Lesson 5 纳米材料与纳米技术
纳米技术与纳米材料
纳米技术与纳米材料纳米技术是指在纳米尺度上进行研究和应用的技术，纳米材料则是指具有纳米尺度特征的材料。
纳米技术和纳米材料的发展，正在深刻地改变着我们的生活和工作方式，对各行各业都产生着深远的影响。
首先，纳米技术和纳米材料在材料科学领域具有重要的应用价值。
由于纳米材料具有较大的比表面积和较小的尺寸效应，使得其具有优异的力学、光学、磁学、电学和热学性能。
纳米技术可以通过控制和调控原子、分子的组装方式，制备出具有特殊功能和性能的纳米材料，例如碳纳米管、纳米颗粒等。
这些纳米材料可以被广泛应用于新型能源材料、传感器、纳米电子器件、生物医学材料等领域，为材料科学的发展带来了全新的机遇和挑战。
其次，纳米技术和纳米材料在生物医学领域也具有重要的应用前景。
纳米技术可以通过纳米材料的设计和制备，实现对生物分子、细胞和组织的精准探测和治疗。
例如，纳米材料可以作为药物载体，将药物精准地输送到病变组织，提高药物的疗效，减少药物对正常组织的损伤。
此外，纳米技术还可以制备具有特定形貌和功能的纳米材料，用于生物成像、肿瘤治疗、组织修复等领域，为生物医学的发展带来了新的希望。
再次，纳米技术和纳米材料在环境保护和能源领域也具有重要的应用意义。
纳米材料可以被应用于污染物的吸附、催化剂的制备、新能源材料的研发等方面。
例如，纳米材料可以被用于水处理领域，通过其较大的比表面积和丰富的表面活性位点，有效地吸附和降解水中的有机污染物和重金属离子。
此外，纳米材料还可以被应用于太阳能电池、燃料电池、储能材料等方面，为环境保护和可持续能源的发展提供了新的途径和可能性。
总之，纳米技术和纳米材料的发展，为人类社会的各个领域带来了巨大的变革和发展机遇。
然而，纳米技术和纳米材料的发展也面临着一些挑战和风险，例如纳米材料的环境安全性、生物相容性、制备工艺的可控性等问题。
因此，需要加强纳米技术和纳米材料的基础研究，加强纳米材料的环境和生物安全评估，推动纳米技术和纳米材料的可持续发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
功能材料基础及应用课件 Lesson 5 纳米材料与纳米技术
1
目录
纳米与纳米技术 纳米材料及其特性 碳纳米管（CNT） 纳米材料应用 总结
2
一、纳米与纳米技术
1纳米=10-9米
地球
人
0.1－100nm
碳纳米管
原子
电子
3
1cm
1mm
100um
10um
1um
100nm
10nm
1nm
4
纳米本意上是一个尺寸概念
纳米科学的真正意义是当材料尺寸减小到 纳米量级后，它所表现出的一些奇特的物理效 应。发现、掌握、利用这些效应，可能会在信 息、生物、能源领域带来深刻的技术革命
2）1985年，英国Kroto等采用激光加热石墨蒸发并在甲苯中 形成碳的团簇，质谱分析发现C60和C70新谱线
7
3）C60具有高稳定性的新奇结构，它是由32面体构成，其中 有20个六边形和12个五边形所构成
4）纯C60固体是绝缘体，用碱金属掺杂之后就成为具有金属 性的导体，适当掺杂成分可以使C60固体成为超导体
5）1990年7月在美国召开第一届国际纳米科学技术会议，正 式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支
6）会上正式提出纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学和பைடு நூலகம்纳米机械学概念，并决定出版《纳米结构材料》、《纳 米生物学》和《纳米技术》的正式学术刊物
7）1994年在美国波士顿召开的MRS秋季会议上正式提出纳米 材料工程
145个原子组成的1.9 nm 的半导体纳米颗粒
6
纳米技术发展
诺贝尔奖获得者 Feynman 在上世纪六 十年代曾经预言：如果我们对物体微小规 模上的排列加以某种控制的话，我们就能 使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会 看到材料的性能产生丰富的变化
纳米材料与纳米技术
纳米材料与纳米技术简介：纳米材料和纳米技术是当代科学和技术领域中备受关注的热门话题。
纳米材料具有独特的物理、化学和生物学特性，广泛应用于各个领域，如材料科学、生物科学、医学等。
纳米技术则是指通过控制和调节纳米尺度物质的制备、性能与应用，以实现对物质的精细控制和设计。
本文将从不同角度探讨纳米材料和纳米技术的相关内容。
1. 纳米材料的特性及应用领域1.1 纳米尺度的定义纳米尺度通常被定义为1到100纳米之间的范围，这个尺度可以理解为物质的“纳米级别”。
在这个尺度下，物质的物理、化学和生物学特性会发生显著变化。
1.2 纳米材料的特性纳米材料具有以下独特的特性：- 巨大的比表面积：纳米材料的比表面积相对于其体积非常大，这使得纳米材料具有优异的吸附性能和反应活性。
- 尺寸效应：纳米材料的尺寸和形状对其物理和化学特性有重要影响，如磁性、光学性能等。
- 量子效应：在纳米尺度下，物质的电子结构和能级将发生变化，导致纳米材料特有的电学和光学性质。
1.3 纳米材料的应用领域纳米材料在各个领域具有广泛的应用，包括但不限于：- 环境保护：纳米材料在水处理、空气净化等环境保护领域发挥重要作用。
- 新能源：纳米材料在太阳能电池、燃料电池等领域有很大的应用潜力。
- 医学诊疗：纳米材料在生物传感、药物传递和肿瘤治疗等医学领域有广阔的应用前景。
- 电子器件：纳米材料在柔性显示器、传感器、存储器等电子器件中有重要的应用。
2. 纳米技术的发展和应用2.1 纳米技术的定义纳米技术是一种通过控制和调节纳米材料的制备、结构、性能和应用，进行对物质的精细控制和设计的技术体系。
2.2 纳米技术的发展历程纳米技术的发展可以追溯到20世纪50年代，但直到近几十年才取得了重大突破。
在过去的几十年里，纳米技术经历了几个重要阶段，从被视为科幻的概念到成为现实的技术。
发展历程包括纳米材料的制备方法改进、纳米器件的研发以及与其他科学领域的交叉融合等。
2.3 纳米技术的应用领域纳米技术已经应用于多个领域，并取得了卓越的成就，如：- 纳米电子学：纳米技术在电子器件的制备和设计方面具有重要应用，如纳米晶体管。
纳米材料及纳米技术应用PPT课件
02
03
生物检测
纳米材料可以作为药物的载体， 实现药物的精准传输和定向释放， 提高治疗效果并降低副作用。
纳米材料可以增强医学成像的效 果，提高诊断的准确性和可靠性。
纳米材料可以用于检测生物标志 物和病原体，快速、准确地诊断 疾病。
环境领域
空气净化
纳米材料可以用于空气过滤和净化，去除空气中的有 害物质和异味。
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03 纳米技术的应用领域
能源领域
高效电池
01
纳米技术可以改善电池的能量密度和充电速度，提高电池的效
率和寿命。
太阳能利用
02
纳米结构可以增强太阳能电池的光吸收和光电转换效率，降低
成本并提高发电量。
燃料电池
03
纳米材料可以提高燃料电池的效率和稳定性，降低燃料电池的
重量和体积。
医疗领域
01
药物传输
医学成像
水处理
纳米技术可以用于水处理，去除水中的有害物质和杂 质，提高水质和安全性。
土壤修复
纳米材料可以用于土壤修复，去除土壤中的重金属和 有害物质，降低土壤污染的风险。
04 纳米材料的安全与伦理问 题
纳米材料对环境和生态系统的影响
纳米材料在环境中的迁移 和转化
纳米材料在土壤、水体和大气中的分布、转 化和归趋，可能对生态系统产生影响。
2000年代以后，随着技术的不 断进步和应用领域的扩大，纳 米科技逐渐成为全球科技领域 的研究热点。
02 纳米材料的基本特性
小尺寸效应
总结词
随着纳米材料尺寸的减小，其物理、化学和机械性能发生变化的现象。
详细描述
当物质尺寸减小到纳米量级时，由于量子尺寸效应和表面效应的影响，纳米材 料的物理、化学和机械性能会发生显著变化，表现出不同于常规材料的特性。
《纳米材料与纳米技术》课程教学大纲
纳米材料与纳米技术一、课程介绍本课程介绍了纳米材料的结构和性能以及制备方法，并讲述了纳米材料的应用和纳米材料与技术的新进展。
本书主要任务是使材料专业本科生对纳米材料有一个比较广泛的了解。
通过本课程的学习可了解到纳米材料和技术的发展趋势，掌握纳米材料的基本知识和基本理论，包括纳米颗粒，纳米管线，纳米薄膜，纳米固体材料，纳米结构的概念、特点、性能和制备方法等。
教学部分共包含理论22学时，实验2学时，以期末闭卷考试形式结课。
IntroductionThis course introduces the structure and properties of nanomaterials and preparation methods, and tells about the application of nanomaterials and the new progress of nanomaterials and technology. The main task of this book is to enable undergraduates majoring in materials to have a relatively broad understanding of nanomaterials. Through the study of this course, they can understand the development trend of nanomaterials and technologies, master the basic knowledge and basic theory of nanomaterials, including nanoparticles, nanotubes, nanofilms, nanosolid materials, the concepts, characteristics, properties and preparation methods of nanostructure, etc. The teaching part includes 24 theoretical lessons，2 lab tutorials.The course ends with a closed-book exam at the end of the term.课程基本信息1二、教学大纲1、教学目的通过本课程的学习，能使学生初步掌握纳米结构与纳米材料的基本概念，基本理论和基本方法，了解纳米材料物理特性、化学特性、制备与表面修饰、尺寸评估、纳米固体及其制备、纳米固体材料的微结构，对其后继课程的学习及科研工作的进行也有一定指导性作用。
纳米世界的奇迹纳米材料与纳米技术教案
纳米世界的奇迹纳米材料与纳米技术教案纳米世界的奇迹引言：纳米科技作为当今世界科技领域的热点之一，在各个领域都展现出了巨大的潜力和广阔的应用前景。
纳米材料和纳米技术的出现，已经为人们的生活和科技发展带来了许多奇迹般的变化。
本文将以教案形式，介绍纳米材料与纳米技术的基本概念和应用案例，旨在增强学生对纳米世界的认识和理解。
第一部分：纳米材料1. 纳米材料的定义与特点纳米材料是一种在尺寸上处于纳米级别（通常为1~100纳米）的物质。
与传统材料相比，纳米材料具有较大的比表面积、更高的反应活性和独特的物理、化学性质等特点。
2. 纳米材料的制备方法纳米材料的制备方法多种多样，常见的包括溶液法、气体法、固相合成法等。
其中，溶液法是最常用的一种方法，通过溶剂中分散和溶解的方式制备纳米材料。
3. 纳米材料的应用案例纳米材料在各个领域都有广泛的应用。
以纳米颗粒为例，可用于医学领域的药物传递系统、环境污染修复和能源领域的高效催化剂等。
纳米管材料则可应用于电子器件、传感器和储能材料等领域。
第二部分：纳米技术1. 纳米技术的定义与原理纳米技术是一种控制和操作纳米级别物质和结构的技术。
通过精确控制和设计，纳米技术可以改变材料的物理、化学和生物性质，实现特定功能的材料制备和应用。
2. 纳米技术的分类纳米技术按照应用领域可分为纳米电子技术、纳米医学技术、纳米环境技术等。
其中，纳米电子技术主要研究纳米级别的电子器件和电子元件；纳米医学技术则应用于医学诊断、治疗和药物传递等领域；纳米环境技术则致力于污染物的检测和净化等应用。
3. 纳米技术的前景与挑战纳米技术已经在各个领域展现了巨大的应用潜力，然而，其复杂性和安全性问题也给其应用和推广带来了挑战。
因此，加强对纳米技术的研究和监管，保障其安全性和稳定性至关重要。
结语：纳米世界的奇迹，正是由纳米材料和纳米技术的突破与应用所致。
通过了解纳米材料的定义、制备方法和应用案例，以及纳米技术的原理、分类和前景与挑战，可以更好地认识和理解纳米世界的奇迹，并为未来的科技创新和发展带来更多的可能性。
纳米技术及材料PPT课件
目前日本出现许多抗菌的日常用品，就是将抗 菌物质进行纳米化处理，在生产过程中加进去， 抗菌内衣、抗菌茶杯等便生产出来了；如果在 玻璃表面涂一层渗有纳米化氧化钛的涂料，那 么普通玻璃马上变成具有自己清洁功能的"自净 玻璃"，不用人工擦洗了；而电池使用纳米化材 料制作，则可以使很小的体积容纳极大的能量， 届时汽车就可以像目前的玩具汽车一样，以电 池为动力在大街上奔驰了；计算机在普遍采用 纳米化材料后，可以缩小成为"掌上电脑"，体 积将比现在的笔记本式电脑还要小得多。
纳米技术的发展趋势：
• 纳米科技是90年代初迅速发展起来的新兴科技，
其最终目标是人类按照自己的意识直接操纵单个 原子、分子，制造出具有特定功能的产品。纳米 科技以空前的分辨率为我们揭示了一个可见的原 子、分子世界。这表明，人类正越来越向微观世 界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高了 前所未有的高度。有资料显示，2010年，纳米技 术将成为仅次于芯片制造的第二大产业。
纳米技术的发展趋势：
• 纳米科技投入由基础研究向应用研究及产
业化的转变
• 由单一学科向多学科交叉和融合的方向 发
展
• 由单打独斗向集团化、国际化发展
总之，纳米技术正成为各国科技界所关注的焦点，正如钱学森院士所预 言的那样："纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特 点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。"
如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊 性能的材料，也不能叫纳米材料。
纳米材料的特性：
• 1. 特殊的光学性质 • 2. 特殊的热学性质 • 3. 特殊的磁学性质 • 4. 特殊的力学性质 • 5. 宏观量子隧道效应
1. 特殊的光学性质
纳米材料和纳米技术简介
五、纳米粒子图片
SnO2纳米棒的TEM 照片
SiO2的SEM照片
花状 ZnO 的TEM照片
TEM image of Fe3O4/SiO2 composite particles
1、家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有
抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可 用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
2、电子计算机和电子工业 阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电 脑”。
纳米材料包括纳米无机材料、纳米聚合物材料、纳米 金属材料、纳米半导体材料及纳米复合材料等。纳米材料 按照形态，可将其分四种纳米：颗粒型材料，纳米固体材 料，纳米膜材料，纳米磁性液体材料。
二、纳米粒子的性质
纳米粒子最大的特点是量子尺寸效应十分显著， 这使得纳米体系的光、热、电、磁等物理性质与常 规材料不同，出现许多新奇特性。
7、橡胶 橡胶是一种伸缩性优异的弹性体，但其综合性能
并不令人满意，生产橡胶制品过程中通常需在胶料 中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性，但由 于炭黑的加入使得制品均为黑色，且档次不高。而 纳米到或米SiO超SiO2过后2作传，为统产补高品强档的剂橡强，胶度在制、普品耐通。磨橡性胶和中抗添老加化少性量等的均纳达 8、在涂料中的应用 因此例它如添：加纳到米涂S料iO中2具能有对极涂强料的形紫成外屏和蔽红作外用反，射从特而性， 达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料 的拥隔有热庞性 大。 的另 比外 表， 面纳积米，表SiO现2出还极具大有的三活维性网，状能结在构涂， 料干燥时形成网状结构，不仅增加了涂料的强度和 光洁度，而且还能保持涂料的颜色长期不变。
纳米材料和纳米技术简介
Nanomaterials and nanometer technology
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超顺磁性 低居里温度
高矫顽力 高磁化率
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超顺磁性
纳米颗粒尺寸小到一定临界值时进入超顺磁状态，例 如 a－Fe，Fe3O4等颗粒直径分别为 5nm，16nm时变成顺磁 体，此时磁化率c不再服从居里一外斯定律 c=C／(T-Tc) 如粒径为85nm的纳米Ni微粒，c服从居里一外斯定律， 而粒径小于15nm的Ni微粒，矫顽力Hc→0，这说明它们进 入了超顺磁状态 原因：小尺寸下，当各向异性能减少到与热运动能相比拟 时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向 作无规律的变化，导致顺磁性出现，不同种类的纳米磁性 颗粒显现超顺磁性的临界尺寸不同
8
纳米技术内涵
应用
纳米电子学 纳米加工 纳米生物
技术
纳米材料
纳米材料
科学
纳米物理
纳米化学
纳米力学
9
纳米技术影响力
医疗药物 电子器件 计算机 国家安全 新材料 制造 环境能源
宇航交通
纳米技术
生物农业
传统产业
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二、纳米材料及其特性
纳米材料是指由特征尺寸小于100nm（0.1100nm）的纳米颗粒构成的具有小尺寸效应的零 维、一维、二维、三维材料总称 纳米材料概念形成于20世纪80年代中期，由于纳 米材料会表现出特异的光、电、磁、热、力学、 机械等性能，纳米技术迅速渗透到材料学各个领 域，成为当今科学研究热点
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纳米颗粒表面与大块物体表面不同，若用高倍率电子 显微镜对金纳米颗粒进行电视摄像，实时观察发现这些 颗粒没有固定形态，随着时间变化会自动形成各种形状 （如立方八面体，十面体，二十面体多晶等），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 纳米颗粒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
11
自然界中的纳米材料
1 人和动物坚硬牙齿外表面，即牙釉质是由纳米尺寸的微晶组成 2 蜜蜂定向：蜜蜂体内存在磁性纳米粒子，具有“罗盘”的作用，可 以为蜜蜂的活动导航 3 海龟在大西洋巡航—头部磁性纳米粒子导航 4 荷花效应 —莲花出污泥而不染，荷叶表面有许多微小的乳突， 乳突平均大小约为10微米，平均间距约12微米，而每个乳突上 有许多直径为200纳米左右的纳米突起
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3）C60具有高稳定性的新奇结构，它是由32面体构成，其中 有20个六边形和12个五边形所构成 4）纯C60固体是绝缘体，用碱金属掺杂之后就成为具有金属 性的导体，适当掺杂成分可以使C60固体成为超导体 5）1990年7月在美国召开第一届国际纳米科学技术会议，正 式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支 6）会上正式提出纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学和 纳米机械学概念，并决定出版《纳米结构材料》、《纳 米生物学》和《纳米技术》的正式学术刊物 7）1994年在美国波士顿召开的MRS秋季会议上正式提出纳米 材料工程
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1. 表面效应
• 球形颗粒表面积与直径平方 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 • 随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面 原子所占的百分数将会显著地增加 • 对直径大于 0.1微米的颗粒表面效应可忽略不计，当尺 寸小于 0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1 克纳米颗粒表面积的总和可高达100平米，此时的表面效 应将不容忽略
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人造原子
人造原子（artificial atoms）有时称为量子点， 是由一定数量的实际原子组成的聚集体，其尺寸小于 100nm 从维数来看，包括准零维的量子点、准一维量子棒 和准二维量子圆盘，甚至把100nm左右的量子器件也看 成人造原子
Quantum Dots (量子点)
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人造原子与真正原子差别：
6
纳米技术发展
诺贝尔奖获得者 Feynman 在上世纪六 十年代曾经预言：如果我们对物体微小规 模上的排列加以某种控制的话，我们就能 使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会 看到材料的性能产生丰富的变化 There ise bottom 1）1984年，德国萨尔兰大学Gleiter以及美国阿贡国家实验 室Siegel相继成功制得了纯物质纳米细粉（6nm Fe粒子） 2）1985年，英国Kroto等采用激光加热石墨蒸发并在甲苯中 形成碳的团簇，质谱分析发现C60和C70新谱线
纳米材料与纳米技术
华中科技大学微系统中心
陈明祥
1
目录
纳米与纳米技术 纳米材料及其特性 碳纳米管（CNT） 纳米材料应用 总结
2
一、纳米与纳米技术
1纳米=10-9米
地球
0.1－100nm
人
碳纳米管
原子
电子
3
1cm
1mm
100um
10um
1um
100nm
10nm
1nm
4
纳米本意上是一个尺寸概念 纳米科学的真正意义是当材料尺寸减小到 纳米量级后，它所表现出的一些奇特的物理效 应。发现、掌握、利用这些效应，可能会在信 息、生物、能源领域带来深刻的技术革命 前美国总统科学顾问尼尔.莱恩指出： “（纳米）技术并不只是向小型化迈进了一 步，而是迈入了一个崭新的微观世界，在这世 界中物质运动受量子原理的主宰”
23
准一维实心的纳米材料是指在两维方向上为 纳米尺度，长度比上述两维方向上的尺度大得 多，甚至为宏观量的新型纳米材料 纵横比（长度与直径的比率）小的称为纳米 棒，纵横比大的称作纳米丝 至今，关于纳米棒与纳米丝之间并没有一个 统一的标准，通常把长度小于 1mm的纳米丝称为 纳米棒，长度大于 1mm的称为纳米丝线 半导体和金属纳米线通常称为量子线
17
MgH2 块体
鲱骨状
层状
轨道状
18
Cu 分形
多孔状
Au 足球状
洋葱状
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纳米微粒
纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺 度大于原子簇，小于通常的微粉 纳米微粒一般在 1-100nm之间，又称超微粒子 纳米微粒是肉眼和一般显微镜看不见的微小粒子
145个原子组成的1.9 nm 的半导体纳米颗粒
22
纳米管、纳米棒、纳米丝
早在 1970年法国的奥林大学（University of Orleans） 的 Endo首次用气相生长技术制成了直径为7nm的碳纤维，遗 憾的是，他没有对这些碳纤维的结构进行细致地评估和表征 1991年，美国海军实验室一个研究组提交一篇理论性文 章，预计了一种碳纳米管的电子结构，但当时认为近期内不 可能合成碳纳米管 同年同月，日本NEC公司饭岛等发现纳米碳管，立刻引起 了许多科技领域的科学家们极大关注 1996年，美国诺贝尔奖获得者斯莫利（Smalley）等合成 了成行排列的单壁碳纳米管束，每一束中含有许多碳纳米 管，这些碳纳米管直径分布很窄
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纳米棒
Fe-B纳米棒
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单晶纳米SiC丝 的透射电镜形貌
氮化硅纳米丝
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纳米膜材料
厚度尺寸在纳米量级的晶粒（或颗粒）构成 的薄膜以及每层厚度在纳米量级的单层或多层膜
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人工组装纳米结构
纳米齿轮
T形和Y形结
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纳米材料特性
1. 表面效应 2. 小尺寸效应 3. 量子尺寸效应 4. 宏观量子隧道效应
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纳米结构单元
构成纳米结构块体、薄膜、多层膜以及纳米结构 的基本单元有下述几种：
团簇
原子团簇是一类新发现的化学物种，是在20世纪80年代 才出现的，原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体（粒径 小于或等于 1nm），是介于单个原子与固态之间的原子集合 体,如Fen，CunSm，CnHm和碳簇（C60, C70和富勒烯等）等 绝大多数原子团簇的结构不清楚，但已知有线状、层 状、管状、洋葱状、骨架状、球状等
人造原子含有一定数量的真正原子 人造原子的形状和对称性是多种多样，真正的原 子可以用简单的球形和立方形来描述，而人造原 子不局限于这些简单的形状，除了高对称性的量 子点外，尺寸小于100nm的低对称性复杂形状的微 小体系都可称为人造原子 人造原子电子间强交互作用比实际原子复杂得多 实际原子中电子受原子核吸引作轨道运动，而人 造原子中电子是处于抛物线形的势阱中
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纳米材料发展三个阶段
第一阶段（1990年以前）
主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料 的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评 估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特 殊性能 对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在上世 纪80年代末一度形成热潮 研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国 际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料
5
关于纳米技术
1997年各国政府对纳米技术投入总计不到5亿美元， 到2003年就增长到35亿美元 迄今只有很少一些纳米技术产品走向市场，也几乎没 有盈利，但对纳米技术前景保持乐观 纳米技术研究涉及一系列快速发展的设备和工艺流 程，要求对单一的原子或分子簇进行加工处理，这些 材料通常只有1nm－100nm大小 纳米技术可能带来新的安全威胁，科学家们对这些新 威胁可能要经过数十年才能完全了解 根据动物试验数据，小于100nm的物质进入动物体内 后会侵入大脑和中枢神经系统, 从而影响大脑和神经 系统的正常运转
32
特殊光学性质
当黄金被细分到小于光波波长尺寸时，即失去了原有 的富贵光泽而呈黑色 事实上，所有的金属在纳米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，金属纳米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 此外也可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等