6.1-3纳米材料纳米结构.pdf

第二章 纳米材料 1 零维纳米材料: 纳米微粒 2 三维纳米材料: 纳米固体 3 一维纳米材料: 纳米管(线、带) 4 二维纳米材料 5 纳米复合材料 6 纳米结构 1 6 纳米结构 6.1 纳米结构定义 6.2 纳米结构体系组装 6.3 纳米阵列 6.4 介孔材料 2 6.1 纳米结构定义 6.1.1 纳米结构定义 纳米结构指以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规 律构筑的一种新体系，包括一维、二维和三维体系。 物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇、纳米管、纳米 棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞等。 纳米结构属于纳米材料的一种，纳米结构的合成与组 装在个纳米科技中有着特殊重要的意义。 从美国世界技术评估中心提供的纳米科技组织图可以 看到纳米结构的合成与组装在整个纳米科学与技术中所处 的基础性地位，纳米结构的合成与组装是整个纳米科技大 厦的基石，是纳米科技在分散与包覆、高比表面材料、功 能纳米器件、强化材料等方面实现突破的起点。 3  纳米结构在纳米科技组织图中的位置 4 6.1.2 纳米结构体系的研究意义 纳米结构体系在基础研究和实际应用这两个方面都具 有重要的研究价值。  1.基础研究 (1)纳米结构可以把纳米材料的基本单元分离开来，使 得对单个纳米结构单元的性质的研究成为可能。 (2)通过对纳米材料结构单元表面的控制，可以使我们 掌握有关各纳米结构单元之间的耦合效应的信息， 从而为纳米结构体系的理论框架的建立奠定基础。 5  2.实际应用 (1)纳米结构体系实际上综合了其构成单元的特性以 及这些结构单元的组合引起的新效应，因而可能具 备不同于一般纳米材料的特性。 (2)通过对纳米尺度上的结构单元及其组装过程的微 观控制，最终可能实现对纳米结构宏观性能的改变， 在增强材料的硬度、延展性、磁性、光电特性、催 化性能等方面取得突破。 (3)可以通过外加电场、磁场来实现对纳米结构体系 性能的控制，由此可以设计出功能各异的纳米电子 器件。 6 6.2 纳米结构体系组装 根据纳米结构体系构筑过程中的驱动力是靠外因还 是靠内因, 纳米结构组装体系的组装可以划分为: 纳米结构人工组装体系； 纳米结构自组装体系。 量子围栏 胶囊 7 6.2.1 人工组装 人工组装体系是按人的意志，利用物理化学方法， 人为地将纳米结构单元组装成一维、二维和三维的纳米 结构体系。 人工组装纳米结构包括扫描探针显微镜法、纳米压 印光刻技术等。