納米材料和納米結(jié)構(gòu)的性能與應(yīng)用基礎(chǔ)

1、項(xiàng)目名稱：納米材料和納米結(jié)構(gòu)的性能與應(yīng)用基礎(chǔ)首席科學(xué)家：解思深 中國(guó)科學(xué)院物理研究所起止年限：2005.12至2010.11依托部門：中國(guó)科學(xué)院1 / 24一、研究?jī)?nèi)容本項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是：納米材料和納米結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)是納米材料與納米結(jié)構(gòu)研究中的基本問(wèn)題之一。本項(xiàng)目擬從研究可控生長(zhǎng)的條件及生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)出發(fā)，總結(jié)基本實(shí)驗(yàn)規(guī)律及納米尺度下物質(zhì)和能量的輸運(yùn)的規(guī)律和理論模型，實(shí)現(xiàn)納米材料生長(zhǎng)中尺寸、形狀、方向、位置及結(jié)構(gòu)的控制。納米體系中的尺寸效應(yīng)、表面與界面、電子相干性是納米材料與納米結(jié)構(gòu)研究中的另一基本問(wèn)題。本項(xiàng)目擬研究納米材料中的發(fā)光行為、電子的量子輸運(yùn)、納米復(fù)合體系的磁性及其它量子相干效

2、應(yīng)、位錯(cuò)與界面的交互作用、納米材料在外場(chǎng)中的響應(yīng)，以及它們與電子、聲子等元激發(fā)的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的關(guān)系。得到經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，提出理論模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料與結(jié)構(gòu)的性能調(diào)控，揭示納米材料的優(yōu)異性能。在納米材料可控制備和結(jié)構(gòu)性能關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，探索納米材料與納米結(jié)構(gòu)在制造業(yè)、信息技術(shù)、能源、環(huán)境、健康醫(yī)療、生物技術(shù)和國(guó)家安全等領(lǐng)域中的應(yīng)用。本項(xiàng)目擬探索若干種關(guān)鍵的納米材料和納米結(jié)構(gòu)，在場(chǎng)發(fā)射平板顯示、光電器件、傳感器的應(yīng)用，并發(fā)展高強(qiáng)、高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電等實(shí)用納米材料和納米結(jié)構(gòu)。具體的科學(xué)問(wèn)題分解為以下三個(gè)方面：（一）納米材料和納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)及可控生長(zhǎng)1、納米材料的物相、結(jié)構(gòu)和形狀的可控生長(zhǎng)及機(jī)理2、納米

3、超結(jié)構(gòu)(核殼、異質(zhì)、同質(zhì)異性結(jié)構(gòu)、有序陣列等)的設(shè)計(jì)與合成3、金屬材料結(jié)構(gòu)納米化的動(dòng)力學(xué)過(guò)程4、納米氮化物和碳化物材料的可控制備和應(yīng)用探索5、與標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制備環(huán)境相兼容的納米管/納米線制備技術(shù)（二）納米材料和納米結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系的新規(guī)律及其演化1、一維納米材料中的電輸運(yùn)和熱導(dǎo)行為及其器件設(shè)計(jì)、制備中的基本問(wèn)題2、納米結(jié)構(gòu)對(duì)磁熵變、居里溫度及磁電阻的調(diào)控規(guī)律3、金屬及其合金納米結(jié)構(gòu)的綜合力學(xué)和電學(xué)性能4、納米體系的熱力學(xué)及納米材料的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律及穩(wěn)定性5、納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)及陣列的表、界面結(jié)構(gòu)和環(huán)境(氣氛、外場(chǎng))對(duì)性能的影響6、研究電極材料與電極結(jié)構(gòu)納米化對(duì)離子、電子傳輸動(dòng)力學(xué)的影響（三）納米材

4、料和納米結(jié)構(gòu)優(yōu)異性質(zhì)的應(yīng)用1、一維納米材料為基的原理型量子器件的探索2、納米材料在場(chǎng)發(fā)射器件中的應(yīng)用和性能提高3、高強(qiáng)、高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電等納米材料和納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用探索4、納米復(fù)合磁性材料在磁致冷和磁傳感領(lǐng)域中的可能應(yīng)用5、通過(guò)比表面的調(diào)控提升金屬-空氣電池容量、功率與壽命本項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容（一）納米材料合成方法探索及可控生長(zhǎng)研究1、系統(tǒng)研究納米材料合成及可控生長(zhǎng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程，尋找有利的納米材料合成與生長(zhǎng)的工藝條件。由經(jīng)驗(yàn)規(guī)律導(dǎo)出納米尺度下影響生長(zhǎng)過(guò)程的熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理的規(guī)律，從理論上對(duì)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)控制納米材料合成生長(zhǎng)進(jìn)行詮釋，發(fā)展無(wú)機(jī)納米材料制備技術(shù)和研究其形成機(jī)理，以期實(shí)現(xiàn)納米材料

5、的可控合成與生長(zhǎng)。2、探索“自下而上”制備納米材料的新途徑。以溶劑熱和復(fù)合溶劑熱合成為主要方法，發(fā)展-射線、超聲、微波等外場(chǎng)輔助的納米材料制備技術(shù)。3、一維納米材料的催化生長(zhǎng)機(jī)理及結(jié)構(gòu)控制，研究納米催化劑的組分、尺寸、形狀及外場(chǎng)對(duì)一維納米材料生長(zhǎng)的影響，制備物相、形狀、尺寸可控的一維納米線、管、帶、線圈、空心球和其它納米結(jié)構(gòu)。4、納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)和二元/贗二元體系的一維納米材料的軸向結(jié)構(gòu)控制。具有一維準(zhǔn)有序結(jié)構(gòu)的納米材料和納米芯殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與合成。5、納米管/納米線陣列的定位生長(zhǎng)與定向生長(zhǎng)。通過(guò)微納米光刻技術(shù)制備金屬催化劑圖型，利用CVD方法和外場(chǎng)控制，在襯底上的確定位置生長(zhǎng)納米管/納米線的陣列的

6、技術(shù)。6、發(fā)展與IC-工藝兼容的納米管/納米線合成與集成技術(shù)。研究納米管/納米線的合成條件(如溫度、襯底、催化材料等)與器件工藝的兼容性。（二）納米材料的性能研究與調(diào)控1、一維納米材料和納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)中電子態(tài)、聲子態(tài)和低能元激發(fā)的譜學(xué)及相互作用性質(zhì)的研究，重點(diǎn)研究力學(xué)性質(zhì)、電輸運(yùn)性質(zhì)、發(fā)光性質(zhì)及熱學(xué)性質(zhì)，一維納米材料和納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系的尺度效應(yīng)。2、電介質(zhì)/貴金屬芯殼納米結(jié)構(gòu)對(duì)表面等離子體共振(SPR)吸收峰移動(dòng)的影響，研究同軸異質(zhì)納米棒的熒光現(xiàn)象及變化規(guī)律，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)SPR峰和熒光峰位在較大波長(zhǎng)范圍內(nèi)的調(diào)控。3、表面狀態(tài)和環(huán)境對(duì)一維納米材料和納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)性能的影響，研究納米結(jié)構(gòu)陣列

7、表面化學(xué)、生物修飾(包括官能團(tuán)的接枝)以及納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的環(huán)境敏感性等。研究環(huán)境和表面狀態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)或性能的影響。4、納米磁性顆粒的尺度、極化取向和在半導(dǎo)體基體中的分布對(duì)磁性金屬/半導(dǎo)體復(fù)合體系中電子傳輸規(guī)律的影響，探索通過(guò)控制磁性金屬納米顆粒尺寸、極化取向和分布優(yōu)化體系的磁學(xué)性質(zhì)和輸運(yùn)性能的新途徑。5、研究納米化電極的組成、結(jié)構(gòu)與化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)變的關(guān)系，研究電極與電解質(zhì)的兼容性及循環(huán)穩(wěn)定性，提升金屬-空氣電池容量、功率和壽命，探索電極材料納米化的電池中離子和電子傳輸?shù)男乱?guī)律。（三）金屬材料結(jié)構(gòu)納米化與綜合性能研究1、金屬材料結(jié)構(gòu)納米化過(guò)程及穩(wěn)定性。系統(tǒng)研究不同晶體結(jié)構(gòu)金屬材料(如FCC、BCC和H

8、CP)在強(qiáng)烈塑性變形過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)納米化動(dòng)力學(xué)及結(jié)構(gòu)演化過(guò)程和納米晶粒形成機(jī)理。研究塑性變形導(dǎo)致最小極限尺寸晶粒的微觀結(jié)構(gòu)演變及變形行為。研究金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)、層錯(cuò)能和變形條件的應(yīng)變量、應(yīng)變速率等參量與細(xì)化機(jī)理的相關(guān)性，揭示強(qiáng)烈塑性變形誘導(dǎo)的納米晶粒形成機(jī)理。通過(guò)優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)大幅度提高這些材料的綜合力學(xué)性能和電學(xué)性能。2、金屬及其合金納米結(jié)構(gòu)的綜合力學(xué)性能和電學(xué)性能。分別采用強(qiáng)烈塑性變形技術(shù)和電化學(xué)沉積工藝制備高致密、高純度可用于宏觀力學(xué)性能測(cè)試的納米結(jié)構(gòu)Cu和Cu合金樣品，研究制備工藝條件對(duì)納米Cu和Cu合金微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究納米Cu及合金樣品的本征力學(xué)性能、塑性變形和強(qiáng)化機(jī)制。研究納米

9、材料中晶界、孿晶界、位錯(cuò)、結(jié)構(gòu)等對(duì)材料性能的影響，建立納米金屬材料的結(jié)構(gòu)性能關(guān)系模型，為實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性功能金屬材料奠定基礎(chǔ)。（四）納米材料與納米結(jié)構(gòu)優(yōu)異性能的應(yīng)用探索1、一維納米材料在場(chǎng)發(fā)射器件中的應(yīng)用和性能提高：重點(diǎn)研究和解決均勻性、穩(wěn)定性、低閾值等關(guān)鍵問(wèn)題。以襯底上CVD生長(zhǎng)的碳納米管陣列為基礎(chǔ)，制造高精度、面積不太大的平面顯示器；以絲網(wǎng)印刷工藝為基礎(chǔ)，制造大面積、低成本的平面顯示器。研制出單色碳納米管場(chǎng)發(fā)射平面顯示樣機(jī)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)彩色顯示。2、探索以納米管/納米線為基的納米器件的結(jié)構(gòu)，發(fā)展相應(yīng)的制備工藝和測(cè)試技術(shù)，研究提高納米管/納米線為基的器件性能的原理和方法。發(fā)現(xiàn)納米管/納米線為

10、基的納米器件的新特性和可能的應(yīng)用。制備出納米管/納米線為基的原型器件和簡(jiǎn)單的邏輯電路。3、通過(guò)優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)，大幅度提高金屬納米材料的綜合力學(xué)性能、電學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。重點(diǎn)研究和解決納米金屬材料的韌性、結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，探索其在工程材料性能升級(jí)及表面性能優(yōu)化等方面的實(shí)際應(yīng)用，發(fā)展面向微納系統(tǒng)中特殊需求的納米金屬材料。4、探索解決金屬-空氣電池壽命的有效途徑，發(fā)展?jié)M足移動(dòng)電源需求的納米金屬-空氣電池。5、發(fā)展納米復(fù)合磁性材料的低場(chǎng)、室溫磁制冷新技術(shù)。二、預(yù)期目標(biāo)1本項(xiàng)目總體目標(biāo)發(fā)展出若干種具有實(shí)用價(jià)值的納米材料與納米結(jié)構(gòu);發(fā)展出與IT工藝相容的納米材料的可控制合成與集成技術(shù)，為納米材料的性能

11、研究和納米器件應(yīng)用提供基礎(chǔ)。以發(fā)現(xiàn)材料的優(yōu)異特性和潛在應(yīng)用為導(dǎo)向，闡明納米材料的微觀結(jié)構(gòu)與本征性能之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)和調(diào)控；把自下而上和自上而下兩種制備納米結(jié)構(gòu)與器件的技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展出基于納米材料優(yōu)異特性的新器件和高強(qiáng)、高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電等納米材料和納米結(jié)構(gòu)。獲得一批國(guó)際水平的研究成果，使我國(guó)在納米材料和納米結(jié)構(gòu)研究和應(yīng)用總體水平保持國(guó)際先進(jìn)水平。預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)五年的研究，納米材料與納米結(jié)構(gòu)的研究將為我國(guó)納米器件和技術(shù)的發(fā)展提供關(guān)鍵材料和新知識(shí)，為建立納米材料科學(xué)體系框架奠定基礎(chǔ)。5年內(nèi)發(fā)展一至二種先進(jìn)的納米金屬和合金制備技術(shù)，并獲得具有優(yōu)異綜合性能(力學(xué)性能和電學(xué)性能)的納米金屬材料；一維納米

12、材料可控生長(zhǎng)的1-2種新技術(shù)；發(fā)展出與IC-工藝兼容的納米管/納米線合成與集成技術(shù)。五年發(fā)表500篇SCI收錄的論文，申請(qǐng)國(guó)內(nèi)專利25項(xiàng)，國(guó)外專利10項(xiàng)，出版1至2本專著；獲國(guó)家獎(jiǎng)1-2項(xiàng)。通過(guò)本項(xiàng)目的執(zhí)行，培養(yǎng)和造就一批高層次的研究人才，形成幾個(gè)在相關(guān)領(lǐng)域中有國(guó)際影響的研究群體。2項(xiàng)目五年預(yù)期目標(biāo)1、探索納米材料和納米結(jié)構(gòu)新體系制備科學(xué)和新合成方法，分析納米材料形成階段的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，對(duì)材料的形成機(jī)理進(jìn)行深入研究，認(rèn)識(shí)納米材料平衡態(tài)及非平衡態(tài)物相形成的熱力學(xué)性質(zhì)，優(yōu)化納米材料合成與生長(zhǎng)的工藝條件，完善控制合成方法，獲得無(wú)機(jī)納米材料的合成與可控生長(zhǎng)技術(shù)和知識(shí)。在相關(guān)理論指導(dǎo)下制備物相、形狀、尺寸

13、可控及具有特定物相或通常難以合成的納米材料，開拓和發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)及陣列的制備技術(shù)，建立對(duì)該體系性能可調(diào)的新原理和新方法，設(shè)計(jì)合成多種納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)和陣列。2、開拓和發(fā)展一維納米材料如碳納米管可控生長(zhǎng)的熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理；發(fā)展多組元、多相一維半導(dǎo)體納米材料可控生長(zhǎng)的1-2種新技術(shù)，探索具有軸向超結(jié)構(gòu)的一維半導(dǎo)體納米材料新的制備方法。在一維納米材料的結(jié)構(gòu)、性能關(guān)系之間的尺度效應(yīng)研究上，找到一些結(jié)構(gòu)與物性的定量關(guān)系，提煉出普適的結(jié)構(gòu)物性規(guī)律。3、通過(guò)深入研究金屬材料微觀結(jié)構(gòu)納米化過(guò)程機(jī)理，發(fā)展一至兩種先進(jìn)的納米金屬和合金制備技術(shù)，并獲得具有優(yōu)異綜合性能(力學(xué)性能和電學(xué)性能)的納米金屬

14、材料。建立并完善納米金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)與本征性能之間的關(guān)系，進(jìn)一步深入理解納米金屬材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其控制規(guī)律，揭示納米金屬材料中的一些新規(guī)律、新現(xiàn)象和新性能。為納米材料的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展新一代高性能、高穩(wěn)定性金屬材料奠定基礎(chǔ)。4、發(fā)展出與IC-工藝兼容的納米管/納米線合成與集成技術(shù)；實(shí)現(xiàn)納米管/納米線陣列的定位生長(zhǎng)和定向生長(zhǎng)；發(fā)展出納米管/納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管制備工藝和測(cè)試技術(shù)，制備出原型器件。研制出單色碳納米管場(chǎng)發(fā)射平面顯示樣機(jī)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)彩色顯示。三、研究方案1本項(xiàng)目的研究思路和項(xiàng)目的技術(shù)路線及可行性（1）本項(xiàng)目的研究思路本項(xiàng)目以上一個(gè)973項(xiàng)目“納米材料與納米結(jié)構(gòu)”的五年研究成果、技術(shù)積累為

15、基礎(chǔ)，以國(guó)家的重大需求為牽引，集中研究有重要應(yīng)用或重大科學(xué)價(jià)值的納米材料與納米結(jié)構(gòu)。堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)和理論并舉、基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究并重，針對(duì)納米體系的無(wú)限周期結(jié)構(gòu)的缺損、原子或分子數(shù)有限和電子態(tài)的量子漲落、電子間相互作用等特點(diǎn)，發(fā)展與納米體系相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法和理論，發(fā)現(xiàn)納米體系中新現(xiàn)象和新規(guī)律；闡明材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)與制備條件之間的內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)納米材料與納米結(jié)構(gòu)的可控制備；深入理解納米材料的微觀結(jié)構(gòu)與本征性能之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)和調(diào)控；在應(yīng)用研究方面，探討納米材料用于器件的可能性，發(fā)展以納米結(jié)構(gòu)為工作單元的發(fā)光、平面顯示和納電子器件。發(fā)展面向微納系統(tǒng)中特殊需求的納米金屬材料。探索解決金屬-空氣電池壽命

16、的有效途徑，發(fā)展?jié)M足移動(dòng)電源需求的納米金屬-空氣電池。發(fā)展納米復(fù)合磁性材料的低場(chǎng)、室溫磁制冷新技術(shù)。在整個(gè)項(xiàng)目中，以納米材料的性能研究為主導(dǎo)，以納米材料的制備為基礎(chǔ)，探索有應(yīng)用前景的納米材料和器件。（2）本項(xiàng)目的技術(shù)路線以通過(guò)深入研究納米材料與結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理為基礎(chǔ)，揭示材料的結(jié)構(gòu)與制備條件之間的內(nèi)在聯(lián)系，發(fā)展出若干種重要的納米材料與納米結(jié)構(gòu)可控合成與組裝技術(shù)。以功能為牽引發(fā)展自下而上的可控制合成和自組裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單納米材料和結(jié)構(gòu)向具有特定功能的、多組元、復(fù)雜結(jié)構(gòu)或超結(jié)構(gòu)的過(guò)渡。在此基礎(chǔ)上制備出信息業(yè)和制造業(yè)需要的關(guān)鍵納米材料與納米結(jié)構(gòu)，為納米材料的性能研究和器件應(yīng)用提供基礎(chǔ)。以發(fā)現(xiàn)材料的優(yōu)

17、異特性和潛在應(yīng)用為牽引，闡明納米材料的微觀結(jié)構(gòu)與本征性能之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)和調(diào)控；以研究表面界面結(jié)構(gòu)、缺陷對(duì)性能的影響為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)表面修飾、摻雜、環(huán)境變化和施加外場(chǎng)為手段，結(jié)合發(fā)展新的納米尺度表征技術(shù)，揭示納米尺度體系中的光、電、磁和力學(xué)的一些新規(guī)律、新現(xiàn)象和新性能。圍繞國(guó)家目標(biāo)開展若干項(xiàng)納米材料的應(yīng)用研究。以制備和性能研究的成果為基礎(chǔ)，在納米結(jié)構(gòu)的可控制備的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)器件前驅(qū)體、原型器件的構(gòu)筑。發(fā)展出與IC-工藝兼容的納米管/納米線合成與集成技術(shù)；發(fā)展相應(yīng)的制備工藝和測(cè)試技術(shù)，制備出原型器件。通過(guò)金屬及合金材料的結(jié)構(gòu)納米化，和發(fā)展納米復(fù)合材料，獲得具有特殊性能的新型材料。（3）取得

18、重大突破的可行性一、本項(xiàng)目在新型納米材料方面有可能取得重大突破，在項(xiàng)目實(shí)施期間，制備出重要影響的、具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的35種新材料，申請(qǐng)20項(xiàng)發(fā)明專利。1、發(fā)展用于平板顯示、場(chǎng)發(fā)射、發(fā)光和探測(cè)等有關(guān)的關(guān)鍵納米材料和納米結(jié)構(gòu)：在上一個(gè)973項(xiàng)目的執(zhí)行期間，項(xiàng)目成員解思深、范守善和張立德的研究組等在碳納米管的定向制備、碳納米管繩、半導(dǎo)體納米陣列的制備方面取得了重要進(jìn)展，在納米材料可控生長(zhǎng)的某些方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位。在此基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目結(jié)合器件需求，集中研究幾種關(guān)鍵納米材料的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的規(guī)律，理論與實(shí)驗(yàn)相合的方式發(fā)展出新型的、適宜于平板顯示、場(chǎng)發(fā)射、發(fā)光和探測(cè)的關(guān)鍵納米材料。2、高導(dǎo)電性和力學(xué)性能的

19、金屬納米材料：本項(xiàng)目的承擔(dān)者之一盧柯研究組，在上一個(gè)973項(xiàng)目的執(zhí)行期間，發(fā)明了采用電化學(xué)沉積工藝制備高致密、高純度、具有特殊孿晶納米結(jié)構(gòu)的Cu和Cu合金大塊納米材料的技術(shù)，文章發(fā)表在Science上，并有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在此基礎(chǔ)上，擬采用強(qiáng)烈塑性變形技術(shù)和電化學(xué)沉積工藝相結(jié)合的技術(shù)路線，將研究范圍適當(dāng)?shù)耐貙?，在更大范圍?nèi)能發(fā)現(xiàn)獲得具有特殊性能的新型材料。二、在認(rèn)識(shí)納米材料的結(jié)構(gòu)、缺陷與物性關(guān)系的規(guī)律方面，取得重要進(jìn)展，為建立有關(guān)的新理論框架奠定基礎(chǔ)：1、納米材料的可控生長(zhǎng)機(jī)理及納米材料生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究方面，本項(xiàng)目通過(guò)研究納米材料的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)及納米尺度的可控制性、制備工藝條

20、件對(duì)納米材料結(jié)構(gòu)的影響的實(shí)驗(yàn)工作，得出經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，并通過(guò)對(duì)納米尺度下物質(zhì)、能量的傳輸和轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)研究和熱力學(xué)計(jì)算，發(fā)展小體系熱力學(xué)和非平衡熱力學(xué)的理論。這一工作是在上一個(gè)973項(xiàng)目基礎(chǔ)上的拓展和深化，在以前廣泛探索的基礎(chǔ)上，集中研究重要材料和常規(guī)條件下難合成的材料，采取實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合的方式，總結(jié)出新的規(guī)律。2、在材料表面納米化的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目提出研究金屬材料在強(qiáng)烈塑性變形過(guò)程中結(jié)構(gòu)納米化的發(fā)生及結(jié)構(gòu)演化過(guò)程，特別是研究塑性變形導(dǎo)致的晶粒最小極限尺寸和納米晶粒形成機(jī)理。在此基礎(chǔ)上研究的微觀結(jié)構(gòu)演變及變形行為、納米材料中晶界、孿晶界、位錯(cuò)、結(jié)構(gòu)等對(duì)材料性能的影響。這一思想突破了納米晶粒中缺陷的存在和

21、演化的束縛，有利于發(fā)現(xiàn)新概念、新原理，建立新理論。3、在研究表面、界面結(jié)構(gòu)及其對(duì)納米材料和納米結(jié)構(gòu)性能的影響的工作中，重點(diǎn)研究異質(zhì)結(jié)的界面結(jié)構(gòu)、二元復(fù)相納米材料等因素對(duì)性能的影響。通過(guò)表面修飾、攙雜及在不同的環(huán)境或外場(chǎng)中的響應(yīng)的研究，在發(fā)光的起因、準(zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)中的量子相干和量子輸運(yùn)等方面建立有關(guān)科學(xué)體系框架。三、在新技術(shù)方面，爭(zhēng)取突破一些共性關(guān)鍵技術(shù)，為納米器件的深入研究奠定基礎(chǔ)：1、在實(shí)現(xiàn)納米管/納米線陣列的定位生長(zhǎng)和定向生長(zhǎng)的基礎(chǔ)上，深入研究催化劑的作用和影響，發(fā)展出與IC-工藝兼容的納米管/納米線合成與集成技術(shù)；在已發(fā)展的納米功能材料的組裝技術(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)微加工和納米結(jié)構(gòu)的自組織生長(zhǎng)技

22、術(shù)相結(jié)合的方法，探索具有特定結(jié)構(gòu)的納米材料及性能的調(diào)控。2、發(fā)展出納米管/納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管制備工藝和測(cè)試技術(shù)，制備出原型器件。為進(jìn)一步開展納米器件的研究奠定基礎(chǔ)。3、研究納米化電極的組成、結(jié)構(gòu)與化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)變的關(guān)系，研究電極與電解質(zhì)的兼容性及循環(huán)穩(wěn)定性，提升金屬-空氣電池容量、功率和壽命，探索電極材料納米化的電池中離子和電子傳輸?shù)男乱?guī)律。根據(jù)本項(xiàng)目總體研究目標(biāo)、主要研究的科學(xué)問(wèn)題，在上一期973項(xiàng)目“納米材料和納米結(jié)構(gòu)”研究的基礎(chǔ)上，圍繞知識(shí)創(chuàng)新、技術(shù)上的突破和應(yīng)用進(jìn)展的要求，進(jìn)一步凝煉了科學(xué)目標(biāo)，集中了研究?jī)?nèi)容，進(jìn)行了課題分解。本項(xiàng)目的課題設(shè)置有三個(gè)顯著的特點(diǎn)，一是，課題的研究?jī)?nèi)容以結(jié)構(gòu)

23、、性能及其關(guān)系等基本科學(xué)問(wèn)題為主，探索新的現(xiàn)象和新的規(guī)律，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了研究的深度和創(chuàng)新性。二是，本項(xiàng)目每一個(gè)研究課題中都包含理論研究?jī)?nèi)容，促進(jìn)理論工作與實(shí)驗(yàn)工作的緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目知識(shí)創(chuàng)新的目標(biāo)。三是，注意了研究的原創(chuàng)性和系統(tǒng)性的結(jié)合，基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的結(jié)合，在注重深入研究的同時(shí)部署了探索性很強(qiáng)的應(yīng)用研究，并加強(qiáng)了基礎(chǔ)和應(yīng)用的銜接。2創(chuàng)新點(diǎn)與特色在過(guò)去十幾年的發(fā)展與探索中，國(guó)際納米科技的研究已開始從材料合成制備向相關(guān)的性能測(cè)試及納米器件的設(shè)計(jì)應(yīng)用上發(fā)展。納米材料本身研究的發(fā)展趨勢(shì)正從單純的材料合成向納米材料的可控生長(zhǎng)方面?zhèn)戎睾蛢A斜。研究納米材料合成和可控生長(zhǎng)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)過(guò)程國(guó)際上已開始出現(xiàn)苗

24、頭，這些問(wèn)題都是國(guó)際上新一輪納米科技開始將要研究的重要科學(xué)問(wèn)題。我們這一期973項(xiàng)目“納米材料和納米結(jié)構(gòu)的性能和應(yīng)用基礎(chǔ)”把上述問(wèn)題的研究作為重點(diǎn)，并做了一些超前的部署，既保持了與國(guó)際同步，在研究?jī)?nèi)容、關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的凝練和研究目標(biāo)的確立方面又有自己的特色，這是把我國(guó)納米材料和納米結(jié)構(gòu)研究引向深入、繼續(xù)保持國(guó)際先進(jìn)水平的重要保證。按照這樣的部署執(zhí)行下去，在某些方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平也是有可能的。3課題設(shè)置01課題：納米材料新體系、合成方法及可控生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 負(fù)責(zé)人：錢逸泰主要學(xué)術(shù)骨干：謝 毅、唐凱斌、步宇翔主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)：納米材料和納米結(jié)構(gòu)新體系制備科學(xué)和新

25、合成方法的探索，找出生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律，認(rèn)識(shí)納米受限體系熱力學(xué)特點(diǎn)，獲得無(wú)機(jī)納米材料的合成與可控生長(zhǎng)技術(shù)和知識(shí)，對(duì)其中一些重要的材料按需要實(shí)現(xiàn)在一定范圍進(jìn)行形狀和尺寸的調(diào)控，獲得合成無(wú)機(jī)納米材料普遍適用的方法。制備出具有特定物相和常規(guī)條件難以合成的無(wú)機(jī)納米功能材料，為建立納米材料體系可控生長(zhǎng)的知識(shí)框架提供實(shí)驗(yàn)和理論的依據(jù)。經(jīng)費(fèi)比例：14.3%02課題：一維納米材料的結(jié)構(gòu)、性能和尺度效應(yīng)承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)院物理研究所 負(fù)責(zé)人：周維亞主要學(xué)術(shù)骨干：解思深、劉邦貴、禹日成、閆新中、趙明文主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)：一維納米材料包括碳納米管和半導(dǎo)體納米線、帶等的催化生長(zhǎng)機(jī)理及結(jié)構(gòu)控制。二元和贗二元體系的一維納米

26、材料的軸向結(jié)構(gòu)控制和具有一維超結(jié)構(gòu)的納米材料的制備研究，研究納米體系下相關(guān)系和對(duì)性能的調(diào)制作用和相界面結(jié)構(gòu)的影響。研究環(huán)境和表面狀態(tài)對(duì)一維納米材料的結(jié)構(gòu)或性能的影響。一維納米材料中電子態(tài)、聲子態(tài)和低能元激發(fā)的譜學(xué)及相互作用性質(zhì)的研究。在一維納米材料如碳納米管和其它一維半導(dǎo)體納米材料的可控生長(zhǎng)的熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理等問(wèn)題上，做出一批有國(guó)際影響的成果。經(jīng)費(fèi)比例：19.6%03課題：納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)及陣列的設(shè)計(jì)合成和性能調(diào)控承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所 負(fù)責(zé)人：費(fèi)廣濤主要學(xué)術(shù)骨干：張立德、李廣海、孟國(guó)文、曾 雉、葉長(zhǎng)輝主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)：納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)及陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)，合成多種納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)和陣列，建立對(duì)

27、該體系性能可調(diào)的新原理和新方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子共振吸收峰、熒光帶和吸收邊等的光學(xué)性能的調(diào)控，研究環(huán)境對(duì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)性能的影響，研究納微流體與表面的相互作用引起的結(jié)構(gòu)和鍵合特征的變化，實(shí)現(xiàn)用Raman譜、紅外譜和光電子能譜等手段對(duì)異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)陣列表面結(jié)構(gòu)變化規(guī)律進(jìn)行表征。經(jīng)費(fèi)比例：14.3%04課題：金屬材料結(jié)構(gòu)納米化動(dòng)力學(xué)過(guò)程及納米金屬體材料的綜合性能研究承擔(dān)單位：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所 負(fù)責(zé)人：盧柯主要學(xué)術(shù)骨干：盧磊、汪偉、韓忠主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)：研究金屬材料微觀結(jié)構(gòu)納米化過(guò)程機(jī)理，發(fā)展一至兩種先進(jìn)的納米金屬和合金制備技術(shù)，并獲得具有優(yōu)異綜合性能(力學(xué)性能和電學(xué)性能)的納米金屬材料。建立并完善納

28、米金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)與本征性能之間的關(guān)系，進(jìn)一步深入理解納米金屬材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其控制規(guī)律，揭示納米金屬材料中的一些新規(guī)律、新現(xiàn)象和新性能。經(jīng)費(fèi)比例：14.3%05課題：多元納米復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)化承擔(dān)單位：南京大學(xué) 負(fù)責(zé)人：張鳳鳴主要學(xué)術(shù)骨干：都有為、唐少龍、熊詩(shī)杰、殷江、高濂主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)：研究多元組成、界面耦合、與尺寸納米化對(duì)性能的影響和變化規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)異磁學(xué)性能和其他功能特性的人工調(diào)控。研究核/殼結(jié)構(gòu)磁性材料的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)磁性及量子限域效應(yīng)，揭示出性能與微結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系。研究磁性納米結(jié)構(gòu)材料的輸運(yùn)性質(zhì)及在磁致冷和磁傳感技術(shù)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。利用具有優(yōu)異特性的納米材料，改

29、進(jìn)高聚物和陶瓷材料的綜合性能，通過(guò)兩相復(fù)合研制出高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高介電性、高導(dǎo)熱性多元納米復(fù)合體系。經(jīng)費(fèi)比例：16%06課題：納米材料與納米結(jié)構(gòu)優(yōu)異性能的研究和應(yīng)用承擔(dān)單位：清華大學(xué) 負(fù)責(zé)人：范守善主要學(xué)術(shù)骨干：朱嘉麟、李亞棟、姜開利、唐成春主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)：發(fā)展出與IC-工藝兼容的納米管/納米線合成與集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)納米管/納米線陣列的定位和定向生長(zhǎng)；發(fā)展出納米管/納米線場(chǎng)效應(yīng)晶體管制備工藝和測(cè)試技術(shù)，制備出原型器件，研制出單色碳納米管場(chǎng)發(fā)射平面顯示樣機(jī)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)彩色顯示；實(shí)現(xiàn)對(duì)單分散金屬、半導(dǎo)體納米粒子尺寸、形狀、分散度以及微觀結(jié)構(gòu)的控制，研究其在納米催化與納米生物技術(shù)應(yīng)用中的基本科學(xué)問(wèn)

30、題。經(jīng)費(fèi)比例：14.3%07課題：納米新能源材料能量轉(zhuǎn)化的新規(guī)律及在高端電池中的應(yīng)用承擔(dān)單位：南開大學(xué) 負(fù)責(zé)人：陳軍主要學(xué)術(shù)骨干：黃唯平、唐祥海主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)：設(shè)計(jì)合成納米新能源材料，研究組成、結(jié)構(gòu)對(duì)化學(xué)能轉(zhuǎn)變電能的影響，探索電子、離子傳輸?shù)男乱?guī)律，研究電極界面結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)對(duì)能量轉(zhuǎn)化和能量傳輸?shù)挠绊?，電極與電解質(zhì)的兼容性以及電極的循環(huán)穩(wěn)定性，構(gòu)建納米材料電極的新型金屬-空氣電池。經(jīng)費(fèi)比例：7.2%4各課題之間的關(guān)系為了推動(dòng)項(xiàng)目順利地實(shí)施，我們?nèi)P考慮了項(xiàng)目的實(shí)施方案，把前面提到的4項(xiàng)主要研究?jī)?nèi)容劃分為3個(gè)層面，組織7個(gè)課題進(jìn)行分工研究。3個(gè)層面是：1)納米材料可控生長(zhǎng)新方法和新原理、納米受

31、限體系熱力學(xué)；2)納米材料性能調(diào)控、優(yōu)化和穩(wěn)定性；3)納米材料的應(yīng)用基礎(chǔ)的科學(xué)問(wèn)題，原型納米器件的設(shè)計(jì)、制作和納米材料在提升金屬-空氣電池性能上的應(yīng)用。3個(gè)層面相互聯(lián)系，互相依托，總項(xiàng)目的研究目標(biāo)和關(guān)鍵地科學(xué)問(wèn)題作為2條縱線貫穿3個(gè)層面地研究，并作為紐帶把7個(gè)課題緊緊鎖定在4個(gè)主要研究?jī)?nèi)容上。在戰(zhàn)略部署上，在第一個(gè)層面地研究上，主要安排了一個(gè)子課題(01課題)，在第二個(gè)層面研究上，部署了4個(gè)子課題(02、03、04、05課題)聯(lián)合進(jìn)行研究，在第三個(gè)層面上，以06和07課題作為骨干力量與其他課題配合進(jìn)行重點(diǎn)突破。這套研究方案和研究力量地部署與前一期973項(xiàng)目“納米材料和納米結(jié)構(gòu)”相比較，研究重心

32、有明顯地轉(zhuǎn)移，在性能優(yōu)化調(diào)控和納米材料應(yīng)用兩個(gè)方面有所拓展，加強(qiáng)了研究力量的部署。在制備科學(xué)方面，把納米材料可控生長(zhǎng)和納米受限體系熱力學(xué)研究作為重點(diǎn)，同時(shí)在納米材料應(yīng)用研究上強(qiáng)調(diào)應(yīng)用目標(biāo)地牽引，強(qiáng)調(diào)研究應(yīng)用的新原理和基本的科研問(wèn)題，確保了整個(gè)項(xiàng)目的研究向深層次發(fā)展。整個(gè)研究方案概括為一個(gè)項(xiàng)目、兩個(gè)貫穿、三個(gè)層面、四個(gè)主要研究?jī)?nèi)容、7個(gè)課題。7個(gè)子課題有分工，有協(xié)作，體現(xiàn)了整體的團(tuán)隊(duì)精神。首席科學(xué)家在部署每一個(gè)子課題承擔(dān)科研任務(wù)地同時(shí)，也明確了他們?cè)谡麄€(gè)項(xiàng)目中的地位和作用，以及其他課題地聯(lián)系。01課題做一些探索性的工作，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和理論的結(jié)合，其余課題關(guān)于制備、生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)方面的研究結(jié)果都集

33、中在01課題加以歸納和綜合，01課題主要側(cè)重于第一個(gè)層面和第一方面內(nèi)容的研究。06和07課題主要的任務(wù)是基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的銜接，要以應(yīng)用來(lái)帶動(dòng)基礎(chǔ)研究，其他課題組有應(yīng)用苗頭的研究成果和指導(dǎo)應(yīng)用的新原理的研究成果主要集中到06和07課題加以集成，上述2個(gè)課題主要集中在第三個(gè)層面，圍繞第四項(xiàng)研究?jī)?nèi)容開展工作，一些原理型的納米器件和新型納米材料電池是上述兩個(gè)課題主攻的研究?jī)?nèi)容。02、03、04、05課題都是以性能、規(guī)律的探索、結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系為主線，側(cè)重在第二個(gè)層面，圍繞第二、第三研究?jī)?nèi)容開展研究工作，它們承上啟下，與01課題、06、07課題有上下游的銜接關(guān)系。02、03、04、05課題在第二層面上既

34、有分工，又有緊密的聯(lián)系，02課題研究對(duì)象側(cè)重于一維納米材料，以輸運(yùn)特性以及和下一代器件相關(guān)的物性研究為主。與06課題有緊密的聯(lián)系，03課題側(cè)重納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和性能的調(diào)控，研究對(duì)象以納米陣列為主，性能側(cè)重于光學(xué)特性，與02、05課題有緊密的聯(lián)系。04課題研究的對(duì)象是三維納米體材料及體材料表面納米化，側(cè)重研究納米結(jié)構(gòu)演化過(guò)程與優(yōu)異綜合性能的關(guān)系，在制備科學(xué)上與01課題有密切的聯(lián)系，與此同時(shí)，也要開展一部分第三個(gè)層面的研究，圍繞結(jié)構(gòu)材料性能升級(jí)、表面結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化，以及面向微納系統(tǒng)需求的納米金屬材料等方面開展應(yīng)用研究工作。05課題研究對(duì)象是多元納米復(fù)合體系，著重研究材料體系的設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化的關(guān)系，

35、以磁學(xué)性能研究為主，適當(dāng)擔(dān)負(fù)一部分第三層面的研究，同時(shí)，也要以磁致冷和磁傳感為背景開展納米磁性材料的應(yīng)用研究。03課題和05課題還要與07課題緊密結(jié)合，根據(jù)07課題對(duì)新型電池性能升級(jí)所需求的納米材料進(jìn)行異質(zhì)納米材料的設(shè)計(jì)和制備，給07課題進(jìn)行新型納米電池的設(shè)計(jì)、制作提供材料基礎(chǔ)，使07課題集中研究電極與電解質(zhì)、離子和電子輸運(yùn)和化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)換規(guī)律等基本科學(xué)問(wèn)題，探索解決金屬-空氣電池壽命的有效途徑，發(fā)展?jié)M足移動(dòng)電源需求的納米金屬-空氣電池。整個(gè)課題之間做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相互聯(lián)系。本項(xiàng)目在組織子課題上與上一個(gè)973項(xiàng)目“納米材料和納米結(jié)構(gòu)”有所不同，不再單獨(dú)設(shè)立理論課題，而是把理論功底好的科研骨干分

36、散到相關(guān)的子課題中，使理論研究更有針對(duì)性地與實(shí)驗(yàn)工作相結(jié)合，以利提高研究水平和深度。 四、年度計(jì)劃研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第一年2005年12月2006年11月l 改進(jìn)設(shè)備，設(shè)計(jì)、探索無(wú)機(jī)納米材料的可行的合成方案，優(yōu)化制備過(guò)程，選擇重要的目標(biāo)材料制備其一維納米結(jié)構(gòu)。l 研究一維納米材料可控生長(zhǎng)，二元和贗二元體系的一維納米材料的軸向結(jié)構(gòu)控制的合成技術(shù)；建立理論模型，探討計(jì)算方法。研究納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)及陣列制備科學(xué)和技術(shù)。l 系統(tǒng)研究不同晶體結(jié)構(gòu)金屬材料（如FCC、BCC和HCP）在強(qiáng)烈塑性變形過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)納米化動(dòng)力學(xué)及結(jié)構(gòu)演化過(guò)程和納米晶形成機(jī)理。l 確定用于研究有關(guān)磁性和其它性質(zhì)的合適的多元納米復(fù)合體系

37、,制定出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案,并針對(duì)這些體系進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)制備條件和理論計(jì)算的初步探索。l 實(shí)現(xiàn)對(duì)單分散金屬納米粒子、納米管/納米線尺寸與結(jié)構(gòu)控制；生長(zhǎng)出取向的納米管/納米線陣列；研究場(chǎng)發(fā)射陰極的制備技術(shù)及其場(chǎng)發(fā)射特性。重點(diǎn)研究設(shè)計(jì)合成納米結(jié)構(gòu)金屬電極材料。探索出無(wú)機(jī)納米材料的可行的合成方案；解決一維納米材料的低成本、大規(guī)模、結(jié)構(gòu)可控生長(zhǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。理論配合實(shí)驗(yàn)，協(xié)助理清機(jī)理，獲得實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)，探討建立模型；找出最佳工藝條件，制備出可供規(guī)律探索研究的系列試樣。揭示強(qiáng)烈塑性變形誘導(dǎo)的納米晶粒形成機(jī)理。摸索出新的多元納米復(fù)合材料的制備條件,進(jìn)行初步的性能分析和測(cè)試。實(shí)現(xiàn)納米電極材料的可控規(guī)模化制備

38、，提升金屬-空氣電池容量、功率與壽命。發(fā)表100篇SCI論文，申請(qǐng)專利5項(xiàng)，國(guó)外2項(xiàng)。研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第二年2006年12月2007年11月l 通過(guò)相關(guān)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的研究，優(yōu)化合成與可控生長(zhǎng)條件，尋找普遍適用的技術(shù)手段，制備一些重要的功能材料。l 研究一維納米材料表征、結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)及其量子尺寸效應(yīng)；系統(tǒng)研究納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)及其陣列的光學(xué)、譜學(xué)和熒光現(xiàn)象及變化規(guī)律。l 調(diào)整變形方式和控制工藝參數(shù)，研究制備工藝條件對(duì)納米Cu和Cu合金等材料微觀結(jié)構(gòu)的影響。l 從理論和實(shí)驗(yàn)上研究不同制備條件下所制備的多元納米復(fù)合的有關(guān)性質(zhì)(如磁學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)和自旋相關(guān)輸運(yùn)特性等等),研究多元復(fù)合材料體系的不同納

39、米結(jié)構(gòu)對(duì)這些性質(zhì)的影響規(guī)律。l 研究與器件工藝兼容的納米管/納米線的制備和集成技術(shù)；研究與平面顯示相關(guān)的關(guān)鍵問(wèn)題；l 研究納米材料中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿挠绊懸蛩?，探索納米電極材料的電子、離子傳輸和能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換的新規(guī)律。優(yōu)化合成與可控生長(zhǎng)條件，總結(jié)普遍適用的技術(shù)手段，制備出一些重要的功能材料。合成出二元和贗二元體系的一維納米材料的軸向結(jié)構(gòu)控制和具有一維超結(jié)構(gòu)的納米材料；實(shí)現(xiàn)對(duì)納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)及其陣列的SPR峰、熒光在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)熒光顏色的調(diào)控。通過(guò)優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)大幅度提高這些材料的綜合力學(xué)性能。為探索納米金屬材料的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。確定多元復(fù)合材料體系的不同納米結(jié)構(gòu)與其磁學(xué)和其它性質(zhì)之間的規(guī)律

40、。揭示納米電極材料的電子、離子傳輸和能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換的新規(guī)律。發(fā)表100篇SCI論文，申請(qǐng)專利6項(xiàng)，國(guó)外2項(xiàng)。第三年2007年12月2008年11月l 通過(guò)控制納米材料的合成條件，進(jìn)一步探索無(wú)機(jī)納米材料生長(zhǎng)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并尋求普遍適用的控制合成方法。l 開展一維納米材料可控生長(zhǎng)的熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理等問(wèn)題研究，研究生長(zhǎng)機(jī)理、電子態(tài)結(jié)構(gòu)、量子輸運(yùn)和尺寸效應(yīng)等；從理論上揭示一維納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的微觀過(guò)程。l 研究半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)陣列表面化學(xué)、生物修飾等對(duì)光學(xué)和氣敏特性的影響。探索無(wú)機(jī)納米材料生長(zhǎng)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并總結(jié)出普遍適用的控制合成方法。單個(gè)一維納米材料進(jìn)行表征、結(jié)構(gòu)和性能研究；理論配合實(shí)驗(yàn)，基本弄清典型一維納米材料可控生長(zhǎng)的熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理等問(wèn)題；找出實(shí)現(xiàn)性能調(diào)控的有效措施?？偨Y(jié)性能調(diào)控的科學(xué)原理。揭示納米金屬材料力學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)參量的關(guān)系。研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)測(cè)試納米金屬材料的本征力學(xué)性能，結(jié)合結(jié)構(gòu)分析手段和計(jì)算機(jī)模擬研究其塑性變形和強(qiáng)化機(jī)制。l 研究場(chǎng)效應(yīng)納米管/納米線單個(gè)晶體管結(jié)構(gòu)和制備工藝；研制新型、高效納米電催化劑，研究電極界面結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)對(duì)能量轉(zhuǎn)化和能量傳輸?shù)挠绊?。建立?duì)相關(guān)多元納米復(fù)合體系的有關(guān)性質(zhì)的調(diào)控規(guī)律，完成對(duì)