纳米作业和答案 完整版

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1、绪论1、什么是纳米科学技术？纳米科技的主要研究内容有哪些？定义：20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米(10–7)到十亿分之一米(10–9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术。纳米科技的主要研究内容:（1）创造和制备优异性能的纳米材料；（2）制备各种纳米器件和装置；（3）探测和分析纳米区域的性质和现象。2、纳米材料的定义？按照结构维度划分，纳米材料可以分为哪几类？纳米材料(Nanomaterials)的定义:

2、把组成相或晶粒结构的尺寸控制在1-100纳米范围的具有特殊功能的材料称为纳米材料。即三维空间中至少有一维尺寸在1-100纳米范围的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。按结构维度(thenumberofdimensions）分为5类：(1)0维材料quasi-zerodimensional—三维尺寸为纳米级(100nm)以下的颗粒状物质。(2)1维材料—线径为1—100nm的纤维(管)。(3)2维材料—厚度为1—100nm的薄膜。(4)体相纳米材料(由纳米材料组装而成)。(5)纳米孔材料(孔径为纳米级)3、纳米

3、科技的最终目标是什么？纳米科技的最终目标：直接利用物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。4、制造纳米产品的技术路线有哪些？制造纳米产品的技术路线可分为两种：“自上而下”(topdown)：是指通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化。如：切割、研磨、蚀刻、光刻印刷等。特点：尺寸从大到小“自下而上”(bottomup)：是指以原子分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，这种技术路线将减少对原材料的需求,降低环境污染。如：化学合成、

4、自组装、定位组装等。5、名词解释：纳米结构，纳米组装体系，纳米结构人工组装体系，纳米结构自组装体系。纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装成的一种新的体系，它包括一维、二维、三维体系。纳米组装体系是以纳米颗粒或纳米丝、纳米管及纳米尺寸的孔洞为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。 根据纳米结构体系构筑过程中的驱动力是靠外因，还是靠内因来划分，大致可分为两类:一是人工纳米结构组装体系；14二是纳米结构自组装体系。人工纳米结构组装体系是按人类的意志，利用物理和化学的方法人工将纳米尺度的

5、物质单元组装、排列构成一维、二维和三维的纳米结构体系。纳米结构的自组装体系是指通过弱的和较小方向性的非共价键，如氢键、范德瓦耳斯键和弱的离子键协同作用把原子、离子或分子连接在一起构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样。第一章1、什么是团簇？有哪些分类？其研究内容有哪些？有哪些奇异的特性？定义:原子团簇，简称团簇，是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体，其物理和化学性质随着所含的原子数目不同而变化.分类：(1)一元团簇，如：Nan,Nin，C60,C70(2)二元团簇，如：InnPm,AgnS

6、m(3)多元团簇，如：Vn(C6H6)m(4)原子簇化合物，是团簇与其它分子以配位键结合形成的化合物(例如，某些含Fe-S团簇的蛋白质分子)。研究内容:1.团簇的基本研究问题之一就是揭示团簇产生机理。2.团簇研究的的另一个基本问题是固体的电子能带结构是如何形成和发展的。奇异的特性：1）极大的比表面积。2）异常高的化学和催化活性。metal3）光的量子尺寸效应和非线性效应。4）电导的几何尺寸效应。carbon5）C60掺杂及掺包原子的导电性和超导性。6）碳管、碳葱的导电性。2、富勒烯可能在哪些方面得以应用？1).它可能成为继

7、Si、Ge、GaAs之后的又一种新型半导体材料。2）C60和C70是一种良好的非线性光学材料。3).合成金刚石的理想原料4).富勒烯虽然是非常稳定的分子，但化学性质却是很活泼的。5).增强金属6).新型催化剂7).C60分子间在一定条件下还可以相互结合成聚合物，形成新的分子团簇。3、什么是纳米微粒？与微米微粒和原子团簇有何区别？纳米微粒、微米颗粒与原子团簇的区别不仅仅反应在尺寸方面，更重要的是在物理与化学性质方面的显著差异。一般微米颗粒不具有量子效应，而纳米颗粒具有量子效应；团簇具有量子尺寸效应和幻数效应；而纳米颗粒不具有

8、幻数效应。4、什么是人造原子？与真正原子的区别在哪里？所谓人造原子是由一定数量的实际原子组成的具有显著量子力学特征的人造聚集体，它们的尺寸小于100nm14。由于量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能级结构，因此“人造原子”有时称为“量子点”。相似之处：首先，人造原子有离散的能级，电荷也是不连续的，电