Zigzag型石墨纳米带电子结构和输运性质的第一性原理研究

新课标高中化学选修教材《物质结构与性质》—三种版本的

新课标高中化学选修教材《物质结构与性质》—三种版本的比较研究作者：蔡文联文章来源：：《化学教学》2007年01期点击数：31 更新时间：2008-3-24 新课标高中化学选修教材《物质结构与性质》—三种版本的比较研究 蔡文联饶志明余靖知 摘要：根据2003年出版的《普通高中化学课程标准(实验》)编定的高中化学教材已通过审定的有三种版本，分别由人民教育出版社、江苏教育出版社、山东科技出版社出版。高中化学课程8个模块中选修3“物质结构与性质”是属于化学基本理论知识的模块。本文将对新版三种教材(选修3“物质结构与性质”)的设计思路、体系结构、栏目设置等方面进行比较研究，以期有助于教师理解新课标、选择教材、教法以及把握教学尺度。 为了适应我国21世纪初化学课程发展的趋势，化学课程标准研制组经过深入的调查研究，多次讨论修改，于2003年出版了《普通高中化学课程标准（实验）》。他们将高中化学课程采用模块的方式分为必修和选修两部分，共8个模块，其中必修模块2个，选修模块6个。新课程“在保证基础的前提下为学生提供多样的、可供选择的课程模块”，兼顾“学生个性发展的多样化需要”，适应不同地区和学校的条件。目前以高中化学课程标准和基础教育课程改革纲要为指导编写的新版高中化学教材经全国中小学教材审定委员会初审通过的共有3种，分别是由人民教育出版社出版（宋心琦主编，以下简称人教版），江苏教育出版社出版（王祖浩主编，以下简称苏教版），山东科技出版社出版（王磊主编，以下简称山东科技版）。 在6个选修模块中，选修3“物质结构与性质”模块突出化学学科的核心观念、基本概念原理和基本思想方法。在以“提高学生的科学素养”为主旨的高中化学课程改革中，如何将新课程理念很好地融合进化学基本概念和基础理论的教学中，转变学生的学习方式，培养学生的逻辑思维能力，提高学生学习本课程的意义，是值得广大化学教师研究、推敲的。因此，针对上述三种版本的教材（选修3物质结构与性质）进行具体的分析、比较、评价， 对教师在选择教材、教法以及把握教学尺度方面都具有十分重要的意义。 1.“物质结构与性质”模块教材的简介

半导体纳米结构的发光性质及其机理.doc

半导体发光的分类： 1）光致发光，2）电致发光，3）阴极射线发光，4）X射线及高能例子发光，5）化学发光以及6）生物发光等。其共同点就是用不同的能量激发半导体，让其发光，也就是把不同形式的能量转换为光能。 PL定义： Luminescence is one of the most important methods to reveal the energy structure and surface states of semiconductor nanoparticles and has been studied extensively. Whenever a semiconductor is irradiated, electrons and holes are created. If electronhole pairs recombine immediately and emit a photon that is known as fluorescence and if the electrons and holes created do not recombine rapidly, but are trapped in some metastable states separately, they need energy to be released from the traps and recombine to give luminescence. If they spontaneously recombine after some time, it is called photoluminescence (PL). It is reported that the fluorescence process in semiconductor nanoparticles is very complex, and most nanoparticles exhibit broad and Stokes shifted luminescence arising from the deep traps of the surface states. Only clusters with good

纳米材料综述要点

纳米材料综述 一、基本定义 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着 纳米科学技术的正式诞生。 1、纳米 纳米是一种长度单位，1纳米=1×10-9米，即1米的十亿分之一，单位符 号为 nm。 2、纳米技术 纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行 精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和 相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技 术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出 具有特定功能的产品。 纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段： 第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前主要是在实验室探索各种纳米粉体的制备手段，合成纳米块体(包括薄膜，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。 第二阶段 (1990年～1994年人们关注的热点是设计纳米复合材料： ?纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合， ?纳米微粒与常规块体复合(0-3复合， ?纳米复合薄膜(0-2复合。 第三阶段(从1994年至今纳米组装体系研究。它的基本内涵是以纳米颗粒 以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。 3、纳米材料 材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料就称为纳米 材料。纳米材料和宏观材料迥然不同，它具有奇特的光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。

图1 纳米颗粒材料SEM图 二、纳米材料的基本性质 由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成

纳米线场效应管

纳米线场效应管 一．什么叫纳米线 在纳米尺度下，物质中电子的波性以及原子之间的相互作用将受到尺度大小的影响。由纳米颗粒组成的纳米材料具有以下传统材料所不具备的特殊性能： （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 纳米材料按维数可分为：零维的纳米颗粒和原子团簇，它们在空间的三维尺度均在纳米尺度内（均小于100nm）；一维的纳米线、纳米棒和纳米管，它们在空间有二维处于纳米尺度；二维的纳米薄膜，纳米涂层和超晶格等，它们在空间有一维处于纳米尺度。 近年来，一维的纳米材料如纳米管，纳米线已成为纳米科学研究的热点，一维纳米材料的奇异物理、化学特性和在构建纳米级电子和光电子器件方面的巨大应用潜力推动了纳米线(管)的生长和特性研究。纳米材料的量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应吲和界面效应使其具有一系列优异的电、磁、光、力学和化学等宏观效应，使材料在电学、机械、化学和光学方面出现了独特的性能。目前世界各国都将此方面的研究列为重点发展项目。我国也很重视此方面的研究。我国著名科学家钱学森在1991年就曾预言“纳米左右和纳米以下"研究领域处于国际领先地位。 近年来，随着集成电路加工技术的不断发展，器件加工尺度已进入45nm范畴，当今纳米尺度新型半导体材料和器件的制备和特性研究越来越成为半导体器件领域的研究热点。通过将碳纳米管、硅纳米线等半导体纳米线直接搭接在金属隔离沟道电极两端，世界上多个研究组已制作出了纳米尺度的新型场效应晶体管，研究发现，这种由单根半导体纳米线组装的新型场效应晶体管，具有制备工艺简单，成本低，易于生产制造等特点。对开发新型半导体器件有很大的参考和价值，对未来的集成电路工业的发展具有的重要的指导意义和现实意义。 近来纳米氧化锌(ZnO)半导体材料的应用研究已成为世界范围内半导体材料领域的研究热点。ZnO是宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度Eg=3．37eV，激子束缚能约为60meV，有望替代GaN材料，在发光和敏感器件的生产中得到应用。目前，世界范围内的一些研究小组已丌展了利用一维ZnO纳米线组装场效应器件的初步研究，但结果中仍存在不少问题，亟待进一步分析研究。 二．纳米线的优点 ZnO纳米带、纳米棒、纳米线等一维纳米ZnO已经成功被应用于场效应晶体管。在Si02栅极绝缘层沉积并用电子束刻蚀出Au的源电极和漏电极．经过充分分散的ZnO纳米线分布于两极之间，Si02栅极绝缘层下面是高度掺杂的si层，作为晶体管的栅极。通过控制栅极的电压，进而可以控制电流从源电极流向漏电极。ZnO纳米线FET具有很出色的的性能，凭借着性能的优势．ZnO纳米线FET很有可能替代传统的硅MOSFET，使集成电路的尺寸朝着更小的方向发展，ZnO纳米线FET有可能会成为下一代集成电路晶体管。

高压对氮化硼纳米管的几何结构_电子结构和光学性质的影响

高压对氮化硼纳米管的几何结构、电子结构和 光学性质的影响 * 何开华 1) 郑 广 1) 吕 涛 1) 陈 刚 1) 姬广富 2) 1)(中国地质大学数学与物理学院,武汉 430074) 2)(中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防重点实验室,绵阳 621900) (2005年11月29日收到;2005年12月12日收到修改稿) 运用密度泛函理论平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),计算研究了纳米管BN(5,5)在不同压力条件下的几何结构、电子结构和光学性质.在高压条件下管口形状发生了较大的变化.与闪锌矿结构BN 比较分析发现两种结构间存在一些性质上的差异:首先,在外压力作用下,BN(5,5)纳米管的带隙随压力增大而减小,变化率为-0 01795eV GPa,而闪锌矿结构BN 随压力增大而增大;其次光吸收谱在压力条件下,没有和闪锌矿结构B N 一样发生 蓝移 ,相反在红外方向有所拓展;但纳米管BN(5,5)电子的转移方向和立方B N 相同,与BP(5,5)相反.通过分析电子态密度图,纳米管BN(5,5)有较强的离子性,随着压力的增大离子性减弱. 关键词:氮化硼纳米管,密度泛函理论(DFT),电子结构PACC :7115B,7120 *中国工程物理研究院自然科学基金(批准号:20030103)资助的课题. 通讯联系人.E_mail:c yfjkf@https://www.360docs.net/doc/be17376706.html, 1 引言 纳米碳管自1991年[1] 被发现以来,因具有一系列特殊的物理化学性能及其在应用领域的广阔前景,一直是理论和实验工作者们研究的热点.1992年发现的非碳纳米管同样引起了人们的研究热潮,尤其是由! ?族二元化合物所构成的非碳纳米管因具有很好的应用前景,人们更是给予了特别多的关注.1995年,Zettl 等人[2] 首先在实验中观察到BN 纳米管结构的存在,随后又发展了多种制备BN 纳米管的方法.但在理论研究方面迄今报道不多, Rubio 等人[3] 用紧束缚近似(TB)方法计算研究了BN 纳米管,发现其电子结构和碳纳米管的非常类似,即 其亚层电子间既有sp 2杂化又有sp 3 杂化,通过计算电子能带结构证实各种B N 纳米管均为半导体. Blas 等人[4] 用局域密度近似(LDA)计算得到在较大直径时其带隙维持在5 5eV,不受管的直径和手型的影响,比其他大多数管状半导体要高出约2e V.Acdim 等人[5] 用FP_LC AO 和PW_PP 方法对比研究了锯齿型BN 纳米管和扶手椅型B N 纳米管的力学性 质和电子结构,并与碳纳米管的性质作了比较.最 近Wu 等人[6] 对B N (8,0)纳米管进行了氢吸附研究. 闪锌矿结构是环境条件下的稳定结构,有关此结构的物理化学性质报道很多[7#9] ,其在物理性质上表现出与其他的半导体不一样的地方,如:(1)硬度要比其他半导体化合物的硬度高许多;(2)带隙随压力的增大而增大,其他硼化合物半导体的带隙随压力的增大而减小;(3)在压力下,电子的转移方向不同,在B N 中硼原子的电子向氮原子转移,而在B P 中,磷原子的电子向硼原子转移.以上几点性质在纳米管结构中是否依然存在,还未曾见报道.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算研究了纳米管B N(5,5)在高压下的几何结构、电子结构和光学性质,并与文献中有关闪锌矿结构B N 的报道作了比较. 2 计算方法和模型 本文的计算基于密度泛函理论的平面波基组的 赝势(PWP)从头算法[10] ,此方法已成功运用在各类 第55卷第6期2006年6月1000 3290 2006 55(06) 2908 06 物 理 学 报 AC TA PHYSIC A SINICA Vol.55,No.6,June,2006 2006Chin.Phys.Soc.

(完整版)苏教版化学选修3物质结构与性质专题3知识点

第一单元 金属键 金属晶体 金 属 键 与 金 属 特 性 [基础·初探] 1.金属键 (1)概念：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。 (2)特征：无饱和性也无方向性。 (3)金属键的强弱 ①主要影响因素：金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。 ②与金属键强弱有关的性质：金属的硬度、熔点、沸点等(至少列举三种物理性质)。 2.金属特性 特性 解释 导电性 在外电场作用下，自由电子在金属内部发生定向移动，形成电流 导热性 通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传 到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的 温度 延展性 由于金属键无方向性，在外力作用下，金属原 子之间发生相对滑动时，各层金属原子之间仍 保持金属键的作用 [核心·突破] 1.金属键????? 成键粒子：金属离子和自由电子 成键本质：金属离子和自由电子间 的静电作用 成键特征：没有饱和性和方向性存在于：金属和合金中

2.金属晶体的性质 3.金属键的强弱对金属物理性质的影响 (1)金属键的强弱比较：金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和外围电子数，原子半径越大，外围电子数越少，金属键越弱。 (2)金属键对金属性质的影响 ①金属键越强，金属熔、沸点越高。 ②金属键越强，金属硬度越大。 ③金属键越强，金属越难失电子。如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。 【温馨提醒】 1.并非所有金属的熔点都较高，如汞在常温下为液体，熔点很低，为－38.9 ℃；碱金属元素的熔点都较低，K-Na合金在常温下为液态。 2.合金的熔点低于其成分金属。 3.金属晶体中有阳离子，无阴离子。 4.主族金属元素原子单位体积内自由电子数多少，可通过价电子数的多少进行比较。

高中化学选修3 物质结构与性质 全册知识点总结

高中化学选修3知识点总结 主要知识要点： 1、原子结构 2、元素周期表和元素周期律 3、共价键 4、分子的空间构型 5、分子的性质 6、晶体的结构和性质 （一）原子结构 1、能层和能级 （1）能层和能级的划分 ①在同一个原子中，离核越近能层能量越低。 ②同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级s、p、d、f，能量由低到高依次为s、p、d、f。 ③任一能层，能级数等于能层序数。 ④s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍。 ⑤能层不同能级相同，所容纳的最多电子数相同。 （2）能层、能级、原子轨道之间的关系 每能层所容纳的最多电子数是：2n2（n：能层的序数）。

2、构造原理 （1）构造原理是电子排入轨道的顺序，构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。 （2）构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一。 （3）不同能层的能级有交错现象，如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E （5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。原子轨道的能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np （4）能级组序数对应着元素周期表的周期序数，能级组原子轨道所容纳电子数目对应着每个周期的元素数目。 根据构造原理，在多电子原子的电子排布中：各能层最多容纳的电子数为2n2 ；最外层不超过8个电子；次外层不超过18个电子；倒数第三层不超过32个电子。 （5）基态和激发态 ①基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 ②激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于激发态的原子称为激发态原子。 ③原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 3、电子云与原子轨道 （1）电子云：电子在核外空间做高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动。“电子云”描述了电子在原子核外出现的概率密度分布，是核外电子运动状态的形象化描述。

(完整版)物质结构与性质知识点总结

高中化学物质结构与性质知识点总结 一.原子结构与性质. 一.认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义. 1.电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7. 2.(构造原理） 了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布. (1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子. (2).原子核外电子排布原理. ①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. ②.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子. ③.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同. 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1. (3).掌握能级交错图和1-36号元素的核外电子排布式. ①根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。 ②根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。 3.元素电离能和元素电负性 第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。

电科专业纳米电新新子学基础第三节

纳米电子学基础 主讲人：杨红官

课程内容： 第一章绪论 第二章纳电子学的物理基础 第三章共振隧穿器件 第章隧穿件 第四章单电子晶体管 第五章量子点器件 第六章碳纳米管器件 第章子子器件 第七章分子电子器件 第八章纳米级集成系统原理 第九章纳电子学发展中的问题

第章 第三章共振隧穿器件 §3.1共振隧穿现象 §3.2共振隧穿器件的输运理论 32 §3.3共振隧穿二极管的特性分析 §3.4共振隧穿二极管模型 §3.5 基于RTD器件的数字电路 §3.6 基于RTD器件的模拟电路

第章 第三章共振隧穿器件 §3.1 共振隧穿现象 §3.2共振隧穿器件的输运理论 32 §3.3共振隧穿二极管的特性分析 §3.4共振隧穿二极管模型 §3.5 基于RTD器件的数字电路 §3.6 基于RTD器件的模拟电路

§3.1 共振隧穿现象 ?1969年Tsu（朱兆祥）和Esaki（江崎）首先预测到半导体超晶格势垒结构中 Ga1-x As 能够产生共振隧穿（Resonant Tunneling）现象。并预言若给GaAs/Al x 双势垒或多势垒结构加上偏压，会出现负微分电阻（Negative Differential I V特性 Resistance，NDR）的电流电压I-V特性。 ?不久，分子束外延技术（MBE）的发明，使人们可以在原子精度内和背景杂 质非常低的情况下，有控制地生长外延异质结层。应用这种技术制造出来AlGaAs/GaAs/AlGaAs双势垒结构，验证了他们的设想。 ?在共振隧穿和负微分电阻的基础上，种新型的量子器件应运而生，即共振在共振隧穿和负微分电阻的基础上，一种新型的量子器件应运而生，即共振 隧穿器件（Resonant Tunneling Device，RTD）。 X共振隧穿器件具有以下特点 共振隧穿器件（RTD）具有以下特点： ?(1) 高速高频。RTD器件的最高频率理论预计值为2.5 THz，实际可达712 GHz，RTD的开关时间t r低到1.5 ps。 15ps

举例说明纳米材料的结构与其性质的关系.

代鹏程无机化学2009级硕博连读学号:200911461 题目:举例说明纳米材料的结构与其性质的关系 答: 目录 1、纳米材料定义 2、纳米材料的结构 3、纳米材料的性能 4、以量子点为例说明纳米材料结构与其性质的关系 5、以纳米线为例说明纳米材料结构与其性质的关系 1、纳米材料定义 纳米材料是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米,在通常情况下不超过10纳米;从广义上说,纳米材料,是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1~100nm限制的各种固体超细材料,它包括零维的原子团簇(几十个原子的聚集体和纳米微粒;一维纳米纤维;二维纳米微粒膜(涂层及三维纳米材料。 2、纳米材料的结构 材料学研究认为:材料的结构决定材料的性能,同时材料的性能反映材料的结构。纳米材料也同样如此。对于纳米材料,其特性既不同于原子,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的差异。

纳米材料的结构特点是:纳米尺度结构单元,大量的界面或自由表面,以及结构单元与大量界面单元之间存在的交互作用。在结构上,大多数纳米粒子呈现为理想单晶,也有呈现非晶态或亚稳态的纳米粒子。纳米材料的结构上存在两种结构单元;即晶体单元和界面单元。晶体单元由所有晶粒中的原子组成,这些原子严格地位于晶格位置;界面单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。 纳米材料由于非常小,使纳米材料的几何特点之一是比表面积(单位质量材料的表面积很大,一般在102~104m2/g。它的另一个特点是组成纳米材料的单元表面上的原子个数与单元中所有原子个数相差不大。例如:一个由5个原子组成的正方体纳米颗粒,总共有原子个数53=125个,而表面上就有约89个原子,占了纳米颗粒材料整体原子个数的71%以上。这些特点完全不同于普通的材料。例如,普通材料的比表面积在10m2/g以下,其表面原子的个数与组成单元的整体原子个数相比较完全可以忽略不计。 由于以上纳米材料的两上显著不同于普通材料的几何特点,从物理学的观点来看,就使得纳米材料有两个不同于普通材料的物理效应表现出来,这是一个由量变到质变的过程。一个效应我们称之为量子尺寸效应,另一个被称之为表面效应。量子尺寸效应是由于材料的维度不断缩小时,描述它的物理规律完全不同 于宏观(普通材料的规律,不但要用描述微观领域的量子力学来描述,同时要考虑到有限边界的实际问题。关于量子尺寸效应处理物理问题,到目前为止,还没有一个较为成熟的适用方法。表面效应是由于纳米材料表面的原子个数不可忽略,而表面上的原子又反受到来自体内一侧原子的作用,因此它很容易与外界的物质发生反应,也就是说它们十分活泼。 纳米材料由于这两上特殊效应的存在,使得它们的物理、化学性质完全不同于普通材料。目前许多实验和应用结果已经证实,纳米材料的熔点、磁性、电容性、发光特性、水溶特性等都完全不同于普通材料。例如,将金属铜或铅做成几个纳米的颗粒,一遇到空气就会燃烧,发生爆炸;用碳纳米管做成的超级电容器,其体积比电

举例说明纳米材料的结构与其性质的关系

代鹏程无机化学2009级硕博连读学号：200911461 题目：举例说明纳米材料的结构与其性质的关系 答： 目录 1、纳米材料定义 2、纳米材料的结构 3、纳米材料的性能 4、以量子点为例说明纳米材料结构与其性质的关系 5、以纳米线为例说明纳米材料结构与其性质的关系 1、纳米材料定义 纳米材料是纳米级结构材料的简称。狭指由纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米，在通常情况下不超过10纳米；从广义上说，纳米材料，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度（1～100nm）限制的各种固体超细材料，它包括零维的原子团簇（几十个原子的聚集体）和纳米微粒；一维纳米纤维；二维纳米微粒膜（涂层）及三维纳米材料。 2、纳米材料的结构 材料学研究认为：材料的结构决定材料的性能，同时材料的性能反映材料的结构。纳米材料也同样如此。对于纳米材料，其特性既不同于原子，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的差异。 纳米材料的结构特点是：纳米尺度结构单元，大量的界面或自由表面，以及结构单元与大量界面单元之间存在的交互作用。在结构上，大多数纳米粒子呈现为理想单晶，也有呈现非晶态或亚稳态的纳米粒子。纳米材料的结构上存在两种结构单元；即晶体单元和界面单元。晶体单元由所有晶粒中的原子组成，这些原子严格地位于晶格位置；界面单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。 纳米材料由于非常小，使纳米材料的几何特点之一是比表面积（单位质量材料的表面积）很大，一般在102～104m2/g。它的另一个特点是组成纳米材料的单元表面上的原子个数与单元中所有原子个数相差不大。例如：一个由5个原子组成的正方体纳米颗粒，总共有原子个数53=125个，而表面上就有约89个原子，占了纳米颗粒材料整体原子个数的71%以上。这些特点完全不同于普通的材料。例如，普通材料的比表面积在10m2/g以下，其表面原子的个数与组成单元的整体原子个数相比较完全可以忽略不计。 由于以上纳米材料的两上显著不同于普通材料的几何特点，从物理学的观点来看，就使得纳米材料有两个不同于普通材料的物理效应表现出来，这是一个由量变到质变的过程。一个效应我们称之为量子尺寸效应，另一个被称之为表面效应。量子尺寸效应是由于材料的维度不断缩小时，描述它的物理规律完全不同

纳米材料与纳米结构21个题目完整答案

1.简单论述纳米材料的定义与分类。 2.什么是原子团簇? 谈谈它的分类. 3.通过Raman 光谱中任何鉴别单壁和多臂碳纳米管? 如何计算单壁碳纳米管直径? 4.论述碳纳米管的生长机理。 5.论述气相和溶液法生长纳米线的生长机理。 6.解释纳米颗粒红外吸收宽化和蓝移的原因。 7.论述光催化的基本原理以及提高光催化活性的途径。 8.什么是库仑堵塞效应以及观察到的条件？ 9.写出公式讨论半导体纳米颗粒的量子限域效应和介电限域效应对其吸收边，发光峰的影响。 10.纳米材料中的声子限域和压应力如何影响其Raman 光谱。 11.论述制备纳米材料的气相法和湿化学法。 12.什么是纳米结构，并举例说明它们是如何分类的，其中自组装纳米结构形成的条件是什么。 13.简单讨论纳米颗粒的组装方法 14.论述一维纳米结构的组装，并介绍2种纳米器件的结构。 15.论述一维纳米结构的组装，并介绍2种纳米器件的结构。 16.简单讨论纳米材料的磁学性能。 17.简述“尺寸选择沉淀法”制备单分散银纳米颗粒的基本原理 18.简述光子晶体的概念及其结构 19.目前人们已经制备了哪些纳米结构单元、复杂的纳米结构和纳米器件。并说明那些纳米结构应该具有增强物理和化学性 能。 20.简单论述单电子晶体管的原理。 21.简述纳米结构组装的工作原理。 1.简单论述纳米材料的定义与分类。 答：最初纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和固体。 现在广义: 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。 如果按维数，纳米材料可分为三大类： 零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如：纳米颗粒，原子团簇等。 一维：指在空间有两处处于纳米尺度，如：纳米丝，纳米棒，纳米管等。 二维：指在三维空间中有一维处在纳米尺度，如：超薄膜，多层膜等。 因为这些单元最具有量子的性质，所以对零维，一维，二维的基本单元，分别又具有量子点，量子线和量子阱之称。

物质结构与性质汇总(精华版)

物质结构与性质补充练习 1．（1）中国古代四大发明之一——黑火药，它的爆炸反应为： 2KNO3 + 3C + S == A + N2↑+ 3CO2↑ (已配平) ①除S外，上列元素的电负性从大到小依次为； ②在生成物中，A的晶体类型为，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型 为； ③已知CN-与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为； （2）原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q 多2。T的基态原子外围电子（价电子）排布为，Q2+的未成对电子数是（3）在CrCl3的水溶液中，一定条件下存在组成为[CrCl n(H2O)6-n]x+（n和x均为正整数）的配离子，将其通过氢离子交换树脂（R-H），可发生离子交换反应： 交换出来的H+经中和滴定，即可求出x和n,确定配离子的组成。 将含0．0015 mol [CrCl n(H2O)6-n]x+的溶液，与R-H完全交换后，中和生成的H+需浓度为0．1200 mol·L-1 NaOH溶液25．00 mL，该配离子的化学式为。 2．（2010省质检）X元素在第3周期中电负性最大，Y、Z元素同主族且位置相邻，Y原子的最外层电子排布为ns n np n+2。请填写下列空白。 （1）第一电离能：Y Z（填“>”、“<”或“=”）； （2）XY2是一种高效安全的消毒剂，熔点-59.5℃，沸点10℃，构成该晶体的微粒之间的作用力是； （3）ZX2常用于有机合成。已知极性分子ZX2中Z原子采用np3杂化，则该分子的空间构型是，分子中X、Z原子之间形成键（填“σ”或“π”）； （4）胆矾晶体（CuSO4·5H2O）中4个水分子与铜离子 形成配位键，另一个水分子只以氢键与相邻微粒结合。 某兴趣小组称取2.500g胆矾晶体，逐渐升温使其失水， 并准确测定不同温度下剩余固体的质量，得到如右图所示 的实验结果示意图。以下说法正确的是（填标号）； A．晶体从常温升至105℃的过程中只有氢键断裂 B．胆矾晶体中形成配位键的4个水分子同时失去 C．120℃时，剩余固体的化学式是CuSO4·H2O D．按胆矾晶体失水时所克服的作用力大小不同， 晶体中的水分子可以分为3种 （5）右图中四条曲线分别表示H2、Cl2、Br2、I2分子的 形成过程中能量随原子核间距的变化关系，其中表示v的是 曲线（填“a”、“b”或“c”），理由是。 3．（2010年厦门质检卷）A、B、C、D、E、F、G七种前 四周期元素，其原子序数依次增大。A的原子中没有成对 电子；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，

介观纳米体系的电子输运性质

介观纳米体系的电子输运性质 介观纳米体系的研究是目前凝聚态物理十分活跃的前沿研究领域之一。它不断揭示出一系列重要的物理内禀,同时也展现出广泛的应用前景。 本论文运用格林函数方法研究了介观纳米体系的电子输运现象。其目的在于揭示这些结构中的新效应及其物理机制,并为设计和实现具有优良性能的量子器件提供物理模型和理论依据。 本论文共分八章。第一章介绍了介观纳米体系的结构和性质特征,特别是电子输运性质。 在第二章中,简单介绍了格林函数方法,并利用该方法计算了T型量子线在 势调制下的电子输运性质。讨论了单个和耦合T型量子线垂直手臂中的势垒对输运的影响。 对于单个T型量子线,在势调制下水平和拐角方向的电导上出现了一个谷峰对;势垒宽度的变化使得谷峰对变得更明显。这个谷峰对是由T型量子线中的束缚态引起的。 对于两个耦合T型量子线,势调制与水平方向电导上的两个谷是紧密关联的。我们可以通过势调制来实现对电导谱的裁剪。 在第三章中,用模匹配方法计算了十字型、T型和L型量子线及量子点中束 缚态在势调制下的能量和波函数,发现了束缚态能量与势调制之间的普适关系。用电子几率密度图显示了不同量子结构中束缚态之间的演化。 同时我们的计算表明局域在量子点中的电子态在势调制下经历了一个从束 缚态到准束缚态再到束缚态的演化过程。在第四章中,研究了一个有限量子反点阵列中的束缚态及其引起的传输共振现象。

我们计算了几种不同几何结构的电导,讨论了量子反点之间的距离对量子束缚态及电子输运的影响,也讨论了反点阵列的周期对高能束缚态的影响。发现了一些有趣的高能准束缚态,电子在这些态中主要是局域在结的交叉区域而不是在结中。 在第五章中,我们计算了两种典型的开放周期型结构的电导。对于包含n个限制区域的多波导管结构,在低能区域出现了(n-1)重的共振劈裂峰而在高能区域则是(n-2)重的共振劈裂峰。 前者主要是由局域在突起中的束缚态引起的,而后着则对应于局域在限制区域的高能束缚态。对于高能束缚态,结构中突起的作用相当于一个势垒而不是一个势阱。 当限制区域的长度增加时,更多的束缚态将存在于限制区域中。对于量子反点阵列结构,在电导第一起始能量处同样存在(n-2)重的共振劈裂。 在第五章的基础上,第六章研究了在磁调制下两种典型的周期结构中由束缚态引起的传输共振现象。对于包含n个垒的电超晶格结构,在第一电导台阶开始的地方出现了(n-1)重共振劈裂。 这些共振峰是由磁场调制下的束缚态引起的,处于这些束缚态中的电子主要是局限在势垒而不是势阱中。对于包含n个限制区域的多波导管结构,高能区的(n-2)重共振劈裂在磁调制下变成了(n-1)重共振劈裂。 在第七章中,研究了四种L型石墨纳米带的电导和局域态密度。结果表明,这些结构在费米面附近的电导取决于扶手椅型边界石墨带的类型。 当石墨纳米带的横向尺寸较小时,其电导及态密度对几何结构非常敏感。第八章对本论文的工作进行了总结,并对以后的工作提出了一些设想。

高考专题复习《物质结构与性质》知识考点

《物质结构与性质》精华知识点 课本：1、熟记1-36号元素电子排布 1、核电荷数从1到18的元素的原子结构示意图 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si p S Cl Ar 2、原子的核外电子排布式和外围电子（价电子）排布式（原子核外电子排布时，先排4s 后排3d，形成离子时先失去最外层电子） 核外电子排布式外围电子排布式核外电子排布式外围电子排布式 26Fe：[Ar]3d64s2 3d64s2 26 Fe2+：[Ar]3d6 3d6 26Fe3+：[Ar]3d5 3d5 29 Cu：[Ar]3d104s1 3d104s1 29Cu +：[Ar]3d10 3d10 29 Cu 2+：[Ar]3d9 3d9 24Cr： [Ar]3d54s1 3d54s1 24 Cr3＋[Ar] 3d3 3d3 30Zn : [Ar]3d104s2 3d104s2 30 Zn2+ [Ar]3d10 3d10 22Ti2+ [Ar]3d2 3d2 25 Mn [Ar]3d54s2 3d5 4s2 31Ga[Ar]3d104s24P1 4s24P1 32 Ge[Ar]3d104s24P2 4s24P2

33 As: [Ar]3d 104s 24P 3 4s 24P 3 24Se : [Ar]3d 104s 24P 3 4s 24P 3 3、元素周期表（对应选择第11题） （1）同周期，原子半径减小，同主族原子半径增加；对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径越小：Al 3+＜Mg 2+＜Na +＜F －＜O 2- Ca 2+＜K +＜Cl －＜S 2- （2）p 轨道有2个未成对电子，有P 2和P 4。C:2S 22P 2 、Si:3S 23P 2、O ：2S 22P 4、S ：3S 23P 4 （3）（3S 23P 6 3d 10）第三周期内层电子全充满，Cu 和Zn （4）Cr ：3d 54s 1， 6个未成对电子数，第四周期未成对电子数最多 （5）氟元素的非金属性最强，因此：①F 无正价②气态氢化物中最稳定的是HF 。 （6）最高价含氧酸酸性最强的是：高氯酸（HClO 4） （7）Al 元素：原子有三个电子层，简单离子在本周期中半径最小 （8）某元素的最高价氧化物对应的水化物能与其气态氢化物化合生成盐，则该元素是：氮 （氨气和硝酸反应生成硝酸铵）。 （9）气态氢化物的稳定性：（同周期增强，同主族减弱）CH 4< NH 3< H 2O

等离子体电子学

西安交通大学电子与信息工程学院研究生课程《等离子体电子学》 第六章气体中带电粒子输运的一般性质 主讲人：王洪广 2017-05-10

●直流电场中的电子输运 ?输运参数 ?前面所讲的电子群参数与此处的输运参数含义基本相同 ?低温等离子体工业应用中主要涉及两种外加电场：直流电场和射频电场， 两种情况下输运参数不同 ?直流电场中输运参数依赖于约化场强E/N ?射频电场中输运参数同时依赖于E/N和频率 ?本章内容输运参数的讨论限于流体力学参数范围（E/N<~1000）

●直流电场中的电子输运 ?输运参数（续） ?现有输运参数的数据主要来源与实验测量（实验测量是在高气压条件下 进行的，高气压下非流体效应可忽略），有两类主要的实验测量方法 ?快门栅法（精度高，但只适用于低约化场强情况） ?脉冲汤森实验（精度相对低，±3%，但可用于较高约化场强情况） ?这些数据可用于低温等离子体的数值模拟 ?有专门相关的文献和网络数据库

●直流电场中的电子输运 ?电子迁移速度 ?分为四个主要区段 ?低约化场强，电子的动能 通过弹性碰撞转移出去 ?单原子气体，电子的一部 分动能不能交换出去 ?多原子气体，因为振动激 发态的存在能更有效地吸 收电子的动能 ?激发，电子的能量可以有 效地交换出去

●直流电场中的电子输运 ?电子迁移速度（续） ?不同气体的差别 ?多原子气体明显存在 III区及相应的极值 ?单原子和双原子气体 则不明显 多原子分子迁移速度从极大值随 E/N增大而变小的现象称为负微 分电导（具体需要用能带理论去 解释）

●直流电场中的电子输运 ?多原子分子迁移过程中的速度分布 ?三种不同的约化场强下，可以看到 整体速度从大、到小再变大的变化 情况

物质结构与性质

物质结构与性质 原子结构与性质 ●了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核 外电子的排布。 ●了解同一周期、同一主族中元素电离能和电负性的变化规律。 化学键与物质的性质 ●了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质（对σ 键和π键之间相对强弱的比较不作要求）。 ●了解极性键和非极性键，了解极性分子和非极性分子及其性质的差异。 ●能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型（对d轨道参与杂化和AB5 型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求）。 ●了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用。 ●了解简单配合物的成键情况（配合物的空间构型和中心原子的杂化类型不作要求）。 ●了解NaCl型和CsCl型离子晶体的结构特征。 ●能根据离子化合物的结构特征和晶格能解释离子化合物的物理性质。 ●了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 ●理解金属键的含义，能用金属键的自由电子理论解释金属的一些物理性质。 ●知道金属晶体的基本堆积方式，了解常见金属晶体的晶胞结构（晶体内部空隙的识别、与晶胞的边长等 晶体结构参数相关的计算不作要求）。 分子间作用力与物质的性质 ●知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别。 ●知道分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。 ●了解氢键的存在对物质性质的影响（对氢键相对强弱的比较不作要求）。 ●了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。 【命题趋势】 本专题考查表现为一道独立的综合题，约占12分。覆盖原子结构、分子结构、晶体结构等核心概念，知识点全面，但整体难度不大。 原子结构与性质 1．构造原理