纳米材料研究及检测.
纳米材料的质量标准及检验方法
纳米材料的质量标准及检验方法纳米材料是一类具有特殊结构和性质的材料，其尺寸在纳米级别，纳米材料的质量标准和检验方法对于确保纳米材料的安全性和可靠性具有重要意义。
本文将就纳米材料的质量标准和检验方法进行探讨。
首先，纳米材料的质量标准主要包括物理性质、化学成分、纯度、微观结构、表面形貌等方面。
物理性质涉及到纳米材料的机械性能、热性能、电性能等等，包括硬度、延展性、导电性等指标。
化学成分则关注纳米材料中的元素及其含量，要求准确无误。
纯度是指纳米材料中的杂质含量，要求低于一定的标准值，以确保纳米材料的纯度。
微观结构是指纳米材料内部的组织结构，如晶体结构、晶粒尺寸等，需要通过显微镜等方法进行观察和分析。
表面形貌是指纳米材料表面的形态特征，如表面的光滑度、粗糙度等，需要通过扫描电子显微镜等方法进行分析。
以上几项指标都是纳米材料质量的重要衡量标准。
其次，纳米材料的检验方法与传统材料的检验方法有一定的差异。
由于纳米材料的尺寸处于纳米级别，一些传统的宏观检测方法难以进行有效的应用。
因此，针对纳米材料的特殊性，需要发展和采用一些特殊的检验方法。
对于物理性质的检验，可以利用一些特殊仪器设备进行测试，如纳米硬度计、纳米拉曼光谱仪、纳米热分析仪等。
这些仪器设备能够对纳米材料的物理性能进行定量分析。
对于化学成分的检验，可以利用一些化学分析方法进行检测。
传统的化学分析方法，如光谱法、质谱法、电化学法等都可以在一定程度上可以进行纳米材料的化学成分分析，但需要结合纳米材料的特点进行相应的改进。
对于纯度的检验，可以利用纳米材料的特殊性进行测试。
例如，可以利用扫描电子显微镜观察纳米材料的表面形貌，以确定其纯度。
还可以利用X射线衍射仪等仪器对纳米材料的微观结构进行表征，以确定杂质的存在情况。
总之，纳米材料的质量标准和检验方法是确保纳米材料安全可靠的重要环节。
由于纳米材料的特殊性，需要发展和采用一些特殊的检验方法。
随着纳米技术的迅猛发展，人们对纳米材料的质量标准和检验方法的研究和探索也将不断深入。
纳米材料的检测分析技术
分辨率较高，操作简单，但需要将样品进行镀金处理，且对生物样品有一定的损伤。
原子力显微镜技术
1
利用微悬臂上的一端针尖接触样品表面，通过检 测针尖与样品表面原子之间的相互作用力来获得 样品的形貌和成分信息。
2
可以观察纳米材料表面的原子级细节，对于研究 纳米材料的表面性质和界面行为具有重要意义。
02
可以检测纳米材料中的化学键振动和转动，从而推断出材料的
分子结构和化学组成。
可以用于表面增强拉曼散射(SERS)技术，提高检测灵敏度和分
03
辨率。
核磁共振技术
01
利用核自旋磁矩进行研究物质结构和化学键的检测技术。
02
可以提供分子内部结构和化学环境的信息，有助于了解纳米 材料的分子结构和化学组成。
通过对纳米材料的结构和 性能进行深入了解，为新 材料的研发提供指导和依 据。
评估环境影响
检测分析纳米材料在环境 中的分布、迁移和降解情 况，评估其对环境和生态 的影响。
检测分析技术的发展历程
起步阶段
成熟阶段
20世纪80年代初，随着纳米科技的兴 起，人们开始关注纳米材料的检测分 析技术。
21世纪初至今，检测分析技术不断优 化和完善，成为纳米科技领域的重要 支撑。
环境领域
用于水处理、空气净化和土壤 修复等。
医疗领域
用于药物输送、生物成像和癌 症治疗等。
电子信息领域
用于制造高性能计算机、电子 器件和光电器件等。
02
纳米材料检测分析技术概述
检测分析的目的和意义
确保产品质量
通过检测分析，确保纳米 材料的质量和性能符合预 期要求，保证产品的可靠 性和安全性。
医用纳米材料检测与评价标准
医用纳米材料检测与评价标准主要包括以下几个方面：
1.安全性评价：包括对纳米材料可能产生的毒性、生物相容性、
生物安全性等方面的评价。
这些评价通常涉及动物模型实验和体外细胞实验，以评估纳米材料对生物系统的潜在影响。
2.物理化学性质分析：包括对纳米材料的尺寸、形貌、表面性质、
稳定性等方面的分析。
这些分析通常使用现代分析技术，如透射电子显微镜、原子力显微镜、动态光散射等。
3.体外实验评价：用于评估纳米材料在体外环境中的生物效应，
如细胞毒性、细胞吞噬、细胞功能影响等。
这些实验通常使用各种细胞系或原代细胞进行。
4.体内实验评价：通过动物模型实验，评估纳米材料在体内的行
为和效果，包括药物传递、成像、治疗等方面的应用。
5.生物相容性和降解性评估：研究纳米材料与生物系统的相互作
用，以及其在体内外的降解性能。
这涉及到对纳米材料在体内的分布、代谢、排泄等方面的研究。
6.生产质量控制：确保医用纳米材料的质量和安全性，需要对其
生产过程进行严格的质量控制和管理。
这包括原材料的选取、生产工艺的优化、产品质量检测等方面的内容。
7.临床前和临床研究：在将医用纳米材料应用于临床之前，需要
进行充分的临床前和临床研究，以评估其安全性和有效性。
这些研究通常需要遵循相应的伦理和法规要求。
纳米材料在食品质量检测中的应用指南
纳米材料在食品质量检测中的应用指南随着科技的进步和人们对食品安全的关注度提高，食品质量检测变得越来越重要。
纳米材料作为一种具有独特性能的材料，在食品质量检测中的应用潜力巨大。
本文将介绍纳米材料在食品质量检测中的应用指南。
首先，纳米材料在食品质量检测中的应用主要体现在两个方面：传感器和包装材料。
一、纳米材料在传感器中的应用。
传感器是用来检测、测量和记录物理量、化学量或生物量等参数的一种设备。
纳米材料的特殊性能使其成为制作高灵敏度、高选择性和高稳定性的传感器的理想材料。
1. 纳米材料在食品安全检测传感器中的应用。
纳米材料在食品安全检测中的应用主要体现在快速检测环境中的致病菌、重金属离子和农药残留等。
通过利用纳米材料的特殊性能，如大比表面积、高化学活性和高灵敏度等，可以有效地提高食品安全的检测精度和速度。
例如，利用纳米金粒子制备的传感器可以对食品中的金属离子进行快速检测，同时还能够检测微生物污染。
纳米材料还可以用于检测食品中的农药残留，通过与农药分子的特异性相互作用，实现对农药残留的高效检测。
2. 纳米材料在食品质量检测传感器中的应用。
除了食品安全检测，纳米材料还可以用于食品质量检测中其他方面，如营养成分、品质指标和真伪鉴定等。
通过利用纳米材料的特殊性能，可以实现对食品中营养成分的快速检测，同时还能够准确测量食品中的品质指标，如pH值、含水量和维生素含量等。
此外，纳米材料还可以作为食品真伪鉴定的工具，通过与特定物质的相互作用，可以快速识别食品的真伪和质量。
二、纳米材料在包装材料中的应用。
纳米材料在食品包装材料中的应用有助于提高食品的保鲜性、防腐性和安全性。
1. 纳米材料在食品包装材料中的抗菌效果。
纳米材料具有抗菌活性，可以抑制食品中细菌和真菌的生长，从而延长食品的保鲜期。
例如，利用纳米银材料制备的包装膜可以起到抗菌作用，有效地防止食品变质和污染。
此外，纳米材料还可以通过光催化等机制，对食品中的有害物质进行降解，提高食品的安全性。
第六章 纳米材料检测及表征技术
5．纳米材料表面与界面分析
5.1 纳米材料表面与界面分析方法
分析对象： • 纳米薄膜材料 • 特别是固体材料 （元素化学态分析、元素三维分布分析以 及微区分析）
• 常用分析方法： X射线光电子能谱（XPS） 俄歇电子能谱（AES） 静态二次离子质谱（SIMS） 离子散射谱（ISS）
５０％ ４０％ ８％
纳米材料有以下性质。 4.1.1. 小尺寸效应 当纳米微粒尺寸与光波的波长、传导电子的德布罗意
波长以及超导态的相干长度或穿透深度等物理特征尺寸相当时，晶体周期性
的边界条件将被破坏，声、光、力、电、热、磁、内压、化学活性等与普通 粒子相比均有很大变化，这就是纳米粒子的小尺寸效应(也称体积效应)。 4.1.2. 表面与界面效应 纳米粒子由于尺寸小、表面积大、表面能高、位 于表面的原子处于严重的缺位状态，因此其活性极高，很不稳定，遇到其它 原子时很快结合，这种活性就是表面效应。 4.1.3. 量子尺寸效应 当微晶尺寸与德布罗意波长相当时，粒子中的电子
1.2.2.电镜观察粒度分析
• 最常用的方法，不仅可以进行纳米颗粒大 小的分析，也可以对颗粒大小的分布进行 分析，还可以得到颗粒形貌的数据。 • 扫描电镜 和 透射电镜 • 主要原理：通过溶液分散制样的方式把纳 米材料样品分散在样品台上，然后通过电 镜放大观察和照相。通过计算机图像分析 程序就可以把颗粒大小、颗粒大小的分布 以及形状数据统计出来。
1. X射线衍射(powder x-ray diffraction，XRD)
• x射线粉末物质衍射是鉴定物质晶相的有效手段。 可以根据特征峰的位置鉴定样品的物相。此外， 依据XRD衍射图．利用scherrer 公式，用衍射峰的半 高宽和位置(2θ)可以计算纳米粒子的粒径。几乎 所 有纳米材料的表征郁少不了x射线衍射方法。改进的x 射线 Fourier解析法分析XRD单峰，都得到较准确的晶 粒尺寸。中山大学 物理系的古堂生等提出了测量纳米 晶粒尺寸分布的新方法。 XRD还用于晶体结构的分析。对于简单的晶体结构， 根据粉末 衍射图可确定品胞中的原子位置、晶胞参数 以及晶胞中的原子数。高 分辨X射线粉末衍射用于晶 体结构的研究，可得到比XRD更可靠 的结构信息，以 及获取有关单品胞内相关物质的元素织成比、尺寸、 离子间距与键长等纳米材料的精细结构方面的数据与 信息.
纳米材料检测标准
纳米材料检测标准随着纳米技术的日益成熟和广泛应用，对纳米材料的检测和评价日益受到关注。
纳米材料的表面积大、表面活性高以及与周围环境的相互作用等特性导致了与宏观材料相比进一步加强的安全性和环境影响性的风险。
因此，制定一套科学严谨的纳米材料检测标准显得尤为重要。
纳米材料检测标准主要应包括以下几个方面：1. 物质识别和特征分析这是纳米材料检测的基础。
最常见的方法是通过核磁共振（NMR）、质谱、红外光谱（FTIR）等手段确定物质的化学成分和分子结构。
同时，还要对纳米材料的物理特性进行分析，例如形貌和尺寸分布、比表面积、晶体结构等。
2. 生物相容性和毒性评价纳米材料对生物系统的毒性和生物相容性是评价纳米材料应用前必须考虑的问题。
生物毒性评价应结合一系列方法，例如细胞毒性试验、细胞吸附、生物膜透过性、DNA损伤、肝毒性等。
生物相容性评价则应考虑材料对人体免疫系统的影响、佩戴时间的安全性、耐受性等。
3. 环境影响评价纳米材料作为新兴材料，其在环境中的行为和影响还需要进一步研究。
环境影响评价应包括纳米材料在水、土壤等不同环境下的分布、迁移和毒性影响等。
此外，还应结合实际生态系统对纳米材料的评估来评价纳米材料对环境的影响。
4. 检测方法的可重复性和准确性对检测方法的可重复性和准确性进行评价是确保检测结果准确和重复性的关键。
为了能够比较不同机构的检测数据，需要制定标准的检测方法、标准的样品制备和标准的数据表达方法。
此外，还需要建立数据共享和交换机制，以便各个实验室之间的数据可比性。
实现纳米材料检测标准的制定需要政府、科研机构和企业等多方合作。
政府应该加强对纳米材料检测标准的制定和实施过程的引导和规范，进一步完善标准化体系。
科研机构和企业应该积极参与，严格遵守检测标准，推动纳米材料安全性和环保性的建设。
纳米材料的表征与测试技术
纳米材料的表征与测试技术纳米科技是21世纪最具发展前景的领域之一，而纳米材料作为纳米科技的重要组成部分，其性质和性能的表征与测试显得尤为重要。
本文将介绍纳米材料的表征方法和测试技术，以期为相关领域的研究提供有益的参考。
原子力显微镜是一种用于研究纳米材料表面形貌和微观结构的强大工具。
它利用微悬臂感受样品原子间的相互作用力，从而获得样品的表面形貌和粗糙度等信息。
AFM不仅可以观察纳米粒子的形貌，还可以用于研究表面修饰和吸附等现象。
透射电子显微镜是通过电子束穿过样品获取信息的一种仪器。
在纳米材料的表征中，TEM可以用来观察纳米粒子的形貌、尺寸和分布等信息。
TEM还可以用于研究纳米材料的内部结构、界面等现象。
X射线衍射是一种用于研究材料晶体结构和相变的重要手段。
通过测量X射线的衍射角度，可以获得样品的晶体结构、晶格常数和相组成等信息。
在纳米材料的表征中，XRD可以用于研究纳米粒子的物相、结晶度以及分子结构等信息。
扫描隧道显微镜主要用于测量样品的表面形貌和电子云分布。
在纳米材料的测试中，STM可以用于研究纳米结构的电子性质、表面修饰和分子吸附等现象。
STM还可以用于测量纳米材料的隧道电流和电阻等电学性质。
紫外-可见光谱是一种用于研究材料光学性质的重要手段。
在纳米材料的测试中，UV-Vis可以用于测量纳米材料的光学性质，如吸收光谱、反射光谱和透射光谱等。
通过分析这些光谱数据，可以获得纳米材料的光学带隙、粒径分布和成分等信息。
热重分析是一种用于研究材料热稳定性和质量变化的重要技术。
在纳米材料的测试中，TGA可以用于研究纳米材料在不同温度下的热稳定性、分解行为和热反应动力学等。
TGA还可以用于测量纳米材料的比表面积和孔径分布等物理性质。
本文介绍了纳米材料的表征方法和测试技术。
这些技术和方法在纳米材料的研究和开发中发挥着重要的作用，帮助科学家们深入了解纳米材料的性质和性能。
随着纳米科技的不断发展，相信未来会有更多更先进的表征和测试技术涌现，为纳米材料的研究和应用提供更全面的信息。
纳米材料的制备技术检测及表征
04 纳米材料的应用前景
能源领域
高效能源存储
纳米材料可用于制造高性能的电池和超级电容器，提高能源存储 的效率和安全性。
燃料催化
纳米材料可作为燃料催化的有效催化剂，提高燃料的燃烧效率并 减少污染物排放。
太阳能利用
纳米材料可用于制造高效的太阳能电池板，将太阳能转化为电能， 提高太阳能的利用率。
环境领域
扫描电子显微镜
扫描电子显微镜（SEM）利用聚焦电 子束扫描样品表面，通过检测样品发 射的信号来观察样品的形貌和结构。
SEM可以观察纳米材料的表面形貌和 微观结构，分辨率较高，能够观察纳 米颗粒的聚集状态和表面粗糙度。
原子力显微镜
原子力显微镜（AFM）利用微悬臂探 针与样品表面的相互作用力来检测样 品的形貌和表面粗糙度。
机械研磨法
通过机械研磨将大块材料 破碎成纳米级颗粒。
化学法
1 2
化学气相沉积法
利用化学反应生成纳米粒子，沉积在基底上。
液相法
通过控制溶液中的反应条件（如温度、压力、浓 度等），制备出纳米材料。
3
电化学法
在电解液中，通过电化学反应制备出纳米材料。
生物法
微生物合成法
利用微生物细胞或酶作为 催化剂，合成具有特定结 构和功能的纳米材料。
纳米材料的制备技术检测及表征
目 录
• 纳米材料制备技术 • 纳米材料检测技术 • 纳米材料表征技术 • 纳米材料的应用前景
01 纳米材料制备技术
物理法
01
02
03
真空蒸发法
在真空条件下，通过加热 蒸发材料，冷凝后形成纳 米粒子。
激光脉冲法
利用激光脉冲能量高、时 间短的特点，使材料瞬间 熔化、汽化，形成纳米粒 子。
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纳米材料研究及检测【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。
文章简要地概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料的应用前景。
本文以纳米材料为主要研究对象,阐述了其分析使用的分析方法。
【关键词】纳米技术；纳米材料；结构；性能；分析方法；表征前言纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性，被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中，具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。
纳米科技是未来高科技的基础, 而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。
因此, 纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义和作用。
分析科学是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一, 它不仅是研究的对象, 而且又是观察和探索世界特别是微观世界的重要手段。
随着纳米材料科学技术的发展, 要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念, 提高其灵敏度、准确度和可靠性, 从中提取更多信息, 提高测试质量、效率和经济性。
纳米材料主要性质有:小尺寸效应[、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。
目前表征纳米材料的技术很多，采用各种不同的测量信号形成了各种不同的材料分析方法，大体可以分为以下几种方法。
1.纳米科学和技术1.1 纳米科技的定义纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。
其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。
纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。
其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。
1.2 纳米科技的内容纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学……1.3 纳米科技的内涵第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。
目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。
纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。
现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。
如果将纳米科技与传统学科相结合，可产生众多的新的学科领域，并派生出许多新名词。
这些新名词所体现的研究内容又有交叉重叠。
若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料；纳米器件；纳米尺度的检测与表征。
其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。
目前人们对纳米科技的理解，似乎仅仅是讲纳米材料，只局限于纳米材料的制备,这是不全面的。
主要原因：国内科研经费的资助以及有影响的成果的获得，主要集中在纳米材料领域，而且我国目前纳米科技在实际生活中的应用也最先在纳米材料这一领域表现出来。
我国现在300余家从事纳米科技研发的公司也主要是从事纳米材料，尤其是纳米粉体材料的生产。
第二：纳米科技不仅仅是传统微加工技术的扩展和延伸。
纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。
在未来，人们将可以用纳米技术一个一个地将原子组装起来，制成各种纳米机器如纳米泵、纳米齿轮、纳米轴承和用于分子装配的精密运动控制器。
纳米科技研究的技术路线可分为“自上而下”和“自下而上”两种方式。
“自上而下”是指通过微加工或固态技术，不断地在尺寸上将人类创造的功能产品微型化；“自下而上”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，这主要是利用化学和生物学技术。
它的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，标志着人类科学技术已进入一个新的时代。
纳米科技的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。
纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。
第三：纳米材料不仅仅是颗粒尺寸减小的问题。
有些人认为，纳米技术与微米技术相比仅仅是尺寸缩小、精度提高的问题，检验一项技术或产品只要看它是否是纳米量级即可。
这种认识是片面的。
纳米科技的重要意义主要体现是在这样一个尺寸范围内，其所研究的物质对象将产生许多既不同于宏观物体也不同于单个原子、分子的奇异性质或对原有性质有十分显著的改进和提升。
因此，判断纳米材料，不仅仅看颗粒是否在纳米量级，更重要的是要检测它在这一尺寸下，是否发生了性能的改变或原有性能显著的提高。
2 纳米材料2.1 纳米材料的定义粒径为1nm-100nm的纳米粉，直径为1nm-100nm的纳米线，厚度为1nm-100nm的纳米簿膜，并且出现纳米效应的材料称为纳米材料。
2.2 纳米材料的分类A、按维数或结构来分，纳米材料的基本单元可以分为四类：零维纳米材料；一维纳米材料；二维纳米材料；三维纳米材料。
B、按材料物性划分，纳米材料可分为：纳米半导体；纳米磁性材料；纳米非线性光学材料；纳米铁电体；纳米热电材料；纳米光电材料；纳米超导材料。
C、按应用划分，纳米材料又可分为：纳米电子材料；纳米光电子材料；纳米生物医药材料；纳米敏感材料；纳米储能材料。
D、按应用划分，纳米材料又可分为：纳米电子材料；纳米光电子材料；纳米生物医药材料；纳米敏感材料；储能材料。
E、按化学组分划分，纳米材料可划分为：纳米金属；纳米晶体；纳米陶瓷；纳米玻璃；纳米高分子；纳米复合材料。
2.3 纳米材料的颗粒特征由于颗粒极度细化，晶界所占体积分数增加，使得材料的某些性能发生截然不同的变化。
例如，以前给人极脆印象的陶瓷，纳米化后居然可以用来加工制造发动机零件；尽管各种块状金属有不同颜色，但当其细化到纳米级的颗粒时，所有金属都呈现出黑色。
纳米材料的另一特点是熔点极低，金的熔点通常是 1000多摄氏度，而晶粒尺度为 3nm的金微粒，其熔点仅为普通金的一半。
如将纳米陶瓷退火使晶粒长大到微米量级，又将恢复通常陶瓷的特性，因此可以利用纳米陶瓷的范性对陶瓷进行挤压与轧制加工，随后进行热处理，使其转变为通常陶瓷，或进行表面热处理，使材料内部保持韧性，但表面却显示出高硬度、高耐磨性与抗腐蚀性。
2.4 纳米材料的结构在纳米材料的结构中，存在着两种结构组元，即晶体组元和界面组元。
晶体组元由所有晶粒中的原子组成，这些原子都严格地位于晶格位置；界面组元由处于各晶粒之间的界面原子组成，这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。
晶体组元由所有晶粒中的原子组成，这些原子都严格地位于晶格位置，长程有序；界面组元由处于各晶粒间的界面原子组成，这些原子由超微晶粒的表面原子转化而来。
界面原子密度低，界面上邻近原子配位数发生变化，界面原子间距差别大。
纳米材料两种结构组元的存在，特别是界面组元的存在，使其特性既不同于原子，又不同于结晶体，其物理化学性质与块体材料相比有明显差异。
可以说它是一种不同于本体材料的新材料。
构成纳米块体材料、薄膜材料、多层膜的基本结构单元主要有：原子团簇、纳米微粒、人造原子、纳米管、纳米棒、纳米丝和同轴纳米电缆。
其中：原子团簇是一类于20世纪80年代才发现的新的化学物种。
它是几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等于1nm），如Fen，CunSm，CnHm（n和m为正数）和碳簇（C60, C70等）等。
原子团簇不同于具有特定大小和形状的分子，也不同于以弱的结合力结合的松散分子团簇和具有周期性的晶体。
它们的形状多种多样，它们尚未形成规整的晶体。
纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超微颗粒,它的尺寸大于原子簇(cluster),小于通常的微粉。
在固体物理和分子化学中，常将含有几个到几百个原子或尺度小于1nm 的粒子称为“簇”，它是介于单个原子和固态之间的原子集合体。
纳米微粒一般在1~100nm之间。
当粒子尺寸进入纳米量级时，其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而展现出许多特有的性质，在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面有着广阔的使用前景。
人造原子是由一定数量的实际原子组成的聚集体，它的尺寸小于100nm，有时称其为量子点，是20世纪90年代提出来的新概念。
人们曾将半导体的量子点也称为人造原子。
当体系的尺度与物理特征量相近时，量子效应十分显著。
因此当大规模集成电路微细化到100nm 左右时，以传统观念和原理为基础的大规模集成电路的工作原理将受到严峻挑战，电子在人造原子中的运动规律将出现经典物理难于解释的新现象。
2.5纳米材料的性质：纳米材料的特性既不同于原子，又不同于结晶体，可以说它是一种不同于本体材料的新材料，其物理化学性质与块体材料有明显差异。
主要表现在：纳米材料性能表现出强烈的尺寸依赖性当粒子尺寸减小到纳米级的某一尺寸时，则材料的物性会发生突变，与同组分的常规材料的性能完全不同，且同类材料的不同性能有不同的临界尺寸，对同一性能，不同材料相应的临界尺寸也有差异，所以当物质的粒子尺寸达到纳米数量级时，将会表现出优于同组分的晶态或非晶态的性质。
如熔点下降、强烈的化学活性和催化活性及特殊的光学、电学、磁学和力学及烧结性能。
这主要是由纳米材料的下列效应引起：小尺寸效应（体积效应）；表面与界面效应；量子尺寸效应（久保效应）；宏观量子隧道效应；库仑堵塞与量子隧穿；介电限域效应。
随着颗粒尺寸的减小，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
小尺寸效应为纳米材料的应用开拓了广阔的领域。
作为高温陶瓷材料的烧结活化剂；通过改变晶粒尺寸来控制吸收波的位移，从而制造出具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机等；陶瓷材料在通常情况下呈现脆性，而由纳米超微粒制成的纳米陶瓷却具有良好的韧性。
这是由于纳米超微粒制成的固体材料具有大的界面，界面原子排列相当混乱，原子在外力变形条件下容易迁移。
因此使原先脆性的材料表现出良好的韧性和延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性能；纳米金属固体的硬度要比传统的粗晶材料硬件3~5倍，则金属-陶瓷复合材料可在更大的范围内改变材料的力学性能，应用前景十分广阔.纳米材料的表面效应是指：随着粒子粒径变小，表面原子数与总原子数之比急剧增大后引起性质上的变化。
纳米粉体隨著粒径变小，占表面位置的原子数量增加，因此纳米粉微粒通常具有相当高的表面能。
当粒子的尺寸降到一定值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为分立（离散）能级的现象、纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级和能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。