纳米化学与纳米教材分析.ppt

* * * 碳纳米管简介 又叫巴基管，碳的同素异形体 由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、中空纳米管 单壁碳纳米管 直径为1-6 nm 多壁碳纳米管 直径nm → μm 纳米碳管的结构 碳原子整齐排列，形成碳薄片，被卷成圆管形狀的薄片就纳米碳管 碳薄片 纳米碳管 捲起 　　理想碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体。石墨烯的片层一般可以从一层到上百层，含有一层石墨烯片层的称为单壁碳纳米管(SWNT)，多于一层的则称为多壁碳纳米管(MWNT)。 碳纳米管的高分辨电子显微镜照片，从左到右为SWNT，MWNT (包含2层、3层、4层石墨片层) Low temperature STM images of a carbon nanotube 碳纳米管的性质 优良的导体和半导体特性。 高的比表面积。 强的吸附性能。 优良的光学特性。 质量很轻。 高的机械强度和弹性。 强度≥100倍的钢，密度≤1/6倍的钢 碳纳米管的应用 —— 微型马达 组成超微细马达 世界将出现0.000 001米以下的机器甚至是机器人 碳纳米管的应用 —— 微型马达 组成超微细马达 世界将出现0.000 001 米以下的机器甚至 是机器人 碳纳米管的应用 —— 微型马达 组成超微细马达 世界将出现0.000 001米以下的机器甚至是机器人 碳纳米管的应用 —— 微型马达 组成超微细马达 世界将出现0.000 001米以下的机器甚至是机器人 碳纳米管的应用 —— 平面显示器 极佳的电子发射器“避雷针” 可用于制作平面显示装置 碳纳米管的应用 —— 平面显示器 厚度可达致一厘米 拥入有宽广的视角范围和光亮的画面 电子枪的位置 碳纳米管的应用 —— 纳米充电电池 电池的容量是一般充电电池的三倍 大幅延長使用时间 重量将大大减低 手提电话电池 手提电脑电池 数码相机电池 * 纳米收音机 2007 年，美国加利福尼亚大学伯克利分校的物理学家亚历克斯·策特尔(Alex Zettl)及其同事发明了一种纳米管收音机，拥有一身令人称奇的好功夫：单单一根碳纳米管就可以接收广播信号，放大并转换成音频信号，发送到外接扩音器上。 策特尔宣称，纳米收音机将“轻松嵌入一个活细胞。到时候，制造一个与大脑或肌肉功能接口的装置，或者能用无线电控制在血管中游动的器件将不再是梦想”。  2.4 量子阱（quantum wells）、量子线（quantum lines） 量子点（quantum dots） 因为纳米结构单元具有量子性质，所以对零维、一维和二维的基本单元分别又有量子点、量子线和量子阱之称。  量子阱：是指载流子在两个方向(如在X，Y平面内)上可以自由运动，而在另外一个方向(Z)则受到约束，即材料在这个方向上的特征尺寸与电子的德布罗意波长（λd=h/(2mE)1/2）或电子的平均自由程（L2DEG=hμ/q.(2πns)1/2）相比拟或更小。有时也称为二维超晶格。  量子线：是指载流子仅在一个方向上可以自由运动，而在另外两个方向上则受到约束。也叫一维量子线。 量子点：是指载流子在三个方向上的运动都要受到约束的材料体系，即电子在三个维度上的能量都是量子化的。也叫零维量子点。 当金属或半导体粒子的尺寸足够小时，将产生量子限制效应，即微粒的电荷和能量是量子化的，这样的微小粒子团被称为量子点。 由于 量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能阶结构,因此量子点又被称为人造原子 2.5 纳米孔nanopores * * 三、由纳米材料基本单元构筑的纳米材料 纳米固体 纳米复合材料 纳米结构体系 3.1 纳米固体 3.2 纳米复合材料（nanocomposit material） 0-0复合：不同成分，不同相或不同种类的纳米粒子复合而成的纳米固体。 0-2复合：把纳米粒子分散到二维薄膜材料中。 0-3复合：把纳米粒子分散到常规的三维固体中。 介孔材料：把纳米粒子填充到介孔材料的介孔之中。 3.3 纳米结构体系 纳米结构又称为纳米组装材料体系或者称为纳米尺寸的图案材料，纳米结构指的是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的一种新体系，它包括一维、二维和三维体系。 * * * * Nano peapod high-resolution, low-temperature scanning tunneling microscope (STM) (Science----1 February 2002) Nano rings JACS 2005 Semiconductor Rings Fabricated by Self-Assembly of Nanocrystals Bin