纳米光电子材料的特性及应用
纳米光电技术的研究现状和应用前景
纳米光电技术的研究现状和应用前景纳米技术作为一个新兴的研究领域，得到了各个领域的高度重视。
而其中的纳米光电技术则成为了近年来的研究热点之一。
纳米光电技术不仅具有纳米技术的优点，同时又结合了电子与光子的重要特性，所以可以广泛应用于生物医学、环境监测、通信技术等领域。
一、纳米光电技术的研究现状1. 光电材料在纳米光电技术应用中使用的材料应该不仅具有特殊的物理和化学性质，同时还要便于制作、处理和控制。
常用的纳米光电材料包括半导体纳米量子点、纳米金、碳纳米管等。
半导体纳米量子点具有较强的发光性能，能够在控制的条件下发出不同颜色的光。
此外，由于其小尺寸，达到纳米级别，具有很强的光稳定性和耐久性，是光电设备和电子产品中的重要材料。
纳米金的光学特性在太阳能转换、生物成像、传感器和探测器等方面具有广泛的应用。
同时，金的化学惰性也保证其长期稳定性和不受疾病诱导的光学性能损害。
碳纳米管具有优良的光学和电学性能，广泛应用于电子、医学成像等领域。
其优异的机械特性使其成为高强度的建筑材料、超导体、动力学器件等的理想原料。
2. 纳米光电器件光电器件是纳米光电技术研究的另一重要领域。
一个完好的光电器件，需要有合适的纳米材料、优良的结构设计和高精度的加工工艺。
在全球范围内，科学家们已成功制备出一些高效的纳米光电器件。
例如，组合了纳米量子点和有机分子的有机光电探测器，已经被广泛地应用在太阳能电池、光学传感器和光学通讯领域；而基于纳米光子学的光波缆，可以大大提高光纤通讯的传输速率，这也将为人们带来更加方便快捷的网络通讯环境。
此外，在生物医学领域，基于纳米技术的生物成像技术，结合了纳米材料和对光的敏感检测器，能够有效地检测人体内不同类型的细胞、组织和器官。
3. 纳米光电技术的应用纳米光电技术目前已被广泛应用于不同领域，例如环境监测、生物医学和通信技术等领域。
在环境监测中，利用纳米材料的优良导电性和敏捷性，可以研究大气污染和水土污染等问题。
纳米材料的物理性质和应用
纳米材料的物理性质和应用纳米材料指的是具有纳米级尺寸（一纳米等于十亿分之一米）的材料，它们具有独特的物理性质和广泛的应用前景。
本文将探讨纳米材料的物理性质及其在各个领域中的应用。
一、纳米材料的物理性质1. 表面效应纳米材料的比表面积远大于其体积，这使得纳米材料具有显著的表面效应。
例如，纳米颗粒在化学反应中的活性比宏观颗粒高出数倍，这是因为更多的原子或分子位于表面，使其更易于与其他物质接触和反应。
2. 尺寸效应纳米材料的尺寸与宏观材料相比更小，因此纳米材料的电子、光学和磁学性质发生了显著变化。
例如，金属纳米颗粒的表面等离子体共振现象使其具有优异的光学性能，可以应用于传感器、光学器件等领域。
3. 量子尺寸效应当纳米材料的尺寸接近或小于其波长或布洛赫波长时，量子效应开始显现。
例如，纳米晶体在光谱吸收和发射方面表现出离散的能级，这对于光电器件的设计和制造具有重要意义。
4. 界面效应纳米材料中存在着大量的界面和晶界，这些界面对材料的性能有重要影响。
例如，纳米材料的晶界可以增强材料的强度和硬度，提高材料的韧性和塑性。
二、纳米材料的应用1. 催化剂纳米材料由于其高比表面积和特殊物理化学性质，被广泛应用于催化剂领域。
纳米催化剂具有高活性、高选择性和高稳定性等特点，在化学反应和能源转换中发挥着重要作用。
例如，纳米金属颗粒作为催化剂可以提高化学反应的反应速率和产物收率。
2. 电子器件纳米材料在电子器件中具有广泛的应用，如纳米晶体管、纳米传感器和纳米电池等。
纳米晶体管具有高电子迁移率和低功耗特性，对于半导体行业的发展具有重要意义。
纳米传感器可以实现对微小生物分子和环境变化的高灵敏检测。
纳米电池具有高能量密度和长循环寿命等优势，在可穿戴设备和电动汽车等领域具有广阔的应用前景。
3. 医疗领域纳米材料在医疗领域的应用涉及到药物传递、诊断和治疗等方面。
纳米药物传递系统可以将药物精确释放到病变组织或细胞，提高疗效和减少副作用。
纳米光电子学的研究和应用
纳米光电子学的研究和应用纳米光电子学是研究纳米尺度的光电子器件和系统的领域，它已成为现代科技中的一个重要组成部分。
这一领域的发展为人类的科技创新提供了新的思路和手段，有望在信息处理、太阳能、医疗和生物监测等领域发挥巨大的作用。
一、纳米光电子技术的基础纳米光电子技术是运用光子学、半导体技术、纳米加工和量子现象等新颖研究方法，制备小尺寸的纳米级光电子器件和系统。
其制造工艺主要使用了微电子加工工艺和原子层沉积技术，制备出的器件尺寸可达到纳米级别。
二、纳米光电子技术的优势纳米光电子技术因其具有较高的功率、速度、带宽和能量效率，广泛应用于数据存储、信号处理、光子计算和通信等方面。
随着人类对数据的需求不断增长，发展纳米光电子技术的势头也在不断加快。
三、纳米光电子学的应用1.数据存储研究人员已经通过设计和制造纳米结构，将数据存储的密度增加了数倍。
纳米光电子技术的高密度存储能力，使得磁盘、闪存等设备的存储量大幅提升，极大地方便了人们的生活。
2.太阳能纳米光电子技术在太阳能方面同样也表现出其独特的优势。
纳米级的材料可以使得光能被更好的吸收，提高了太阳能电池的光电转换效率。
同时，还可以更好的抵抗风化和光腐蚀，提高太阳能电池寿命，实现可持续发展。
3.医疗纳米光电子技术对医疗领域也有着不小的研究与应用。
以治疗癌症为例，纳米级的磁性材料可以在磁力场的作用下直接将治疗物质输送到病灶部位，减少了对健康组织的侵害。
同时，也可以用纳米光电子器件对病毒进行检测和跟踪等。
4.生物监测纳米光电子技术还在生物监测领域表现出了广阔前景。
利用特殊的纳米技术，制造出用于监测血压、心率、血糖等参数的微型传感器，这些传感器具有更精确、更连续的检测能力和监测范围。
同时，这些传感器的小型化也能够让其更容易被患者所接受。
四、总结纳米光电子技术通过制造小尺寸的纳米级光电子器件和系统，具有高密度存储、高效太阳能电池、癌症治疗、生物监测等领域的广泛应用。
因此，这一技术将在未来发挥着越来越重要的作用。
纳米电子材料
纳米电子材料纳米电子材料是一种具有纳米尺度结构的材料，其在电子领域具有重要的应用价值。
由于其特殊的物理和化学性质，纳米电子材料在电子器件、能源存储和转换、生物传感器等领域展现出了广阔的应用前景。
本文将就纳米电子材料的特性、制备方法以及应用进行介绍。
首先，纳米电子材料具有独特的电子结构和性能。
在纳米尺度下，材料的能带结构和电子输运性质会发生显著变化，例如量子尺寸效应和表面效应会导致纳米材料的光电性能得到显著提升。
此外，纳米电子材料还具有较大的比表面积和较高的表面活性，这使得其在催化、传感和能源存储等方面具有独特的优势。
其次，纳米电子材料的制备方法多种多样。
常见的制备方法包括溶剂热法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
这些方法可以制备出具有不同形貌和结构的纳米材料，如纳米线、纳米片、纳米粒子等，从而满足不同领域的需求。
同时，通过控制合成条件和参数，还可以调控纳米材料的尺寸、形貌和结构，以实现对其性能的精确调控。
最后，纳米电子材料在电子领域具有广泛的应用。
在电子器件方面，纳米材料可以应用于柔性电子器件、光电器件和传感器等领域，具有重要的应用前景。
在能源存储和转换方面，纳米材料可以用于锂离子电池、超级电容器和光催化等领域，具有提高能源转化效率和储能密度的潜力。
此外，纳米电子材料还可以应用于生物医学领域，如生物传感器和药物传递系统等，为生物医学诊断和治疗提供新的途径。
综上所述，纳米电子材料具有独特的电子结构和性能，其制备方法多样，且在电子器件、能源存储和转换、生物传感器等领域具有广泛的应用前景。
随着纳米技术的不断发展，相信纳米电子材料将会在未来发挥越来越重要的作用。
纳米光学材料的研究及应用前景
纳米光学材料的研究及应用前景随着科技的发展，新材料的研究和应用逐渐成为科技进步的重点。
其中，纳米光学材料是近年来备受关注的一种新型材料。
其潜在应用领域广泛，包括生物医学、光通信、光电子学、太阳能电池等。
本文将介绍纳米光学材料的基本原理、研究进展和应用前景。
一、纳米光学材料的基本原理纳米光学材料是一种具有特殊光学性能的材料，其性能来源于纳米结构和光与物质相互作用的效应。
其中，纳米结构是指材料中至少存在一种空间尺寸小于100纳米的周期性或非周期性结构。
纳米结构中的电子、光子和声子等粒子之间的相互作用可以产生一系列奇特的光学效应，如表面等离子体共振（surface plasmon resonance）、局域表面等离子体共振（localized surface plasmon resonance）等。
表面等离子体共振是指金属纳米颗粒等材料表面的自由电子与光场相互作用时的共振现象。
当金属纳米颗粒吸收光子时，表面自由电子会发生共振激励，使金属纳米颗粒中的电场增强。
这种现象可以被用于传感、生物成像、分子检测等领域。
局域表面等离子体共振是指在金属纳米颗粒上的电磁场分布呈现局域化特征。
局域表面等离子体共振可以通过调整纳米颗粒的形状、大小、材料等实现，并可以用于实现高灵敏度的生物传感器、光学计算和光子集成。
二、纳米光学材料的研究进展纳米光学材料是一个新兴的交叉领域，其研究涉及物理学、化学、材料学等众多学科。
近年来，随着制备技术的不断进步，纳米光学材料的研究得到了快速发展。
制备技术方面，传统的制备方法包括物理蒸镀、化学还原、溶剂热法等，虽然可以制备出稳定的纳米颗粒，但是受到技术限制，只能制备出长度尺寸相对较大且形状简单的纳米颗粒。
近年来，新型的纳米结构制备技术如光栅投射法、电子束曝光法等的发展，使得可以获得高质量、高稳定性的高阶结构，为研究纳米光学材料的性能提供了技术保障。
在应用研究方面，纳米光学材料已经在传感、生物医学和光电子学等领域得到了广泛应用。
纳米材料的电学性质研究及应用
纳米材料的电学性质研究及应用纳米材料是一种新型材料，因其特殊的尺寸效应和表面效应，具有与宏观尺寸材料不同的物理、化学和电学性质。
在过去的几十年中，纳米材料的研究和应用已经取得了长足的进展。
其中，纳米材料的电学性质研究及应用是一个重要的研究方向。
一、纳米材料的电学性质研究纳米材料的电学性质与其尺寸和形貌密切相关，主要体现在电阻率、电导率、介电常数、电荷密度等方面。
1. 电阻率随着材料尺寸的不断减小，纳米材料中电子与原子间的散射减少，导致电子传输的流动路径减短，使电阻率降低。
同时，纳米材料还存在量子尺寸效应和界面效应等因素，使其电阻率表现出复杂的尺寸依赖性。
例如，在纯银的纳米线中，当直径小于50nm时，电阻率随直径增加而降低，但当直径小于10nm时，电阻率开始升高。
2. 电导率纳米材料的电导率与电阻率有相似的尺寸依赖性。
当材料尺寸减小到一定大小时，电导率会发生突变。
这是因为纳米材料中的电子受到晶格的限制，不再能够自由运动，从而阻碍了电子的导电。
3. 介电常数介电常数主要与材料的极化和导电性质有关。
随着尺寸的减小，纳米材料中电子的极化效应和界面效应越来越明显，从而导致介电常数的改变。
例如，在氧化锌的纳米晶体中，当粒径小于50nm时，介电常数会出现明显增加。
4. 电荷密度纳米材料的电荷密度与其表面形貌和化学成分有关。
在纳米颗粒表面，由于分子结构的改变和表面能的变化，通常会出现电子传输发生和化学反应发生的巨大变化。
以上是纳米材料电学性质的主要特征，而在实际应用中，更多的是关注纳米材料的电学性质所带来的一系列重要应用。
二、纳米材料的电学性质应用纳米材料的电学性质研究为其应用提供了重要的理论基础，同时也使得其应用领域更加广泛。
1. 生物医学纳米材料的电学性质具有较高的生物相容性和生物可降解性，可以在生物医学领域中应用。
例如，利用吸附纳米颗粒的特殊表面性质，可以研制出用于医学影像学和肿瘤治疗的纳米颗粒。
2. 能源存储纳米材料的电学性质能够提高电化学能量储存和释放的效率，因此在能源存储领域中有重要应用。
纳米材料的特点及应用实例
纳米材料的特点及应用实例纳米材料是一种具有纳米级尺寸的材料，其在三个维度上的至少一个尺寸小于100纳米。
纳米材料具有许多独特的特点，包括较大的比表面积、尺寸量子效应、表面效应、量子限制效应等。
这些特点使得纳米材料在各种领域都具有广泛的应用价值。
首先，纳米材料具有较大的比表面积。
由于纳米材料具有极小的粒径，相同质量的纳米材料相对于微米级材料来说，拥有更大的表面积。
这使得纳米材料在催化、吸附、传感器等领域具有独特的应用优势。
例如，纳米金属催化剂在有机合成反应中具有高效、高选择性的优点，广泛应用于有机合成领域。
其次，纳米材料具有尺寸量子效应。
在纳米尺度下，物质的物理和化学性质会发生显著的变化，从而引发尺寸效应。
例如，纳米粒子具有显著的量子尺寸效应，这使得纳米材料在光电子器件、磁性材料等领域具有独特的应用潜力。
纳米材料在太阳能电池、传感器、数据存储等领域的应用也广泛受益于尺寸效应。
另外，纳米材料还具有表面效应。
由于纳米材料的表面与体积之比大大增加，表面效应在纳米材料中变得更为显著。
这种表面效应导致纳米材料在催化、材料增强、生物医学等领域具有突出的应用优势。
例如，纳米纤维材料广泛应用于组织工程、药物输送等领域，其高比表面积和表面效应能够增加生物材料的活性和生物相容性。
最后，纳米材料还具有量子限制效应。
纳米材料中，电子、光子等量子实体受到空间的限制，从而引发量子限制效应。
这种效应使得纳米材料在光电子器件、量子点显示器件、纳米传感器等领域具有独特的应用前景。
例如，纳米量子点材料在生物成像、荧光标记、光电子器件等领域具有广泛的应用价值。
综上所述，纳米材料具有众多独特的特点，使得其在各个领域都具有广泛的应用前景。
未来，随着纳米技术的不断发展和突破，纳米材料的应用领域将会更加广阔，为人类社会的发展和进步带来更多的实际利益。
纳米材料在电子器件领域中的应用
纳米材料在电子器件领域中的应用随着科技的不断发展，电子器件的需求越来越大。
而纳米材料的应用在其中发挥越来越重要的作用。
纳米材料具有比传统材料更高的比表面积，更优异的性能表现，比如更高的导电性、更优秀的机械性能、更高的热稳定性和耐腐蚀性等。
因此，纳米材料的应用在电子器件领域中被广泛受到关注。
1、介绍纳米材料纳米材料的尺度介于微米和分子尺度之间。
通常来说，纳米材料的直径在1至100纳米之间。
与微观材料相比，纳米尺度下的材料具有独特的物理、化学和生物特性。
这些特性往往表现为更高的比表面积和更短的扩散距离，以及对电子、光子、热子等能量的敏感性质。
纳米材料主要包括纳米颗粒、纳米线、纳米管和纳米薄膜等。
2、纳米材料在电子器件领域的应用作为具有巨大应用前景的材料，纳米材料在电子器件领域中应用正在不断扩大。
下面列出了一些典型的应用实例。
2.1新型导电材料纳米材料在电子器件中最显著的应用之一是作为高性能导电材料。
传统的导电材料往往在高电流下产生较大的电能损耗，并且具有较差的稳定性和导电性能。
而纳米材料具有更高的导电性能和稳定性。
例如，纳米银材料被广泛应用于制造智能手机的屏幕内层电路板。
纳米金和纳米铜等材料也被广泛应用于热散热材料。
此外，纳米碳管、纳米颗粒和纳米线等导电材料也正在得到广泛的关注和应用。
2.2纳米材料的储能功能智能手机、电动汽车和能源领域等大量需要稳定的储能设备。
纳米材料在这方面也有着不可替代的作用。
例如，纳米氧化铁等材料在可重复充放电的锂离子电池中被广泛应用。
此外，钨化银、电子蕊等材料也被广泛应用于超级电容器等储能设备中。
2.3纳米材料的光电性能纳米材料在光电器件中也有着广泛的应用。
纳米颗粒、银纳米线、碳纳米管等材料在太阳能电池、OLED、可见光通信等领域均有着广泛的应用。
例如，在太阳能电池领域，纳米结构的半导体材料通过表面荧光增强、激子增强效应、界面电子传输改进等方式，能够提高电池的光电转换效率。
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☆光电子材料导论论文☆纳米光电子材料的特性及应用摘要小尺寸的纳米材料的表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒的光学特性产生很大的影响，使得纳米微粒具有同样材质的非纳米块体物体所不具备的新的光学特性，利用纳米材料的这些光学特性制成的各种光学材料与器件在日常生活和高科技领域有着广泛的应用。
关键字纳米材料光电子纳米微粒表面效应量子限域效应引言纳米科技是指在纳米尺度(1～100纳米)上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。
这一技术使人类认识和改造物质世界的能力延伸到了原子和分子水平，是当今最重要的新兴科学技术之一，已经引起了科学界和产业界的极大关注。
纳米材料的一个最重要的标志是材料的尺寸与材料的一些物理特征量相当。
当纳米微粒的粒径与超导相干波长、波尔半径以及电子德布罗意波长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。
与此同时，大的比表面积使处于表面的原子、电子跑到表面或接近表面，于是与处于小颗粒内部的原子、电子的性能行为产生很大的差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米颗粒的光学特性有很大的影响，甚至会使纳米材料具有同样材质的宏观材料不具备的新的光学特性。
1991年1月，日本首次用高分辨分析电镜观察到碳纳米管。
2001年日本NTT 公司尖端技术综合研究所，开发成功了制作光导集成电路芯片的基础技术。
2002年，美国加州大学伯克利分校的研究人员研制出世界上最细的激光束，即纳米激光。
2003年美国哈佛大学成功开发出一种新型纳米激光器，可自动调控开关。
2006年5月，美国IBM研究中心在《Science》上发表了其最新研究成果：在纳米管的相关实验中探测到了光，预示着使碳纳米管发光的理想将变为现实。
我国在纳米电子技术研究的基础上也开展了纳米光电子技术研究。
我国纳米科技的大部分研究工作集中在硬件条件要求不太高的基础研究领域，涉及纳米主流技术高、精、尖的研究内容不多，特别是一些具有重要应用前景的技术研究比较薄弱，在纳米材料、纳米结构设计、制造和控制以及实用化方面与国际先进水平差距较大。
纳米材料的一些基本光学现象纳米材料提供了小尺度结构的材料，在小尺度结构中，材料光学性质发生了一些变化。
当光通过纳米材料时，材料的纳米结构使一些光学特性得以加强和充分展现。
光的反射物体对光的反射取决于受光表面的材料和结构。
当入射光的波长与表面粗糙结构的尺寸相当，粗糙结构的表面纳米结构图形对光的反射有着特别的影响。
纳米表面不同的粗糙结构和纳米表面孔洞能表现出不同的反射影响。
光的透射光进入纳米结构薄膜往往会有一定的透过，与一般材料的薄膜不同，如果纳米薄膜其纳米结构是不连续的，其中有许多的空隙，当光照射到纳米结构的空隙时，由于光的衍射效应，不同波长的光沿着不同的方向穿过。
光的折射由于纳米结构中每个纳米粒子都是一个不同的表面，纳米技术比以往任何技术都能有效的控制折射率。
因此我们可以随心所欲的控制光来达到目的。
纳米微粒能微弱地甚至不为人所注意地散射光。
因此我们能够利用纳米材料制造出许多新的透明材料。
光的偏振纳米粒子阵列在外场中的极化，极化电场导致了外加电场在材料中场强的减弱，内部电场为外加电场和内部偶极子产生极化场的矢量和，因此纳米材料能增强光的极化。
光的辐射黑体辐射导致材料的热转化过程中有光子释放。
由于热转化依赖于分子和原子结构，而波长只比纳米颗粒的尺寸大一个量级，所以纳米颗粒会影响黑体辐射。
纳米技术使我们能通过控制来产生优于黑体辐射的特殊辐射，也能制备在减少炫光同时更好地控制热和紫外的窗户。
纳米材料的光谱性质由于纳米材料的表面效应和量子尺寸效应，纳米微粒和普通物体的光学特性有很大的差别，纳米微粒具有同样材质的非纳米块体物体所不具备的新的光学光谱特性，主要表现在如下几个方面。
宽频带强吸收当材料的尺寸缩小到纳米量级时，金属纳米颗粒几乎都呈黑色，表明它们对可见光的反射率极低，主要为吸收。
一些纳米材料对红外光有一个宽频带强吸收，如纳米SiC及Al2O3粉等。
这是由于纳米粒子所具有的大的比表面导致了平均配位数下降，不饱和键和悬挂键增多。
与常规大块材料不同，纳米粒子没有单一的、择优的键振动模，只存在一个较宽的键振动模分布，因此在红外光场作用下它们对红外吸收的频率也就存在一个较宽的分布，这就导致纳米粒子红外吸收带的展宽。
许多纳米微粒对紫外光有强烈的吸收作用，例如ZnO、Fe 2O 3、和TiO 2等。
这些纳米氧化物对紫外光的吸收的主要原因是它们在紫外光照射下，吸收紫外光引起价带电粒子被激发，并向导带跃迁。
光谱线的移动 随着粒子尺寸的减少，半导体粒子的有效带隙增加，其相应的吸收光谱和荧光光谱发生蓝移，从而在能带中形成一系列分立的能级。
纳米半导体粒子的吸收的吸收带隙E (r )的可用以下公式来描述：()222*201.80.24824g e E r E R r rπμπεε=+-+， 式中，r 为纳米粒子的半径；E (r )是r 的函数，为相应半导体材料的能隙。
与体材料相比，纳米微粒的吸收带普遍存在向短波方向移动，即蓝移现象。
纳米微粒吸收带的蓝移可以用量子限域效应和大的比表面来解释。
由于纳米颗粒尺寸下降，能隙变宽，这就导致光吸收带移向短波方向。
已被电子占据能级与未被占据的能隙宽度随颗粒直径减小而增大，所以量子限域效应是产生纳米材料谱线蓝移和红外吸收带宽化现象的根本原因。
在有些情况下，材料尺寸减小至纳米级时可以观察到光吸收带相对粗晶材料呈现“红移”现象，即吸收带移向长波方向。
从谱线的能级跃迁来看，谱线的红移是能隙减小，带隙、能级间距变窄，从而导致电子由低能级向高能级及半导体电子由价带到导带跃迁引起的光吸收带和吸收边发生红移。
量子限域效应 当半导体纳米微粒的粒径r <αB （αB 为激子波尔半径）时，电子的平均自由程受到小粒径的限制，局限在很小的范围，很容易与空穴形成激子，引起电子和空穴波函数的重叠，进而很容易产生激子吸收带。
随着粒径的减小，重叠因子增加。
对半径为r 的球形微晶，忽略表面效应，则激子的振子强度()22220m f E U hμ=∆， 式中，m 为电子质量，∆E 为跃迁能量，μ为跃迁偶极矩。
当r <αB 时，电子和空穴波函数|U (0)|2将随粒径减小而增加，近似于(αB /r )3。
由于单位体积内微晶的振子强度f 微晶/V （V 为微晶体积）决定材料的吸收系数，粒径越小，|U (0)|2越大，f 微晶/V 也越大，则激子带的吸收系数随粒径而增加，即出现激子增强吸收并蓝移，这就是量子限域效应。
纳米微粒的发光 当纳米微粒的尺寸小到一定程度时可被某一波长的光激发而产生发光现象。
图为室温下紫外光激发引起的纳米硅的发光谱。
可以看出，随着粒径的减小，发射带强度增强并移向短波方向，当粒径大于一定值时，这种光发射现象消失。
据此推测，硅纳米微粒的发光是载流子的量子限域效应引起的。
而大尺寸的硅不发光是由于它的结构存在平移对称性，由平移对称性产生的选择定则使得其不可能发光，当硅的粒径小到某一程度时，平移对称性消失，就会出现发光现象。
纳米材料的非线性光学效应由于纳米颗粒具有很大的比表面，导致其表面原子的平均配位数下降，不饱和键和悬挂键增多，硅纳米微粒不再具有典型的共价键特征，界面键结构将出现部分极化，尤其是硅微粒的介电常数与镶嵌介质的介电常数相差较大时，界面键结构极化的强度更高，表现出极强的表面活性。
纳米微粒只包含有限数目的晶胞，不再具有周期性的边界条件，硅材料的晶格结构对称性在纳米相时将受到严重破坏。
另外，硅纳米微粒受到介质势垒的三维强限域作用，纳米范围内的电子、空穴犹如处于“无限深势阱”中，使得纳米硅材料的能带将发生明显分裂，导带和价带中将产生众多子带，子带与子带间的跃迁将呈现准直接跃迁特征，这将使得跃迁得以增强，使之更容易与入射光子发生共振，因而可以大大提高硅基材料的光学非线性。
因此，硅量子点材料使光学非线性响应得以极大的增强。
纳米光电子材料的一些应用纳米材料具有前面所述的光谱线移动、光吸收、光发射、光学非线性等光学特性，都与纳米微粒的尺寸有很强的依赖关系，利用纳米材料的这些光学特性制成的各种光学材料与器件将在日常生活和高科技领域得到广泛的应用。
光吸收过滤器和调制器光过滤是控制光在一定波长范围内通过的现象，光过滤在光通信等方面有广泛的应用前景。
利用纳米材料可以设计高效率的光过滤器，一方面由于纳米材料的尺寸小，可以把光过滤器的尺寸缩小，更重要的是，可以利用纳米材料的尺寸效应，在同一类材料上可实现波段可调的光滤波器。
可用于光过滤器的材料有TiO2/SiO2和TiO2/Ta2O3等多层膜。
纳米阵列光滤波器的最大特点是可以通过模板空洞内金属纳米粒子的含量，以及柱形孔洞内纳米颗粒形成的纳米棒的纵横比来控制组装体系吸收边或吸收带的位置，实现光过滤的人工调制。
超微型纳米激光器2001年，美国加州大学伯克利分校的研究人员在纳米光导线上制造出世界最小的激光器——纳米激光器。
这种激光器不仅能发射紫外激光，经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。
研究人员使用一种称为取向附生的标准技术，用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。
但是，美中不足的是只有用另一束激光将纳米线中的氧化锌晶体激活，其才会发射出激光。
而新型纳米激光器具备了电子自动开关的性能，无需借助外力激活，这无疑会使其实用性大为增强。
2003年1月16日出版的《Nature》杂志曾报道，哈佛大学成功开发出一种新型纳米激光器，它比人的头发丝还细千倍，安装在微芯片上，能提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。
这种新型激光器是用半导体硫化镉制成的纳米线，直径只有万分之一毫米。
光子晶体光子晶体又称光子禁带材料，是能够巧妙地引导光信号进入固体内任何位置的晶体。
从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。
与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波。
所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。
光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件，达到控制光子运动的目的。
光子晶体的出现，使人们操纵和控制光子的梦想成为可能。
迄今为止，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出，包括无阈值的激光器，无损耗的反射镜和弯曲光路，高品质因子的光学微腔，低驱动能量的非线性开关和放大器，波长分辨率极高而体积极小的超棱镜，具有色散补偿作用的光子晶体光纤，以及提高效率的发光二极管等。
光子晶体的出现使信息处理技术的"全光子化"和光子技术的微型化与集成化成为可能，它可能在未来导致信息技术的一次革命，其影响可能与当年半导体技术相提并论。
光子存储光信息存储已成为当今公认的重大科学技术领域的前沿课题之一。