米 1纳米 0.1纳米 100纳米 粒径再减小，6nm，矫顽力反而降低为0 A/m，出现超顺 随着尺寸的减小，表面积迅速增大 磁性 可用于制备磁性液体，广泛用于旋转密封 润滑等 表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子 领域 数之比随着粒子尺寸的减小而大幅度的增加， 粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引 起纳米粒子物理、化学性质的变化。 1 2013/9/1