1纳米材料的神奇特性及其广阔的应用前景
纳米科技与材料纳米材料的特性与应用
纳米科技与材料纳米材料的特性与应用纳米科技与材料：纳米材料的特性与应用纳米科技是指在纳米尺度下研究和应用材料，其中纳米材料是纳米科技的核心之一。
纳米材料具有特殊的结构和属性，因此在各个领域都具有广泛的应用前景。
本文将重点探讨纳米材料的特性及其应用领域。
一、纳米材料的特性纳米材料具有以下几个主要特性：1. 尺寸效应：当材料的尺寸缩小到纳米级别时，其性能表现会与宏观尺寸的材料有显著差异。
例如，纳米材料的比表面积相对更大，导致更多的原子或分子暴露在表面上，因此纳米材料具有更高的反应活性。
2. 量子效应：在纳米尺度下，由于粒子的量子行为显著影响了材料的电、磁、光等性能，从而产生新的特性。
例如，纳米材料的电导率、光学性质和磁性可能与宏观尺寸材料截然不同。
3. 界面效应：界面是纳米材料中不可忽视的因素之一。
纳米材料的界面与周围环境之间的相互作用对其性能具有重要影响。
界面性质的调控可以改变纳米材料的导电性、磁性和光学性能等。
4. 热力学效应：纳米材料由于其特殊的表面性质，可能造成不稳定的热力学状态，导致一系列与热力学平衡相关的现象发生，如相变温度的变化、熔点降低等。
二、纳米材料的应用领域1. 电子领域：纳米材料在电子器件中的应用正日益重要。
例如，纳米颗粒可以用于制备高效的太阳能电池；纳米线可以用于制作柔性电子器件；纳米薄膜能够改善电子器件的导电性能。
2. 光学领域：纳米材料具有特殊的光学性质，广泛应用于光学器件制备和光学传感器等领域。
例如，纳米粒子的表面等离子共振效应使其具有优异的荧光性能，可用于生物分析和生物成像。
3. 医学领域：纳米材料在医学领域有着广泛的应用前景。
纳米载体可以用于药物的传输和靶向给药；纳米生物传感器能够检测和监测生物分子；纳米材料也可以用于修复组织和组织工程等。
4. 能源领域：纳米材料在能源转换和储存领域有着重要应用。
纳米材料的高比表面积、导电性和导热性能使其成为高效能源器件的理想选择。
纳米材料的特性及其在各领域中的应用
纳米材料的特性及其在各领域中的应用摘要：纳米材料是21世纪最有前途的新型材料之一，具有很多独特而优异的性质，在很多领域得到了广泛应用。
本文阐述了纳米材料的基本特性，包括表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应等，介绍了纳米材料在各个领域中的应用，并对其未来发展趋势进行了分析。
关键词：纳米材料特性应用纳米科技是21世纪快速发展的主流科技之一，交叉性、综合性很强，在国民经济和科学技术等方面有着广阔的应用前景。
纳米材料是纳米科技发展的基础，被称为“二十一世纪新材料”，在很多领域都有广泛的应用价值，成为人们目前研究的重点领域之一。
纳米材料基本组成单元的尺寸在1～100纳米范围内，而且基本单元至少有一维处于纳米尺度范围，同时具有常规材料不具备的优异性能[1]。
纳米材料特殊的力学、光学、电学、磁学、热学等特性，已经在当前高速发展的各个科技领域中得到了广泛应用，产生了巨大的经济效益和社会影响。
本文阐述了纳米材料的基本特性，介绍了纳米材料在各个领域中的应用，并展望了其未来发展趋势。
一、纳米材料的特性1.表面效应表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的减小而急剧增大的现象[2][3]。
由于表面原子数增多，表面能高，原子配位数不全，存在严重的缺位状态，很不稳定，活性极高，极易与其他原子结合，从而产生一些新颖的效应。
如利用这一特性，金属超微颗粒可以作为新一代具有高催化活性和产物选择性的催化剂。
2.量子尺寸效应当粒子的尺寸小到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象就是量子尺寸效应[4][5]。
相邻电子能级EF为费米能级。
对于大粒子或宏观物体包含无限个原子，即宏观物体的能级间距几乎为零，即能级是连续的；而对于纳米粒子而言，其包含的原子数十分有限，N值很小，于是δ就有一定的数值，即能级是分裂的，呈现为离散能级。
因此，当能级间距大于热能、磁能、光子的能量等时，就要考虑量子尺寸效应，导致纳米粒子与宏观物体的特性显著不同。
纳米材料在材料科学领域的应用与前景展望
纳米材料在材料科学领域的应用与前景展望引言：纳米科技是21世纪最具前沿性和潜力的科学领域之一。
作为一种研究和应用纳米尺度下物质特性的学科，纳米科学与材料科学有着密切的联系。
纳米材料以其独特的尺度效应和特殊的物理、化学性质，正在广泛应用于材料科学领域。
本文将介绍纳米材料在材料科学中的应用，同时展望其未来的发展前景。
纳米材料在材料科学中的应用：1. 纳米材料在材料强度方面的应用纳米材料具有较大的比表面积，优异的机械性能以及高度的韧性，这使得其在材料强度方面的应用得到广泛关注。
纳米材料可以用于制备高性能复合材料，提高材料的强度和硬度，广泛应用于航空航天、汽车工程和建筑领域等。
例如，添加纳米颗粒的金属基复合材料可以提高材料的硬度、强度和耐磨性。
2. 纳米材料在催化领域的应用纳米材料因其特殊的表面和界面效应，具有优异的催化性能，成为催化领域的重要研究对象。
纳米材料催化剂可以加速化学反应的速率，提高催化反应的选择性和效率。
纳米金属、纳米金属氧化物和纳米有机材料等纳米催化剂已成功应用于电池、燃料电池、化学传感器和环境保护等领域。
3. 纳米材料在能源领域的应用能源是当前全球关注的热门领域之一，纳米材料在能源领域的应用前景巨大。
纳米材料可以应用于太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源转换和储存设备中，以提高能量的转化效率和储存性能。
此外，纳米材料也被应用于节能材料的研究和开发，如纳米涂层材料可以降低建筑物的热传导，提高能源利用效率。
4. 纳米材料在生物医学领域的应用纳米材料在生物医学领域的应用是一个新兴领域，吸引了广泛的关注。
纳米材料具有特殊的表面活性和生物相容性，可用于制备生物传感器、药物递送载体和组织工程材料等。
纳米材料可以通过改变其表面性质和结构，实现对生物分子的高灵敏度检测和定向药物输送。
此外，纳米材料还有望应用于疾病诊断和治疗等领域。
纳米材料在材料科学领域的前景展望：1. 纳米材料的可控合成与制备技术发展纳米材料的性能取决于其形貌、尺寸和结构等因素。
纳米材料的优点
纳米材料的优点纳米材料是一种具有纳米级尺度特征的新型材料，其在材料科学领域具有独特的优点。
首先，纳米材料具有较大的比表面积，这使得其在催化、吸附等领域具有很大的应用潜力。
其次，纳米材料具有优异的力学性能，比如纳米碳管具有极高的强度和韧性，可以被广泛应用于材料强化领域。
此外，纳米材料还具有良好的光学、电学、热学性能，可以被应用于光电子器件、传感器等领域。
另外，纳米材料还具有很好的可调控性，可以通过改变其尺寸、形貌等参数来调控其性能，满足不同领域的需求。
纳米材料的优点之一就是其较大的比表面积。
由于纳米材料的尺寸较小，其比表面积往往比同种材料的微米级颗粒大上几个数量级，这使得纳米材料在催化、吸附等领域具有很大的优势。
以纳米金属为例，由于其比表面积大，可以提高其与反应物质接触的机会，从而提高催化效率。
而对于吸附材料来说，较大的比表面积也意味着其可以吸附更多的目标物质，具有更好的吸附性能。
因此，纳米材料在环境治理、能源开发等领域有着广泛的应用前景。
其次，纳米材料具有优异的力学性能。
以纳米碳管为例，由于其具有纳米级的尺度特征，其在力学性能上表现出了极高的强度和韧性。
这使得纳米碳管可以被广泛应用于材料强化领域，比如制备高强度、高韧性的复合材料。
此外，纳米材料还具有优异的导热性能，在热管理领域也有着广泛的应用前景。
另外，纳米材料还具有良好的光学、电学、热学性能。
以纳米颗粒为例，由于其尺寸与光学波长相当，其在光学性能上表现出了很强的尺寸效应，具有很好的光学性能。
这使得纳米颗粒可以被应用于光电子器件、传感器等领域。
而对于电学和热学性能来说，纳米材料也具有很好的性能，可以被应用于电子器件、热管理器件等领域。
最后，纳米材料还具有很好的可调控性。
由于纳米材料的尺寸、形貌等参数可以被精确控制，因此其性能可以被精确调控，满足不同领域的需求。
比如，通过调控纳米颗粒的尺寸，可以调控其光学性能；通过调控纳米碳管的形貌，可以调控其力学性能。
纳米材料的应用和前景
纳米材料的应用和前景
纳米技术伴随着现代科技的飞速发展，已经成为当今最具有活力和应用前景的研究领域之一。
随着生命科学、材料科学、信息科学等领域对纳米技术的需求日益增加，纳米材料的应用和前景也越来越广阔。
首先，纳米材料的应用在生物医学领域逐渐成为研究热点。
纳米材料因其尺寸小、表面积大等特殊性质，能够更好地与生物体相互作用，面向生物医学领域设计新型材料已经成为研究热点。
纳米药物传输系统、纳米医疗诊断器材等等都是利用纳米技术的改进特性来实现的。
其次，在材料科学领域，纳米材料的应用越来越广泛。
与传统的材料相比，纳米材料具有更好的机械强度、化学稳定性和高温耐受性，因此它们能够在环境和能源领域、汽车和飞行器这样的高技术领域、建筑和消费品的制造等方面提供更好的性能和可持续性。
此外，纳米材料在信息科学领域也具有广泛的应用。
纳米材料的尺寸也是现代电子元素非常之小的关系之一，因此，纳米材料被广泛使用在制造微型芯片、纳米电路、光电器件等等上。
最后，纳米材料的未来还有许多未知的潜力。
作为一个非常新的领域，纳米材料的研究与应用还有很多未知领域需要探索。
例如，纳米材料在新能源领域、环保技术等领域的潜能将会被更广阔地发掘和利用。
总的来说，纳米材料的应用和前景有着广泛的展望。
纳米技术将随着时代进步，推动着科技进步和社会进步。
纳米材料的特殊性质注定它在当今科技领域发挥重要作用。
我们可以预见，随着科技的不断进展，纳米材料未来的应用领域将会更加广泛，我们也将会看到纳米技术为人类带来更多的便利和好处。
纳米材料的主要应用
纳米材料的主要应用
纳米材料是指尺寸在纳米级别的材料，具有独特的物理、化学和生物性质。
由于其独特的性质，纳米材料在多个领域中得到了广泛的应用。
在能源领域中，纳米材料可以作为高效的催化剂、电池材料和太阳能电池材料。
例如，纳米颗粒可以提高催化反应速率，降低反应温度，有效地利用能源。
此外，纳米材料还可以用于制造高效的燃料电池和太阳能电池。
在医学领域中，纳米材料具有良好的生物相容性和低毒性，因此被广泛应用于生物医学领域。
例如，纳米材料可以用于制造药物载体、诊断试剂和生物传感器等。
此外，纳米材料还可以用于制造纳米机器人，对生物体进行精细治疗。
在材料领域中，纳米材料可以用于制造高强度、高韧性和高导电性的材料。
例如，纳米材料可以用于制造高性能的磁性材料、超硬材料和高温材料等。
此外，纳米材料还可以用于制造纳米涂层，提高材料的耐腐蚀性和抗氧化性。
总之，纳米材料具有广泛的应用前景，是一个备受关注和研究的领域。
未来，随着纳米技术的进一步发展，纳米材料将在更多领域中得到应用。
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纳米材料的特性
纳米材料的特性
纳米材料具有许多独特的特性，这些特性使其在各种领域中都具有广泛的应用前景。
以下是一些常见的纳米材料特性：
1.尺寸效应：纳米材料的尺寸通常在纳米级别，相比于宏观材料，其尺寸效应显著，导致其性能和行为发生变化。
例如，纳米颗粒的大比表面积可以增强其化学反应活性和光学性能。
2.表面效应：纳米材料的表面积与体积之比较大，因此表面效应对其性质具有显著影响。
例如，纳米材料的表面能、吸附性和电荷分布等表面特性与宏观材料不同。
3.量子效应：在纳米尺度下，量子效应开始显现，如量子限制效应、量子点效应等，这些效应导致纳米材料在光学、电学和磁学等方面表现出特殊的量子性质。
4.机械性能：纳米材料具有优异的力学性能，例如高强度、高硬度、高韧性等，这些性能使其在材料强化、纳米机械器件等方面具有重要应用价值。
5.光学性能：纳米材料的光学性能受到量子效应和尺寸效应的影响，表现出独特的光学特性，如量子点荧光、等离子体共振、表面增强拉曼散射等。
6.电学性能：纳米材料具有优异的电学性能，如高导电性、高介电常数、量子隧穿效应等，使其在电子器件、传感器、能源存储等领域具有广泛应用。
7.热学性能：纳米材料的热传导性能通常比宏观材料更好，这归因于其大比表面积和量子限制效应，因此被广泛应用于热界面材料、热导电器件等领域。
纳米材料的这些特性使其在材料科学、纳米技术、生物医学、电子器件等领域具有广泛的应用前景，对于推动科学研究和技术创新具有重要作用。
纳米技术的应用前景
纳米技术的应用前景纳米技术是一种研究物质在纳米尺度下的特性和应用的技术，它具有很高的科学和商业潜力，被认为是史上最具革命性的科技之一。
纳米技术在各个领域都有广泛的应用前景，包括材料科学、医学、能源、电子等。
本文将介绍纳米技术的应用前景，以及其对社会和经济的巨大影响。
第一部分：纳米材料的应用前景纳米材料是纳米技术的核心组成部分，其应用前景非常广泛。
首先，纳米材料可以改善传统材料的性能。
例如，通过控制纳米颗粒的尺寸和形状，可以改变材料的力学、光学和电学性质，使其具有更好的导电性、强度和透明度。
这种材料可以应用于电子、光电子、能源等领域，推动现有技术的进步和创新。
其次，纳米材料还可以应用于生物医学领域。
纳米粒子可以被用作药物传递系统，将药物精确地输送到人体的特定部位，从而增加疗效并减少副作用。
此外，纳米材料还可以用于生物成像技术，通过将纳米粒子标记在细胞或组织上，实现对生物体内部结构和功能的高分辨率成像。
纳米技术在医学治疗和诊断方面的应用前景非常广阔。
第二部分：纳米电子学的应用前景纳米电子学是纳米技术在电子领域的应用，其应用前景也非常广泛。
首先，纳米电子学可以促进电子设备的迷你化和微型化。
通过采用纳米材料和纳米结构，可以将更多的功能整合到微小的芯片上，实现更高的集成度和更低的功耗。
这将推动电子设备的发展，使其更加轻薄、便携和高效。
其次，纳米电子学还可以应用于新型显示技术的发展。
目前，纳米材料已经用于制造柔性显示屏和高分辨率显示屏，其具有更好的可曲性和更高的清晰度。
此外，纳米材料的光学性能也可以用于显示技术的创新，如全息投影、3D显示等。
纳米技术在显示领域的应用前景非常广阔。
第三部分：纳米能源的应用前景纳米技术在能源领域的应用前景也非常广阔。
首先，纳米材料可以用于提高电池和储能装置的性能。
例如，通过使用纳米材料作为电池的电极材料，可以提高电池的能量密度和循环寿命，使其具有更高的性能和更长的使用寿命。
此外，纳米材料还可以用于太阳能电池和燃料电池等能源装置，提高能源转换效率和可再生能源利用率。
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一、纳米材料的显著性质及其广阔的应用前景1.表面效应球型颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比。
随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应。
尤其是当物质的尺寸减小到纳米级，将引起表面原子数、表面积、表面能的迅速增加，引发物质化学活性、光学、热学和电学性质的改变。
这是因为表面原子的晶体场和结合能与内部原子的不同，表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性，易与其它原子相结合而稳定下来，具有很大的化学活性，从而使表面能大大增加。
纳米颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。
如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。
利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。
2.小尺寸效应当物质的体积减小时，将会出现两种情形：一种是物质本身的性质不发生变化，而只有那些与体积密切相关的性质发生变化，如半导体电子自由程变小，磁体的磁区变小等；另一种是物质本身的性质也发生了变化，当纳米材料的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，材料的磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化活性及熔点等与普通晶粒相比都有很大的变化，这就是纳米材料的体积效应，亦即小尺寸效应。
这种特异效应为纳米材料的应用开拓了广阔的新领域，例如，随着纳米材料粒径的变小，其熔点不断降低，烧结温度也显著下降，从而为粉末冶金工业提供了新工艺；利用等离子共振频移随晶粒尺寸变化的性质，可通过改变晶粒尺寸来控制吸收边的位移，从而制造出具有一定频宽的微波吸收纳米材料。
3.量子尺寸效应各种元素的原子具有特定的光谱线，如钠原子具有黄色的光谱线。
原子模型与量子力学已用能级的概念进行了合理的解释，由无数的原子构成固体时，单独原子的能级就并合成能带，由于电子数目很多，能带中能级的间距很小，因此可以看作是连续的，从能带理论出发成功地解释了大块金属、半导体、绝缘体之间的联系与区别，对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。
当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子尺寸效应。
例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比热亦会反常变化，光谱线会产生向短波长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。
因此，对超微颗粒在低温条件下必须考虑量子效应，原有宏观规律已不再成立。
4.宏观量子隧道效应材料中作为基本粒子之一的电子既具有粒子性，又具有波动性，这就是微观粒子的波粒二象性。
而量子隧道效应则是所有量子力学体系的基本特性之一。
纳米材料是一个典型的量子力学体系。
因此，宏观量子隧道效应将会成为未来微电子、光电子器件的基础，同时也限定了采用磁带磁盘进行信息储存的最短时间。
在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就会发生隧道效应而使器件无法正常工作。
理论预测表明，经典电路的极限尺寸大概为35 nm,而目前大规模集成电路的线宽已经达到70 nm。
科学家们已经成功研制出的单电子晶体管（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，并有望成为新一代计算机的基础。
在纳米领域，重要的研究工具STM（扫描隧道显微镜）的工作原理于这种效应有关。
5.介电限域效应随着纳米晶粒粒径的不断减小和比表面积不断增加，其表面状态的改变将会引起微粒性质的显著变化。
例如，当在半导体纳米材料表面修饰一层某种介电常数较小的介质时，相对裸露于半导体纳米材料周围的其它介质而言，被包覆的纳米材料中电荷载体的电力线更易穿过这层包覆膜，从而导致它比裸露纳米材料的光学性质发生了较大的变化，这就是介电限域效应。
当纳米材料与介质的介电常数值相差较大时，便产生明显的介电限域效应，此时，带电粒子间的库仑作用力增强，结果增强了电子-空穴对之间的结合能和振子强度，减弱了产生量子尺寸效应的主要因素——电子-空穴对之间的空间限域能，即此时表面效应引起的能量变化大于空间效应所引起的能量变化，从而使能带间隙减小，反映在光学性质上就是吸收光谱表现出明显的红移现象。
纳米材料与介质的介电常数相差越大，介电限域效应就越明显，吸收光谱红移也就越大。
近年来，在纳米Al2O3、Fe2O3、SnO2中均观察到了红外振动吸收。
6.库仑堵塞效应为了形象地解释什么是库仑阻塞现象(Coulomb blockade)，不妨首先考虑一种假想情况。
如果有一金属微粒与其周围外界在电学上是绝缘的，只有在特定的条件下电子才可能从外面隧穿进入该金属微粒。
当金属微粒的尺寸足够小时它与周围外界之间的电容C可小到l0^-16 F的量级．在这种条件下每当单个电子从外面隧穿进入金属散粒时(有时也称它为孤立的库仑岛)，它给库仑岛附加的充电能/Ce2( e为电子电荷)可以远远大于低温下的热运动能量kT(k为玻耳兹曼常数，T是绝对温度)。
这样就会出现一种十分有趣的现象：一旦某个电子隧穿进入了金属微粒，它将阻止随后的第二个电子再进入同一金属微粒。
因为这样的过程将导致系统总能的增加，所以是不允许发生的过程．这就是库仑阻塞现象。
很显然，只有等待某个电子离开库仑岛以后，岛外的另一个电子才有可能再进入。
这样利用库仑阻塞效应就有可能使电子逐个隧穿进出库仑岛，实现单电子隧穿过程。
库仑阻塞概念的提出最早可以追溯到1951年，Gorter等人为了解释颗粒状金属电阻随温度下降所表现出来的反常增加行为，假想材辩中每个金属微粒与其周围的微粒在电学上是绝缘的，栏互之间存在着隧穿势垒。
他们认为直接利用前面提到的库仑阻塞的简单概念，可以解释电阻反常增加的行为。
在提出库仑阻塞概念的36年以后，也即直到1987年，才在由两个微型金属隧穿结串联组成的系统上直接观察到电导的库仑阻塞振荡。
利用单电子现象中的库仑阻塞效应为基本工作原理已经设计和制造出多种单电子器件。
主要包括：单电子盒器件（观察单电子现象的极好样板，并且现在已经提出应用单电子盒作为量子比特(qubit)设想），单电子陷阱（克服了单电子盒器件没有记忆缺陷），单电子晶体管（克服了单电子盒器件不能负载直流电流的缺陷），单电子旋转门（可看作是单电子盒的两种推广组合），单电子泵（两个岛的单电子泵可看作是两个单电子盒通过隧道结连接在一起，包含三个隧道结和两个栅极），多隧道结电路。
单电子器件及其各种应用构成了电子学的一个新的领域——单电子学。
——《纳电子学》第五章单电子现象及器件7.特殊的光学性质当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。
事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。
尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。
由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。
利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。
此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
8.特殊的热学性质固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。
例如，金的常规熔点为1064C℃，当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时，则降低27℃，2纳米尺寸时的熔点仅为327℃左右；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒的熔点可低于100℃。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜观察金超微颗粒（直径为2nm），发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面体，二十面体等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。
在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。
9.特殊的磁学性质人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。
磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。
通过电子显微镜的研究表明，在趋磁细菌体内通常含有微小的磁性氧化物颗粒。
小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，当颗粒尺寸减小到20nm以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于6nm时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。
利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。
利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。
10.特殊的力学性质陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。
因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。
美国学者报道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。
研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。
呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。
至于金属一陶瓷等复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十分宽广。
另外，科学家可以利用纳米器件作用于生物体和人体，进行病毒控制、疾病治疗、器官再造、基因改造和生物克隆。
纳米电子器件、纳米光电子器件、纳米光子器件可以比微电子集成电路更高密度的集成，从而使在信息领域实现信号的更高密度记录、存储、显示和处理。
比目前计算机技术具有更高性能的智能工具在不远的将来将出现在人类世界的各个角落，整个人类的生活、劳动方式将发生比前三次工业革命更深刻的变革。