Chapter 2 纳米结构单元.ppt

碳纳米管的应用 — 微电子器件 碳纳米管的应用 — 场致发射 碳纳米管的应用 — 隐身材料 碳纳米管的应用 — 新型碳纤维材料及增强材料 碳纳米管的应用 — 储氢材料 碳纳米管的应用 — 锂离子充电电池的电极材料 碳纳米管的应用 — 其它 * 纳米科技的基础和应用 第二章 纳米结构单元 纳米科技的基础和应用 The foundations and applications of nano-science nano-technology 武汉大学通识教育选修课 （TS200627） 第二章 纳米结构单元 三维体材料 二维 纳米材料 一维 纳米材料 零维 纳米材料 纳 米 材 料 定 义：1、在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（0.1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。 2、在性能上有突变或者大幅度提高的材料。 二维纳米材料：在三维空间中有一维处于纳米尺度，如薄膜； 零维纳米材料：空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、团簇。 一维纳米材料：空间中有两维处于纳米尺度，如纳米线、纳米管、纳米带等； 第二章 纳米结构单元 一、零维单元 二、一维单元 1．团簇（cluster） （1）定义：是一类化学物种，指几到几百个原子的聚集体，粒径尺度小于1nm。是介于单个原子与固态之间的原子集合体。 （2）组成：一元（含金属、非金属团簇），二元及多元原子团簇，原子团簇化合物 （3）结构：以化学键紧密结合（除惰性气体外），球状、骨架状、四面体、葱状及线、管、层状等。 （4）物理性质：表面效应、量子尺寸、几何尺寸效应，掺杂物性等 （5）研究：多学科交叉　　 一、零维单元 C60：寻找星际间分子而发现 化学提纯，晶体生长 Born in stardust C60, the carbon molecule which arguably started the whole nanoscience revolution in the eighties, was originally discovered by accident - by a group of scientists trying to understand the formation and behaviour of carbon molecules in interstellar gas clouds. 一、零维单元 1985年 发现 C60 Nature, 318 (1985) 162 Dreams of Buckminster FullerBuckminster Fuller, famous for his geodesic dome structures（1967年蒙特利尔万国博览会圆穹顶形建筑--三十多万座网格球顶）, once designed a dome large enough to cover mid-town Manhattan. Now his structures are reappearing in the chemistry of the nanoscale. So why not extrapolate a little?! 一、零维单元 C60: Bucky Ball Fullerene R.Buckminster Fuller (1895-1953) 一、零维单元 C20 C60 C540 一、零维单元 2． 纳米微粒 　　超微粒子（ultra-fine particle） (1)?定义：尺寸在nm量级的超细微粒，尺度在1~100nm之间，大于原子团簇，小于通常的微粒。 尺寸为红血球和细菌的几分之一，与病毒大小相当。 要用TEM才能看到的微粒。 一、零维单元 2． 纳米微粒 　　超微粒子（ultra-fine particle） (1)?定义：尺寸在nm量级的超细微粒，尺度在1~100nm之间，大于原子团簇，小于通常的微粒。 　　　　　尺寸为红血球和细菌的几分之一，与病毒大小相当。 　　　　　要用TEM才能看到的微粒。 (2) 性质：由微观到宏观世界的过渡区域，具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。 　特殊的微观机制 →影响宏观性质（生物活性由此产生） (3)? 研究：制备、合成和应用。 二、一维单元 可作STM针尖、连线、光导纤维、微型钻头及增强剂等。 1．? 碳纳米管（Bucky Tube　巴基管） 发 现： 1991年，日本电气公司（NEC）高级研究员、名城大学教授饭岛澄男（Sumio Iijima）利用透射电镜首次观察到碳纳米管。它是由石墨薄