纳米材料的概述_制备及其结构表征
无机纳米材料的制备和表征
无机纳米材料的制备和表征随着纳米科技的快速发展，无机纳米材料作为一类重要的纳米材料，在科学研究和应用领域中得到了广泛关注。
无机纳米材料具有较大比表面积、尺寸和形态可控等独特的物理和化学性质，因此在催化、传感、能源、材料、生物医学等领域展示了许多优异的性能和应用前景。
本文旨在介绍无机纳米材料的制备和表征方法。
一、无机纳米材料的制备无机纳米材料的制备方法有很多种，常用的方法包括溶剂热法、水热法、溅射法、还原法、燃烧法、微波法、气相法等。
这些方法的选择取决于所需的纳米材料类型、形态和性质等因素。
下面分别介绍几种常用的无机纳米材料制备方法。
（一）溶剂热法溶剂热法是通过加热反应溶液或混合溶液，使其发生溶解、反应或析出等反应过程，从而制备出纳米材料的方法。
它具有反应条件温度、反应时间、反应物浓度和添加剂等因素可调控、形态可控、易于操作等优点。
溶剂热法可以用于制备金属氧化物、金属硫化物、金属基合金、半导体材料、复合材料等无机纳米材料。
例如，以二元氧化物ZnO为例，可通过将Zn（NO3）2和NaOH按一定比例混合，并在甲醇中进行反应，得到球形ZnO纳米粒子。
（二）水热法水热法也被称为热水法或水烁热法，是指在高温高压水热环境下制备无机纳米材料的一种方法。
水热法具有反应时间短、纳米颗粒尺寸分布狭窄、粒径可控等特点。
该方法可用于制备金属氧化物、金属硫化物、金属基合金、半导体材料等无机纳米材料。
例如，以四面体纳米铁酸铁氧化物为例，可以将FeCl3和（NH4）2C2O4按一定比例混合，加入蒸馏水后，在高温高压水热条件下反应，制备出四面体型的纳米铁酸铁氧化物。
（三）溅射法溅射法是一种利用高能离子束或电子束轰击固体靶材，从而使靶材表面原子解离成原子或离子，并沉积到基片上形成薄膜或纳米结构的方法。
溅射法具有对原材料选用不受限制、薄膜质量高、膜厚均匀等优点。
溅射法可用于制备金属、合金、氧化物、氮化物等各种无机材料纳米膜。
例如，以氧化铜为例，可以将Cu靶材和氧气的混合气体放置于反应腔内，在较高的真空环境下，通过离子轰击实现氧化铜纳米薄膜的制备。
纳米材料相关简单概述
纳米材料从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000纳米，1纳米=10埃），即100纳米以下。
因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。
由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。
纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。
其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。
纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
（物理化学专业论文）低维（VIa族化合物）半导体纳米材料的制备及表征
⑧浙江大学博十学位论文第一章绪论纳米是一种长度度量单位，即米的十亿分之一。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（１一１００ｍ）或者由它们作为基本单元构成的材料。
广义地说，纳米材料是泛指含有纳米微粒或纳米结构的材料。
１．１．１纳米材料的诞生及其发展早在】８世纪６０年代，随着胶体化学的建立，科学家们就开始了对纳米微粒体系（胶体）的研究。
到２０世纪５０年代末，著名物理学家，诺贝尔奖获得者理查德·费曼首先提出了纳米技术基本概念的设想。
他在１９５９年１２月美国加州理工学院的美国物理年会上做了一个富有远畿鬈０意黑２＝：盏：篙翼盎：见性的报告，并做出了美妙的设想：如果有一天可以按人的意志安排一个个原子，那将会产生怎样的奇迹？理查德·费曼先生被称为“纳米科技的预言人”。
随后，１９７７年美国麻省理工学院的学者认为上述设想可以从模拟活细胞中生物分子的研究开始，并定义为纳米技术（ｎａｎｏｔｃｃｈｎｏｌｏｇｙ）。
１９８２年Ｂｉｎｉｎｉｎｇ和Ｒｏｈｒｅｒ研制成功了扫描隧道显微镜（ｓ１Ｍ），从而为在纳米尺度上对表面进行改性和排布原子提供了观察工具。
１９９０年美国ＩＢＭ公司两位科学家在绝对温度４Ｋ的超真空环境中用ｓＴＭ将Ｎｉ（１１０）表面吸附的ｘｅ原子在针尖电场作用下逐一搬迁，⑧浙江大学博士学位论文电子既具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。
近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。
量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。
例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在Ｏ．２５ｕｍ。
目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。
纳米材料的合成和表征方法技巧
纳米材料的合成和表征方法技巧纳米材料是一种尺寸在1到100纳米之间的材料，具有独特的物理、化学和生物学性能。
纳米材料的合成和表征方法对于研究其性质和应用具有重要意义。
本文将探讨几种常见的纳米材料合成和表征方法技巧。
一、溶剂热法溶剂热法是一种常用的纳米材料合成方法，通过在高温、高压条件下进行反应，使反应物溶解在溶剂中，并逐渐形成纳米颗粒。
该方法具有反应温度和时间可控、纳米颗粒尺寸可调的优点。
在合成纳米材料的过程中，选择合适的溶剂是关键。
通常选择的溶剂应具有较高的沸点和相对较低的相对极性，具有适当的溶解性和稳定性。
常用的溶剂有乙二醇、正庚烷、N,N-二甲基甲酰胺等。
在溶剂热法中，合成剂和溶剂必须在密封容器中加热。
在合成过程中，根据不同的反应需求，可采用不同的加热方式，如水浴加热、电子源加热或高压反应釜。
二、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种通过溶胶的凝胶化过程得到纳米材料的方法。
其基本原理是先制备溶胶，然后使其凝胶化。
凝胶形成后，通过干燥、热处理等方法，可以得到纳米颗粒。
在凝胶制备过程中，常用的溶胶剂有水、醇类、酸、氨等。
通过调节溶胶剂的性质和浓度，可以控制纳米颗粒的形貌和尺寸。
需要注意的是，溶胶凝胶法中的凝胶化过程对于纳米颗粒的形成至关重要。
凝胶化一般通过化学反应或物理交联实现，如水解反应、凝胶离子交换等。
三、X射线衍射（XRD）表征X射线衍射是一种常用的纳米材料表征方法，可用于分析物质的结晶性和晶格参数。
通过测量材料对入射X射线的散射角度和强度，可以推断出材料的晶体结构和晶粒尺寸。
X射线衍射实验通常使用X射线衍射仪进行。
在实验过程中，需调整X射线的入射角度和测量角度，使得出射光束和检测器的位置最佳。
同时，需选取合适的X射线波长和强度，以提高衍射信号的强度和质量。
通过对X射线衍射谱的分析，可以得到纳米材料的结晶度、晶粒尺寸、晶面方位和晶格畸变等信息。
这些信息有助于了解纳米材料的物理性质和结构特征。
四、透射电子显微镜（TEM）表征透射电子显微镜是一种常用的纳米材料表征方法，可提供纳米级别的材料结构、形貌和晶体结构等信息。
纳米材料的制备与表征
纳米材料的制备与表征纳米材料是指颗粒尺寸在纳米尺度（1 nm = 10^-9 m）范围内的物质，具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的制备与表征是纳米科学与技术的关键环节，它们决定了纳米材料的性能和应用。
一、纳米材料的制备技术纳米材料的制备技术包括物理法、化学法和生物法等多种方法。
物理法利用物理原理来制备纳米材料，如凝固法、气相法等。
凝固法通过快速凝固来制备纳米材料，其中最常见的方式是溶液凝胶法。
气相法则通过在高温条件下使气体变为固体来制备纳米材料。
化学法则是利用化学反应来制备纳米材料，如溶胶凝胶法和溶剂热法等。
溶胶凝胶法是将溶胶中的成分进行聚集形成凝胶，再通过热处理使凝胶形成纳米材料。
溶剂热法则是将溶剂中溶解的物质通过热分解或沉淀来制备纳米材料。
生物法是利用生物体或生物大分子来合成纳米材料，如生物合成法、基因工程法等。
生物合成法通过细菌、酵母、植物等生物体产生的代谢产物合成纳米材料，基因工程法则是通过基因技术改造生物合成纳米材料。
二、纳米材料的表征技术纳米材料的表征技术是研究纳米材料中结构、形态和物性的关键手段。
常用的纳米材料表征技术包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等。
透射电子显微镜是一种观察纳米材料内部结构的高分辨率显微镜。
它利用电子束通过样品，可以观察到纳米尺度下的原子排布、晶体结构等信息。
扫描电子显微镜则是用来观察纳米材料表面形貌的显微镜，它通过扫描样品表面的电子束反射信号来形成显微图像。
X射线衍射则是一种用来研究纳米材料晶体结构的方法，通过测量材料对入射X射线进行衍射的角度和强度信息，可以得到材料的晶体结构和晶胞参数等信息。
拉曼光谱是一种分析纳米材料分子振动和晶格振动的方法，通过测量样品在激发光照射下产生的散射光谱，可以获得纳米材料的分子结构和晶格结构等信息。
三、纳米材料的应用纳米材料的独特性质使其在多个领域具有广泛的应用前景。
纳米功能材料的制备与表征
纳米功能材料的制备与表征近年来，纳米技术发展日新月异，纳米材料的制备与应用也得到了广泛的关注。
纳米功能材料的制备与表征是纳米科技中不可缺少的环节，在纳米科技的各个领域中都有着重要的应用。
今天，我们就一起来了解一下纳米功能材料的制备与表征的相关知识。
一、纳米功能材料的制备方法在制备纳米功能材料时，通常需要通过一些特殊的方法来实现纳米级精度。
其中，主要有以下几种方法：1. 物理制备方法物理制备方法是指通过物理手段来制造纳米材料，主要包括机械法、热处理法、蒸发法、溅射法等。
机械法是指通过机械力将材料切割成纳米级别的微粒。
常用的机械制备方法有球磨法、流化床法等。
热处理法是指将材料在高温下进行一系列的热处理，使其形成纳米级别的颗粒。
常用的热处理方法有高温还原法、热分解法等。
蒸发法是指将材料在真空条件下蒸发成薄膜，然后使用一些特殊的手段将其压缩成纳米级别的颗粒。
常用的蒸发法有电子束蒸发法、磁控溅射法等。
溅射法是指将材料放置在真空室中，在电子束或离子束的轰击下，使其形成纳米级别的颗粒。
常用的溅射法有磁控溅射法、光致发光溅射法等。
2. 化学制备方法化学制备方法是指通过化学反应来制备纳米材料，主要包括沉淀法、胶体溶胶法、微乳液法等。
沉淀法是指通过化学反应将材料溶液中的金属离子还原成金属颗粒，形成纳米级别的粒子。
常用的沉淀法有化学沉淀法、共沉淀法等。
胶体溶胶法是指在液相中制备纳米颗粒，主要通过控制反应条件来控制颗粒的大小和形态。
常用的胶体溶胶法有溶胶凝胶法、微乳液法等。
微乳液法是指在反应体系中加入表面活性剂，形成微胶团来控制粒子的大小和形态。
常用的微乳液法有水合胶体微乳液法、反应交替微乳液法等。
二、纳米功能材料的表征方法在研究纳米材料的表征时，常采用一些特殊的方法来观察其物理化学性质和结构特征。
其中，主要采用以下几种方法：1. 电子显微镜电子显微镜是一种用来观察纳米材料的表面形貌和结构的仪器。
主要包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等。
纳米材料制备与表征
1994—2002年：纳米组装体系，人工组装合 成的纳米结构材料体系的研究
2002年—：单个纳米粒子及纳米结构体系的 性能测试，合成基础上的纳米器件的构筑
第二节 纳米材料的合成
• 纳米相材料的合成 物理合成方法：球磨和机械合金化工艺、等 离子电弧合成、激光合成技术、磁控溅射技 术等
成路线的设计与选择及合成途径与方法 的改进、创新
合成中的机理探讨 产物分离问题
第一节 纳米材料的概念
• 纳米级：传统指尺寸<100nm
• 纳米材料—纳米相材料、纳米结构材料 纳米相材料：纳米粒子 纳米结构材料：
• 纳米材料发展的三个阶段： 1990年以前：纳米相材料的实验室制备、研究、 评估、表征的方法，纳米材料特殊性能的探索
化学合成方法：沉淀法、微乳液法、Sol-gel技 术、水（溶剂）热法、化学气相沉积技术等
• 目前研究：通过大量寸大小、形态、表 面结构等—达到控制性能的目的
第三节 纳米材料的表征
• 纳米粒子尺寸大小的评估
电镜观察（SEM, TEM) X射线衍射线宽法（Scherrer公式） 比表面积法 X射线小角散射法 拉曼散射法 光子相关光谱法 激光粒度分布
纳米材料制备与表征
第一章 绪论
• 原子水平材料：纳米相材料和纳米结构 材料
• 纳米技术是基于物质结构的最基本单元 进行一个原子接一个原子的设计和制造 新材料，目的是通过原子级的操纵实现 对材料性能的控制和改进
• 纳米材料的基础—合成（传统的合成、 制备、组装）
• 合成的研究内容： 具有一定结构和性能的纳米材料的合
• 主要期刊： J. Am. Chem. Soc., Angew Chem (国际版） Adv. Mater., Nano Lett., Chem. Mater., J. Mater. Chem. J. Phy. Chem. C, Langmuir, Crystal Growth Des.
纳米材料详细知识
自20世纪80年代纳米科技诞生以来，纳米材料的研究与应用 得到了迅速的发展。随着科技的进步，人们已经能够制备出 各种形貌、结构和性能的纳米材料，并探索其在各个领域的 应用潜力。
纳米材料分类及特点
分类
根据维度的不同，纳米材料可分为零维（如纳米颗粒、原子团簇等）、一维 （如纳米线、纳米管等）、二维（如纳米薄膜、纳米片等）以及三维（如纳米 多孔材料、纳米复合材料等）。
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08
纳米材料安全性问题及挑 战
纳米材料对人体健康影响
呼吸系统
纳米材料的小尺寸使其易于 进入肺部，可能导致肺部炎
症、纤维化等病变。心血管系统 Nhomakorabea纳米材料可能通过血液循环 系统进入心脏，引发心肌损 伤、血管炎等心血管疾病。
神经系统
纳米材料可能通过血脑屏障 进入中枢神经系统，对神经 元和胶质细胞产生毒性作用 ，导致认知障碍、行为异常 等神经毒性表现。
量子点和量子线的特性
量子点和量子线具有独特的电子结构和光学性质，如量子限制效应和库仑阻塞效应等，使 得它们在光电器件和量子计算等领域具有潜在应用价值。
04
纳米材料表征技术
显微镜表征方法
1 2 3
扫描电子显微镜（SEM） 利用电子束扫描样品表面，通过检测样品发射的 次级电子或反射电子成像，观察纳米材料的形貌、 尺寸和分布。
量子尺寸效应和隧道效应
量子尺寸效应
当纳米材料的尺寸接近或小于某一特征长度（如电子的德布罗意波长、超导相干长度等） 时，材料的电子结构、光学性质和磁学性质等将发生显著变化。
隧道效应
纳米材料中电子在势垒中的贯穿能力增强，使得一些在宏观尺度下不可能发生的物理现象在 纳米尺度下得以实现，如扫描隧道显微镜（STM）的工作原理。
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20卷6期 结 构 化 学 （JIEGOU HUAXUE ） Vol.20, No.6 2001.11 Chinese J. Struct. Chem. 425~438［综合评述］ 纳米材料的概述、制备及其结构表征蔡元霸① 梁玉仓（结构化学国家重点实验室，中国科学院福建物质结构研究所, 福州350002）纳米材料在电子、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要应用而引起人们的高度重视。
本文从以下3个方面加以论述。
一、纳米材料的概述：从分子识别、分子自组装、吸附分子与基底的相互关系、分子操作与分子器件的构筑，并通过具体的例证加以阐述，包括在STM 操作下单分子反应；有机小分子在半导体表面的自指导生长；多肽-半导体表面特异性选择结合；生物分子/无机纳米组装体；光驱动多组分三维结构组装体；DNA 分子机器。
二、纳米材料的若干制备方法和结构表征方法：制备方法包括：物理的蒸发冷凝法，分子束外延法（MBE ），机械球磨法，扫描探针显微镜法（SPM ）。
化学的气相沉淀法（VCD ），液相沉淀法，溶胶-凝胶法（Sol-gel ），L-B 膜法，自组装单分子层和表面图案化法，水热/溶剂热法，喷雾热解法，样板合成法或化学环境限制法及自组装法。
三、若干结构表征方法包括：X-射线法（XRD ），扩展X 射线精细结构吸收谱（EXAFS ），X-射线光电子能谱（XPS ），光谱法，扫描隧道显微镜/原子力显微镜（STM/AFM ）和有机质谱法（OMS ）。
关键词：纳米制备，自组装，结构表征， 纳米器件 ２００１－０３－１４收到； ２００１－１０－１６接受 ①通讯联系人 １ 纳米材料概述： 所谓纳米材料，指的是具有纳米量级（1~100 nm ）的晶态或非晶态超微粒构成的固体物质。
纳米材料真正纳入材料科学殿堂应是德国科学家Gleiter 等[1] 于1984年首用惰性气体凝聚法成功地制备了铁纳米微粒，并以它作为结构单元制成纳米块体材料。
由于纳米材料具有显然不同于体材料和单个分子的独特性能——表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等及它在电子、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要应用而引起人们的高度重 视[2]。
1988年美国科学家 Cram [3] 和法国科学家 Lehn [4] 在诺贝尔领奖会上发表了演说，他们分别以《分子的主体・客体和它们复合物的设计》和《超分子化学范围和展望——分子、超分子和分子器件》为题，论述了他们在超分子化学研究领域所取得成就和展望。
1990年 Lehn [5] 又发表了《超分子化学展望——从分子识别走向分子信息处理和自组织作用》。
他们指出生物体内反应、输运和调节的第一步就是分子识别。
它定义为底物被给定受体选择并结合而形成超分子结构的过程。
这是主/客体分子之间有选择、有目标的结合；是结构明确的分子间相互作用模式。
这种结合还要求受体分子与所要键合的底物分子在立体空间结构和电荷特征上的互补性以及为了适合其功能上要求所必须遵循的刚性和柔性平衡原则。
因为受体结构稳定性需要刚性分子结构，但识别过程中的变换、调控、协同及变构则需要一定的柔性。
这对生物体系尤为重要。
从分子识别引导426 结 构 化 学（JIEGOU HUAXUE）Chinese J. Struct. Chem. 2001 Vol. 20到分子自组装，对生物体系建立和生物特性产生的过程起着非常重要作用。
所谓分子自组装，是指在平衡条件下通过非共价相互作用自发缔合形成稳定的、结构完整的超分子的过程。
分子自组装普遍存在于生物体系之中，是复杂的生物结构形成基础；是结构生物化学研究中心课题。
这种自组装的概念、原理和方法已成为纳米化学和分子器件的最活跃课题。
自从1981年Binnig和 Rohrer发明了扫描隧道显微镜(STM)并于1986年获得了诺贝尔奖以来，人们更把这一技术与分子识别、自组装技术、生物技术、光电技术和微制造技术结合起来，为单分子科学、纳米电子学和纳米生物学等新学科生长开辟了新的途径。
STM的发明为人们直观地了解纳米范围0.1~100nm 的原子分子世界。
并进而操纵原子、分子，使其功能化。
Hla等[6]利用STM针尖，诱导操作个别分子使碘化苯离解成碘和苯游离基，然后再使2个苯游离基缔合成二联苯分子。
Lopinski等[7]利用 STM从覆盖着氢原子的Si（100）面上移去个别氢原子，这使得苯乙烯有可能结合到由于脱氢而生成的Si-悬挂键上。
在悬挂键位置上开始反应后，由于Si （100）面的各向异性使得氢原子的抽提优先地发生在邻近硅二聚体位置上。
接着另1个苯乙烯分子就吸附到新生的硅的悬挂键上，于是导致沿着硅二聚体列阵一侧一维线的生长。
其最长线可达130 Å，对应于34个苯乙烯吸附位置。
由于晶体硅衬底决定着分子线取向和这些线的分子间隔，因此原则上这一过程允许并列制备同等复杂的功能结构材料。
Soong等 [8] 制造了装有生物分子马达的无机纳米器件，但要把F I-ATP合成酶和纳米制造机械系统集成起来，要受到无机/有机介面即接触化学、粘附力和材料相容性的严重挑战。
实验表明能够实现这种无机/有机结合的功能性纳米机械装置。
该系统是以ATP为能源的杂化有机/无机器件。
它包含3个部分，即工程制造的基片，F I-ATP合成酶生物分子马达和制备的纳米推进器。
纳米推进器由ATP启动并由叠氮化钠所制动。
F I-ATP酶分子直径约8nm、长约14nm，能产生80~100PN.nm转动力矩。
它相当于目前可生产的纳米机结构。
产生结构明确的组成细胞方法，对细胞聚集区有潜在应用。
这包括把细胞作为传感器的分析系统；作为代谢、信号传输反射、毒理学等细胞-细胞相互作用的生物物理的基础研究系统以及细胞间的吸着、生长、发育系统。
Holmlin [9] 等应用光驱动微制造技术，提供含有细胞（包括红细胞和淋巴细胞）和修饰/未修饰聚苯乙烯微球组成具有2维和3维结构的细胞列阵。
由于这些细胞表面含有多重的低聚糖，其末端为N-乙酰基葡糖胺(GleNAc)和N-乙酰基神经氨糖酸(NeuAc)，这些糖在需要生物特异粘接时，可提供结构明确配体。
修饰聚苯乙烯微球是指把聚苯乙烯微球共价连接到WGA（小麦胚芽凝集素），它是一种结构明确二聚的外源凝聚素，能识别GleNAc和NeuAc。
这样天然细胞和人造微球的联接，就有2种机制：即生物特异相互作用（根据分子识别）机制和非生物特异相互作用机制（包括氢键、疏水相互作用、静电相互作用等）。
光驱动微制造就是应用光镊子的聚焦光束，来固定、定向和移动透明的对象（其先决条件是要求材料对光是透明的，且它的折射率大于周围介质。
）使细胞和微球接触并控制得到各种几何形状组装体。
例如由4个红细胞、3个桥微球和2个端微球粘成的线形列阵等各种构型复合体。
指导纳米元件组装成可控的复杂的结构,推动着组装方法发展，而模拟和探索生物系统固有的识别能力和其相互作用机制不失是一条有效途径。
Whaley [10]等提出了组合噬菌体显示信息库（Combinatorial phage-display libraries ）法，可用于评价肽与系列半导体表面的特异性结合能力。
这依赖于结构类似材料的晶体取向和其组成。
噬菌体表面显示信息库，是基于随机多肽DNA的组合库（每个肽含有12个氨基酸），融合到噬菌体M13的外壳蛋白基因PIII的编码序列中，转染大肠杆菌，建成一个在噬菌体颗粒表面显现各种不同的多肽。
显示随机多肽的噬菌体，经一定选择方法可富集改变结合活性突变体，从而选到性能更好的活性多肽。
No.6 蔡元坝等：纳米材料概述和制备及其结构表征 427实验给出了5个不同的单晶半导体：GaAs(100), GaAs(111)A, GaAs(111)B, InP(100)和Si(100).这些衬片可提供肽—衬底相互作用的系统评价。
那些成功地连接到特定晶体的蛋白质序列，从晶体表面洗提出，放大106倍,然后再在更严格条件下与衬底再反应。
这一过程重复数次以选择对衬底最特异结合的噬菌体。
经过第3、第4、第5轮噬菌体选择，晶体一特异噬菌体被分离出并对其DNA序列化。
这种能够识别并结合到不同半导体表面的肽的设计为形成生物分子器件提供可能性。
例如驱动细胞运动的马达蛋白，它可组装电子的或其它无机结构如上文提到的ATP合成酶驱动的纳米级金属转子。
Satishkumar[11] 等通过裂解金属有机前体—二茂镍和噻吩，成功地制备了Y型结碳纳米管。
这种复合三点的碳纳米管，能够把不同直径和手征性的碳纳米管联接起来。
隧道电导测量表明，这种Y型结碳纳米管象一个结二级管（junctiondiode），其I----V特征曲线对零偏压是反对称的。
有报道，当电子通过 1 nm的金丝导线时，其速度要比穿越大的金丝线大几个数量级。
对电子器件来说，电子速度是至关重要的。
用电子束辐照薄的金膜，使它挥发变成金丝，当金丝薄至约为 1 nm时，再用透射电子显微镜和扫描隧道电镜成象观察，发现原子自组织成蜂窝状管。
在每一个管中原子绕着金丝的轴排列成螺旋卷。
这一结构与碳纳米管相似。
化学家似乎对分子自组装情有独钟，通过自组装，人们已经创造各种样式奇异的纳米结构的格子、管、笼、线。
这些分子笼可作为存储、输送不稳定药物分子，也可作为化学反应的坩埚，作为生成各种纳米级分子的模板。
有人设想既然有机分子和高聚物在溶液中可以形成层状、球状、盘状、管状等丰富超分子结构，那么处于界面的分子，由于受基底的二维空间影响，其分子组装时将处于时间和空间的受限状态，因此有理由推测界面分子组装有可能为产生有序规则结构提供一种新方法。
可以设想由界面分子组装，来构造模式化表面以突破传统光刻方法的尺寸限制。
已有报道气/液界面超分子构筑、树状分子化学吸附和两亲性分子的表面集聚3种方法[12]在构筑表面图案化的成功尝试。
Turke 等[13] 设计了既作结构材料又作燃料的DNA机器，机器由3条DNA链组成碱基配对（A-T和C-G）的镊子。
这个镊子可借助燃料DNA的辅助链而被关闭或打开，每次循环结果就产生双螺旋DNA的废弃产物。
分子镊子由A、B、C低聚核苷酸按照碱基配对杂化生成的。
A、B、C链分成功能不同1区和2区，A链的A1序列和B链的B1区互补，A链A2序列区和C链C1区互补。
B、C 链除与A链相杂化外，尚有未杂化的悬挂着的B链和C链部分，当辅助关闭链F，引进系统时它可与上述B、C链悬挂端相杂化从而使镊子关闭；F＿打开链，它可从镊子拆卸F 链，这通过F链的伸出部分相杂化并以生成F F＿双螺旋链作为废弃产物而使镊子打开。
A链的3端和5端分别用染料分子TET 和TAMRA加以标记，当TET用Ar离子激光器的514.5nm线激发时，有发射波长为536nm的荧光出现。