分析測(cè)試技術(shù)-課件

新型電子材料元器件發(fā)展

與分析技術(shù)微電子教學(xué)部馮世娟3106新型電子材料元器件發(fā)展

與分析技術(shù)微電子教學(xué)部1納米材料納米磁性材料納米陶瓷材料硅基納米發(fā)光材料納米碳分子材料納米材料納米磁性材料2概述納米？納米是一個(gè)長(zhǎng)度計(jì)量單位，1納米=10-9米納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100納米以下（1-100nm）的微小結(jié)構(gòu)在納米尺寸上對(duì)物質(zhì)和材料進(jìn)行研究處理的技術(shù)稱(chēng)為納米技術(shù)納米技術(shù)本質(zhì)上是一種用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)概述納米？3概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？人類(lèi)能夠用宏觀的機(jī)器制造比其體積小的機(jī)器,而這較小的機(jī)器可以制作更小的機(jī)器,這樣一步步達(dá)到分子線(xiàn)度,即逐級(jí)地縮小生產(chǎn)裝置,以至最后直接按意愿排列原子,制造產(chǎn)品。那時(shí),化學(xué)將變成根據(jù)人們的意愿逐個(gè)地準(zhǔn)確放置原子的問(wèn)題。

當(dāng)2000年人們回顧歷史的時(shí)候,他們會(huì)為直到1959年才有人想到直接用原子,分子來(lái)制造機(jī)器而感到驚訝。

---RichardP.Feynman,1959概述納米？人類(lèi)能夠用宏觀的機(jī)器制造比其體積小的機(jī)器,而這較小4概述七十年代，科學(xué)家開(kāi)始從不同角度提出有關(guān)納米科技的構(gòu)想。1974年，科學(xué)家唐尼古奇最早使用納米技術(shù)一詞描述精密機(jī)械加工。1982年，科學(xué)家發(fā)明研究納米的重要工具－－掃描隧道顯微鏡，使人類(lèi)首次在大氣和常溫下看見(jiàn)原子，為我們揭示一個(gè)可見(jiàn)的原子、分子世界，對(duì)納米科技發(fā)展產(chǎn)生了積極促進(jìn)作用。1990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議在美國(guó)巴爾的摩舉辦，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。概述七十年代，科學(xué)家開(kāi)始從不同角度提出有關(guān)納米科技的構(gòu)想。5概述1991年，碳納米管被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的10成為納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主斯莫利教授認(rèn)為，納米碳管將是未來(lái)最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導(dǎo)線(xiàn)、超微開(kāi)關(guān)以及納米級(jí)電子線(xiàn)路等。1993年，繼1989年美國(guó)斯坦福大學(xué)搬走原子團(tuán)“寫(xiě)”下斯坦福大學(xué)英文名字、1990年美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司在鎳表面用36個(gè)氙原子排出“IBM”之后，中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如地操縱原子成功寫(xiě)出“中國(guó)”二字，標(biāo)志著我國(guó)開(kāi)始在國(guó)際納米科技領(lǐng)域占有一席之地。概述1991年，碳納米管被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六6概述1997年，美國(guó)科學(xué)家首次成功地用單電子移動(dòng)單電子，利用這種技術(shù)可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現(xiàn)在提高成千上萬(wàn)倍的量子計(jì)算機(jī)。1999年，巴西和美國(guó)科學(xué)家在進(jìn)行納米碳管實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱(chēng)量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個(gè)病毒的重量；此后不久，德國(guó)科學(xué)家研制出能稱(chēng)量單個(gè)原子重量的秤，打破了美國(guó)和巴西科學(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。

概述1997年，美國(guó)科學(xué)家首次成功地用單電子移動(dòng)單電子，利用7概述2000年4月，美國(guó)能源部桑地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用激光微細(xì)加工技術(shù)研制出智能手術(shù)刀，該手術(shù)刀可以每秒掃描10萬(wàn)個(gè)癌細(xì)胞，并將細(xì)胞所包含的蛋白質(zhì)信息輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析判斷。2001年紐約斯隆-凱特林癌癥研究中心的戴維.沙因貝格爾博士報(bào)道了把放射性同位素錒-225的一些原子裝入一個(gè)形狀像圓環(huán)的微型藥丸中，制造了一種消滅癌細(xì)胞的靶向藥物。這些研究表明納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的進(jìn)展是十分迅速的。概述2000年4月，美國(guó)能源部桑地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用激光微細(xì)加8概述到1999年，納米技術(shù)逐步走向市場(chǎng)，全年納米產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額達(dá)到500億美元。近年來(lái)，一些國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地。日本設(shè)立納米材料研究中心，把納米技術(shù)列入新5年科技基本計(jì)劃的研發(fā)重點(diǎn)；德國(guó)專(zhuān)門(mén)建立納米技術(shù)研究網(wǎng)；美國(guó)將納米計(jì)劃視為下一次工業(yè)革命的核心，美國(guó)政府部門(mén)將納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。概述到1999年，納米技術(shù)逐步走向市場(chǎng)，全年納米產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額9概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？納米材料？納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(10-9～10-7m)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料零維材料一維材料二維材料三維材料概述納米？納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍10概述零維材料指在空間三維尺度均在納米尺度，如納米尺度顆粒、原子團(tuán)簇等一維材料指在空間有兩維處于納米尺度，如納米絲、納米棒、納米管等概述零維材料11概述二維材料指在三維空間中有一維在納米尺度，如超薄膜、多層膜；超晶格等。概述二維材料12概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？納米材料？納米材料的性能？小尺寸效應(yīng)量子效應(yīng)表面與界面效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng)

納米材料的特殊性能是由于納米材料的特殊結(jié)構(gòu)，使之產(chǎn)生四大效應(yīng)，即小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)，從而具有傳統(tǒng)材料所不具備的物理、化學(xué)性能。由于納米材料在磁、熱、光、電、催化、生物等方面具有奇異的特性，使其在諸多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景，并已經(jīng)成為當(dāng)今世界科技前沿的熱點(diǎn)之一。概述納米？納米材料的特殊性能是由于納米材料的特殊結(jié)構(gòu)13概述小尺寸效應(yīng)當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體周期性的邊界條件將被破壞；非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等特性呈現(xiàn)新的小尺寸效應(yīng)。光吸收顯著增加出現(xiàn)吸收峰的等離子共振頻移磁有序態(tài)變?yōu)榇艧o(wú)序態(tài)超導(dǎo)相變?yōu)檎Ｏ喔攀鲂〕叽缧?yīng)14概述特殊的光學(xué)性質(zhì)

所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見(jiàn)，金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通?？傻陀趌％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個(gè)特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能。此外又有可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等。特殊的熱學(xué)性質(zhì)

固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí)，其熔點(diǎn)是固定的，超細(xì)微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)將顯著降低，當(dāng)顆粒小于10納米量級(jí)時(shí)尤為顯著。概述特殊的光學(xué)性質(zhì)

所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺15概述特殊的磁學(xué)性質(zhì)人們發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類(lèi)生物在地磁場(chǎng)導(dǎo)航下能辨別方向，具有回歸的本領(lǐng)。磁性超微顆粒實(shí)質(zhì)上是一個(gè)生物磁羅盤(pán)，生活在水中的趨磁細(xì)菌依靠它游向營(yíng)養(yǎng)豐富的水底。人們利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤(pán)、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。

概述特殊的磁學(xué)性質(zhì)16概述特殊的力學(xué)性質(zhì)

陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。美國(guó)學(xué)者報(bào)道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗怯闪姿徕}等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬3～5倍。至于金屬一陶瓷等復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用前景十分寬廣。

超微顆粒的小尺寸效應(yīng)還表現(xiàn)在超導(dǎo)電性、介電性能、聲學(xué)特性以及化學(xué)性能等方面。

概述特殊的力學(xué)性質(zhì)

陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超17概述量子效應(yīng)當(dāng)金屬粒子尺寸下降到某一值時(shí)，金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象和納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)，能隙變寬現(xiàn)象稱(chēng)為量子尺寸效應(yīng)。當(dāng)粒子尺寸達(dá)到納米尺寸,能級(jí)間距發(fā)生分裂,這會(huì)導(dǎo)致納米微粒的磁、光、熱、電等性能發(fā)生顯著的變化。概述量子效應(yīng)18概述表面與界面效應(yīng)納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當(dāng)大的比例。由于表面原子數(shù)增多，原子配位不足及高的表面能，使這些表面原子具有高的化學(xué)活性，催化活性，吸附活性。概述表面與界面效應(yīng)19概述宏觀量子隧道效應(yīng)微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱(chēng)為隧道效應(yīng)。一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強(qiáng)度，量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效應(yīng)，成為宏觀的量子隧道效應(yīng)。不可穿越勢(shì)壘可隧穿勢(shì)壘經(jīng)典力學(xué)量子力學(xué)概述宏觀量子隧道效應(yīng)不可穿越勢(shì)壘可隧穿勢(shì)壘經(jīng)典力學(xué)量子力學(xué)20概述納米材料具有很大的表面積/體積比，界面處的雜質(zhì)濃度大大降低，因而具有更好的力學(xué)性能。納米陶瓷材料：晶粒尺寸減小，強(qiáng)度增加，塑性增強(qiáng)。納米磁性材料具有很高的磁化率和矯頑力，低飽和磁矩和磁滯損耗。納米材料在較寬的譜段范圍內(nèi)顯示出均勻的光吸收特性。納米復(fù)合材料對(duì)光的反射度極低，但對(duì)電磁波的吸收性能極強(qiáng)，是隱形技術(shù)的突破概述納米材料具有很大的表面積/體積比，界面處的雜質(zhì)濃度大大降21概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？納米材料？納米材料的性能？納米材料的制備？概述納米？22概述納米材料其實(shí)并不神密和新奇，自然界中廣泛存在著天然形成的納米材料，如蛋白石、隕石碎片、動(dòng)物的牙齒、海洋沉積物等就都是由納米微粒構(gòu)成的。人工制備納米材料的實(shí)踐也已有1000年的歷史，中國(guó)古代利用蠟燭燃燒之煙霧制成碳黑作為墨的原料和著色的染料，就是最早的人工納米材料。另外，中國(guó)古代銅鏡表面的防銹層經(jīng)檢驗(yàn)也已證實(shí)為納米SnO2顆粒構(gòu)成的薄膜。概述納米材料其實(shí)并不神密和新奇，自然界中廣泛存在著天然形成的23概述惰性氣體氣氛下蒸發(fā)凝聚法化學(xué)方法水熱法：水熱沉淀、合成、分解和結(jié)晶法（納米氧化物）水解法：溶膠凝膠法，溶劑揮發(fā)分解法，乳膠法，蒸發(fā)分解法綜合方法結(jié)合物理氣相法和化學(xué)沉積法而形成的制備方法。概述惰性氣體氣氛下蒸發(fā)凝聚法24概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？納米材料？納米材料的性能？納米材料的制備？納米材料的應(yīng)用前景？概述納米？25概述納米復(fù)合陶瓷材料用于制作傳感器；聲波和電磁波的吸收納米磁性材料納米軟磁材料具有損耗低、高頻特性好、飽和磁化強(qiáng)度高，納米磁粉是一種理想的高紀(jì)錄密度的磁記錄材料。廣泛運(yùn)用于電子器件，精密儀器，磁頭，磁盤(pán)，微型電機(jī)及計(jì)算機(jī)等方面。碳納米管概述納米復(fù)合陶瓷材料261納米磁性材料是指材料的尺寸線(xiàn)度在納米級(jí)的準(zhǔn)零維超細(xì)微粉，一維超薄膜或二維超細(xì)纖維或由它們組成的固態(tài)或液態(tài)的磁性材料。納米材料的介觀磁性1、量子尺寸效應(yīng)2、超順磁性3、宏觀量子隧道效應(yīng)4、磁有序顆粒的小尺寸效應(yīng)5、磁相變溫度變化6、表面磁性（所謂介觀——介于宏觀物體和微觀分子，原子之間的狀態(tài)）1納米磁性材料是指材料的尺寸線(xiàn)度在納米級(jí)的準(zhǔn)零維超細(xì)微粉271納米磁性材料納米磁性材料的組成3d過(guò)渡元素Fe和Co，具有高的Bs和Tc，是磁性的基本元素4f稀土族元素（Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy）具有高磁晶各項(xiàng)異性和高軌道磁矩類(lèi)金屬C,P,B及N是使非晶結(jié)構(gòu)在溫度高達(dá)幾百攝氏度仍能保持穩(wěn)定的元素1納米磁性材料納米磁性材料的組成281納米磁性材料分類(lèi)納米粉體材料納米磁性薄膜材料納米磁記錄薄膜材料(RE-TM,GMR)納米超軟磁薄膜材料(微電感，微變壓器)納米復(fù)合磁性材料納米級(jí)合成磁鐵（NdFeB中加入HfB2）納米磁致冷材料（GGG到GGIG）納米巨磁阻材料1納米磁性材料分類(lèi)291納米磁性材料巨磁電阻（GMR）當(dāng)鐵磁性物質(zhì)處于磁場(chǎng)中時(shí)電阻將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁電阻效應(yīng)。比常規(guī)的鐵磁金屬薄膜的磁電阻效應(yīng)大幾倍或10倍的現(xiàn)象，稱(chēng)為巨磁電阻效應(yīng)。納米巨磁電阻納米多層膜：又稱(chēng)“人工格”，“成分調(diào)制膜”。磁性層與非磁性層交錯(cuò)而成的多層膜，一般表示為(A/B)n納米顆粒膜：將納米顆粒鑲嵌再互不相容的薄膜中形成的復(fù)合薄膜，通常采用磁控濺射和離子濺射工藝制備而成。1納米磁性材料巨磁電阻（GMR）301納米磁性材料納米巨磁電阻的應(yīng)用高靈敏度磁傳感器超高密度磁電阻讀出磁頭磁電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器（MRAM）高密度磁記錄1納米磁性材料納米巨磁電阻的應(yīng)用312納米陶瓷材料指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料。制備方法化學(xué)制備法（濕化學(xué)法，化學(xué)氣相法）物理制備法（惰性氣體冷凝法，PVD）性能機(jī)械性能：隨晶粒尺寸的減小，強(qiáng)度以指數(shù)關(guān)系提高，斷裂韌性、耐磨性增強(qiáng)。具有巨大的表面和界面，對(duì)外界的變化十分的敏感?？捎^察到新的發(fā)光現(xiàn)象。2納米陶瓷材料指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料323硅基納米發(fā)光材料指在硅上制作的具有納米尺寸的發(fā)光材料。分類(lèi)多孔硅發(fā)光材料硅基低維發(fā)光材料（量子點(diǎn)、量子線(xiàn)）硅基超晶格和量子阱發(fā)光材料3硅基納米發(fā)光材料指在硅上制作的具有納米尺寸的發(fā)光材料。334納米碳分子材料指物理尺寸為納米級(jí)的碳分子材料巴基球&納米碳管（巴基管）4納米碳分子材料指物理尺寸為納米級(jí)的碳分子材料344納米碳分子材料1985年，發(fā)現(xiàn)了巴基球(C60)；柯?tīng)?、克羅托和斯莫利在模擬宇宙長(zhǎng)鏈碳分子的生長(zhǎng)研究中，發(fā)現(xiàn)了與金剛石、石墨的無(wú)限結(jié)構(gòu)不同的，具有封閉球狀結(jié)構(gòu)的分子C60。因此，1996年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1991年，日本電氣公司的S.

Iijima在制備C60、對(duì)電弧放電后的石墨棒進(jìn)行觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)圓柱狀沉積。空的管狀物直徑0.7-30

nm，叫Carbon

nanotubes，(CNTs）。1992年，瑞士洛桑聯(lián)邦綜合工科大學(xué)的D.Ugarte等發(fā)現(xiàn)了巴基蔥(Carbonnanoonion)。2000年，北大彭練矛研究組用電子束轟擊單壁碳納米管，發(fā)現(xiàn)了Ф=0.33nm的碳納米管，但穩(wěn)定性較差。4納米碳分子材料1985年，發(fā)現(xiàn)了巴基球(C60)；柯?tīng)?54納米碳分子材料2002年4月5日，美國(guó)紐約州的倫斯勒工業(yè)大學(xué)（RPIRensselar

PolytechnicInstitute）材料科學(xué)工學(xué)專(zhuān)業(yè)教授P.M.

Ajayan的研究小組報(bào)道制備出了“雛菊”2003年5月4日，日本信州大學(xué)和三井物產(chǎn)下屬的CNRI子公司研制成功Ф=0.4nm的碳納米管。同年，日本名古屋大學(xué)筱原久典教授制備出了納米電纜；2004年3月下旬,中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所趙宇亮、陳振玲、柴之芳等研究人員，利用一定能量的中子與C70分子相互作用，首次成功合成、分離、表征了單原子數(shù)目富勒烯分子C141;2004年4月30日Science雜志報(bào)道，我國(guó)科學(xué)家合成出了C50Cl10(廈門(mén)大學(xué))；4納米碳分子材料2002年4月5日，美國(guó)紐約州的倫斯364納米碳分子材料碳納米材料的分類(lèi)富勒烯：碳的第四種同素異形體(金剛石、石墨和無(wú)定形碳)富勒烯包括：巴基球（C50、C60、C70、C76、C80、C82、C84、C90、C94等）、巴基管（單壁和多壁碳納米管）和巴基蔥納米金剛石4納米碳分子材料碳納米材料的分類(lèi)374納米碳分子材料C601985年在太空碳分子實(shí)驗(yàn)室中，偶然發(fā)現(xiàn)60個(gè)碳原子組成空心的籠狀結(jié)構(gòu)的碳分子，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)石墨碳分子經(jīng)激光、電弧等強(qiáng)高溫加熱，或又在一定的催化劑（鐵基和鎳基）的幫助下，碳原子能形成C60分子。由12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形構(gòu)成。具有抗輻照，抗化學(xué)腐蝕，不與腐蝕性化合物發(fā)應(yīng)，并且在吸收或釋放電子時(shí)不受損傷。4納米碳分子材料C60384納米碳分子材料C60結(jié)構(gòu)C60分子中每一個(gè)C原子與周?chē)齻€(gè)C原子形成3個(gè)σ鍵，剩余的軌道和電子共同組成離域π鍵，可簡(jiǎn)單地將其表示為每個(gè)碳原子與周?chē)?個(gè)碳原子形成2個(gè)單鍵和1個(gè)雙鍵。C60的結(jié)構(gòu)參數(shù)為C—C—C，鍵角平均為116o，雜化軌道類(lèi)型為SP2.28，六邊形鍵長(zhǎng)為0.1388nm，五邊形鍵長(zhǎng)為0.1432nm，晶體型式為面心立方的分子晶體。4納米碳分子材料C60結(jié)構(gòu)394納米碳分子材料C60物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)黑色粉末，熔點(diǎn)>700℃，易溶于甲苯。電子親合勢(shì)2.6ev～2.8ev，傾向于得到電子抗沖擊能力強(qiáng)。具有非線(xiàn)性光學(xué)性能，室溫下是分子晶體，適當(dāng)?shù)慕饘贀诫s后的C60表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性和超導(dǎo)性。4納米碳分子材料C60物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)404納米碳分子材料C60制備方法電弧放電法1990年,Kraschmer和Huffman等人苯火焰燃燒法1991年7月,麻省理工學(xué)院教授JackHoward及其實(shí)驗(yàn)伙伴，從1000g純碳中得到3g富勒烯。高頻加熱蒸發(fā)石墨法1992年，Peter和Jansen等人，2700℃，150KPa,氮?dú)夥罩?納米碳分子材料C60制備方法414納米碳分子材料C60的應(yīng)用超導(dǎo)材料有機(jī)超導(dǎo)體光電子材料光倍增器；太陽(yáng)能電池材料半導(dǎo)體材料分子算盤(pán)4納米碳分子材料C60的應(yīng)用424納米碳分子材料碳納米管碳納米管是由碳原子按一定規(guī)則排列形成的空心籠狀管式結(jié)構(gòu)，其直徑不超過(guò)幾十納米（。導(dǎo)電性強(qiáng)、場(chǎng)發(fā)射性能優(yōu)良、強(qiáng)度是鋼的100倍、韌度高等，是一種用途廣泛的新材料。4納米碳分子材料碳納米管碳納米管是由碳原子按一定規(guī)則排列434納米碳分子材料碳納米管結(jié)構(gòu)特性納米碳管在環(huán)形方向具有周期性其電學(xué)性質(zhì)會(huì)受到管的直徑、卷繞的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、管的長(zhǎng)度以及吸附的其他極性分子的影響由于其內(nèi)徑可以小至0.2nm，故可作為一維量子管若將其他物質(zhì)填入內(nèi)徑中，即可形成特殊結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)4納米碳分子材料碳納米管結(jié)構(gòu)特性444納米碳分子材料碳納米管物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)高機(jī)械強(qiáng)度：鋼100倍強(qiáng)度，1/6重量高長(zhǎng)徑比:103數(shù)量級(jí)高比表面:400-500m2/g金屬性半導(dǎo)體性4納米碳分子材料碳納米管物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)454納米碳分子材料碳納米管的場(chǎng)發(fā)射特性碳納米管之所以可以作為場(chǎng)發(fā)射材料，取決于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和力學(xué)、電學(xué)性能。電導(dǎo)體，載流能力特別大；直徑可以小到1nm左右；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好。4納米碳分子材料碳納米管的場(chǎng)發(fā)射特性碳納米管之所以可以作464納米碳分子材料碳納米管的儲(chǔ)氫性能H2韓國(guó)Jeonbuk大學(xué)半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)及半導(dǎo)體物理研究中心的Lee等通過(guò)實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算認(rèn)為，氫以分子形式存在于碳納米管內(nèi)腔中,并且預(yù)言單壁碳納米管的儲(chǔ)氫量與管徑成正比，多壁碳納米管的儲(chǔ)氫量則與管徑無(wú)關(guān)。從而可以實(shí)現(xiàn)用氫氣為燃料驅(qū)動(dòng)無(wú)污染汽車(chē)。4納米碳分子材料碳納米管的儲(chǔ)氫性能H2韓國(guó)Jeonbuk474納米碳分子材料碳納米管的吸附性能硝酸氧化處理后的碳納米管對(duì)鉛，銅和鎘離子顯示出了良好的吸附效果，單一金屬離子的吸附研究結(jié)果表明，碳納米管對(duì)鉛、銅和鎘離子的最大吸附容量分別為97.08，28.49和10.86mg/g；碳納米管對(duì)Pb2+的親合性最強(qiáng)，Cu2+次之，Cd2+最弱；碳納米管對(duì)3種金屬離子的吸附量隨著溶液pH值的升高和離子強(qiáng)度的減小而增加。4納米碳分子材料碳納米管的吸附性能硝酸氧化處理后的碳納米484納米碳分子材料碳納米管的制備方法電弧放電法催化裂解法(復(fù)合電極電弧催化法、碳?xì)浠衔锎呋纸夥–VD、)---化學(xué)氣相沉積法激光蒸發(fā)（燒蝕）法等離子體法增強(qiáng)等離子熱流體化學(xué)蒸氣分解沉積法PE-HF-CVD熱解聚合物法（化學(xué)熱解法）離子（電子束）輻射法催化裂解無(wú)基體法電解法4納米碳分子材料碳納米管的制備方法494納米碳分子材料碳納米管的應(yīng)用高強(qiáng)度碳纖維材料人造衛(wèi)星的拖繩納米電子器件催化領(lǐng)域環(huán)保領(lǐng)域醫(yī)學(xué)方面4納米碳分子材料碳納米管的應(yīng)用504納米碳分子材料高強(qiáng)度碳纖維材料決定增強(qiáng)型纖維強(qiáng)度的一個(gè)關(guān)鍵是長(zhǎng)度和直徑之比。目前材料材料工程師希望得到的長(zhǎng)度直徑比至少是20∶1。納米管的長(zhǎng)度也是直徑的幾千倍，因而號(hào)稱(chēng)“超級(jí)纖維”。它們的強(qiáng)度比鋼高100倍，但重量只有鋼的六分之一。4納米碳分子材料高強(qiáng)度碳纖維材料514納米碳分子材料人造衛(wèi)星的拖繩利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐受很高的溫度而不會(huì)燒毀。4納米碳分子材料人造衛(wèi)星的拖繩利用碳納米管制造人造524納米碳分子材料納米電子器件由于碳納米管壁能被某些化學(xué)反應(yīng)所“溶解”，因此它們可以作為易于處理的模具。只要用金屬灌滿(mǎn)碳納米管，然后把碳層腐蝕掉，即可得到納米尺度的導(dǎo)線(xiàn)。可進(jìn)一步地縮小微電子技術(shù)的尺寸，從而達(dá)到納米的尺度。4納米碳分子材料納米電子器件由于碳納米管壁能被某些化學(xué)反534納米碳分子材料催化領(lǐng)域金屬納米粒子十分活潑，可以作為助燃劑在燃料中使用。也可以摻雜到高能密度的材料，如炸藥，增加爆炸效率；也可以作為引爆劑進(jìn)行使用。為了提高熱燃燒效率，將金屬納米粒子和半導(dǎo)體納米粒子摻雜到燃料中，以提高燃燒的效率，因此這類(lèi)材料在火箭助推器和煤中作助燃劑。目前，納米Ag和Ni粉已被用在火箭燃料作助燃劑。4納米碳分子材料催化領(lǐng)域金屬納米粒子十分活潑，可以作為助544納米碳分子材料環(huán)保領(lǐng)域污水處理

較大的比表面積,可以用作固體雜質(zhì)的吸附劑。環(huán)境中存在的重金屬,如鉛、銅、鉻、汞、鎘、鋅等對(duì)各種生物都有危害作用。用硝酸氧化后的碳納米管對(duì)這些重金屬的單一和多元離子據(jù)有很強(qiáng)的吸附性能。4納米碳分子材料環(huán)保領(lǐng)域污水處理

較大的比表面積,可以554納米碳分子材料醫(yī)學(xué)方面碳納米管仿效骨膠原纖維幫骨折痊愈美國(guó)加利福尼亞大學(xué)羅伯特?哈頓博士及其同事發(fā)現(xiàn)，碳納米管是骨組織生長(zhǎng)的理想基體。4納米碳分子材料醫(yī)學(xué)方面碳納米管仿效骨膠原纖維幫骨折痊愈56新型電子材料元器件發(fā)展

與分析技術(shù)微電子教學(xué)部馮世娟3106新型電子材料元器件發(fā)展

與分析技術(shù)微電子教學(xué)部57納米材料納米磁性材料納米陶瓷材料硅基納米發(fā)光材料納米碳分子材料納米材料納米磁性材料58概述納米？納米是一個(gè)長(zhǎng)度計(jì)量單位，1納米=10-9米納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100納米以下（1-100nm）的微小結(jié)構(gòu)在納米尺寸上對(duì)物質(zhì)和材料進(jìn)行研究處理的技術(shù)稱(chēng)為納米技術(shù)納米技術(shù)本質(zhì)上是一種用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)概述納米？59概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？人類(lèi)能夠用宏觀的機(jī)器制造比其體積小的機(jī)器,而這較小的機(jī)器可以制作更小的機(jī)器,這樣一步步達(dá)到分子線(xiàn)度,即逐級(jí)地縮小生產(chǎn)裝置,以至最后直接按意愿排列原子,制造產(chǎn)品。那時(shí),化學(xué)將變成根據(jù)人們的意愿逐個(gè)地準(zhǔn)確放置原子的問(wèn)題。

當(dāng)2000年人們回顧歷史的時(shí)候,他們會(huì)為直到1959年才有人想到直接用原子,分子來(lái)制造機(jī)器而感到驚訝。

---RichardP.Feynman,1959概述納米？人類(lèi)能夠用宏觀的機(jī)器制造比其體積小的機(jī)器,而這較小60概述七十年代，科學(xué)家開(kāi)始從不同角度提出有關(guān)納米科技的構(gòu)想。1974年，科學(xué)家唐尼古奇最早使用納米技術(shù)一詞描述精密機(jī)械加工。1982年，科學(xué)家發(fā)明研究納米的重要工具－－掃描隧道顯微鏡，使人類(lèi)首次在大氣和常溫下看見(jiàn)原子，為我們揭示一個(gè)可見(jiàn)的原子、分子世界，對(duì)納米科技發(fā)展產(chǎn)生了積極促進(jìn)作用。1990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議在美國(guó)巴爾的摩舉辦，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。概述七十年代，科學(xué)家開(kāi)始從不同角度提出有關(guān)納米科技的構(gòu)想。61概述1991年，碳納米管被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的10成為納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主斯莫利教授認(rèn)為，納米碳管將是未來(lái)最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導(dǎo)線(xiàn)、超微開(kāi)關(guān)以及納米級(jí)電子線(xiàn)路等。1993年，繼1989年美國(guó)斯坦福大學(xué)搬走原子團(tuán)“寫(xiě)”下斯坦福大學(xué)英文名字、1990年美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司在鎳表面用36個(gè)氙原子排出“IBM”之后，中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如地操縱原子成功寫(xiě)出“中國(guó)”二字，標(biāo)志著我國(guó)開(kāi)始在國(guó)際納米科技領(lǐng)域占有一席之地。概述1991年，碳納米管被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六62概述1997年，美國(guó)科學(xué)家首次成功地用單電子移動(dòng)單電子，利用這種技術(shù)可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現(xiàn)在提高成千上萬(wàn)倍的量子計(jì)算機(jī)。1999年，巴西和美國(guó)科學(xué)家在進(jìn)行納米碳管實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱(chēng)量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個(gè)病毒的重量；此后不久，德國(guó)科學(xué)家研制出能稱(chēng)量單個(gè)原子重量的秤，打破了美國(guó)和巴西科學(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。

概述1997年，美國(guó)科學(xué)家首次成功地用單電子移動(dòng)單電子，利用63概述2000年4月，美國(guó)能源部桑地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用激光微細(xì)加工技術(shù)研制出智能手術(shù)刀，該手術(shù)刀可以每秒掃描10萬(wàn)個(gè)癌細(xì)胞，并將細(xì)胞所包含的蛋白質(zhì)信息輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析判斷。2001年紐約斯隆-凱特林癌癥研究中心的戴維.沙因貝格爾博士報(bào)道了把放射性同位素錒-225的一些原子裝入一個(gè)形狀像圓環(huán)的微型藥丸中，制造了一種消滅癌細(xì)胞的靶向藥物。這些研究表明納米技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的進(jìn)展是十分迅速的。概述2000年4月，美國(guó)能源部桑地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用激光微細(xì)加64概述到1999年，納米技術(shù)逐步走向市場(chǎng)，全年納米產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額達(dá)到500億美元。近年來(lái)，一些國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地。日本設(shè)立納米材料研究中心，把納米技術(shù)列入新5年科技基本計(jì)劃的研發(fā)重點(diǎn)；德國(guó)專(zhuān)門(mén)建立納米技術(shù)研究網(wǎng)；美國(guó)將納米計(jì)劃視為下一次工業(yè)革命的核心，美國(guó)政府部門(mén)將納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。概述到1999年，納米技術(shù)逐步走向市場(chǎng)，全年納米產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額65概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？納米材料？納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(10-9～10-7m)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料零維材料一維材料二維材料三維材料概述納米？納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍66概述零維材料指在空間三維尺度均在納米尺度，如納米尺度顆粒、原子團(tuán)簇等一維材料指在空間有兩維處于納米尺度，如納米絲、納米棒、納米管等概述零維材料67概述二維材料指在三維空間中有一維在納米尺度，如超薄膜、多層膜；超晶格等。概述二維材料68概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？納米材料？納米材料的性能？小尺寸效應(yīng)量子效應(yīng)表面與界面效應(yīng)宏觀量子隧道效應(yīng)

納米材料的特殊性能是由于納米材料的特殊結(jié)構(gòu)，使之產(chǎn)生四大效應(yīng)，即小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)，從而具有傳統(tǒng)材料所不具備的物理、化學(xué)性能。由于納米材料在磁、熱、光、電、催化、生物等方面具有奇異的特性，使其在諸多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景，并已經(jīng)成為當(dāng)今世界科技前沿的熱點(diǎn)之一。概述納米？納米材料的特殊性能是由于納米材料的特殊結(jié)構(gòu)69概述小尺寸效應(yīng)當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體周期性的邊界條件將被破壞；非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等特性呈現(xiàn)新的小尺寸效應(yīng)。光吸收顯著增加出現(xiàn)吸收峰的等離子共振頻移磁有序態(tài)變?yōu)榇艧o(wú)序態(tài)超導(dǎo)相變?yōu)檎Ｏ喔攀鲂〕叽缧?yīng)70概述特殊的光學(xué)性質(zhì)

所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺寸越小，顏色愈黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見(jiàn)，金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通?？傻陀趌％，大約幾微米的厚度就能完全消光。利用這個(gè)特性可以作為高效率的光熱、光電等轉(zhuǎn)換材料，可以高效率地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、電能。此外又有可能?yīng)用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等。特殊的熱學(xué)性質(zhì)

固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí)，其熔點(diǎn)是固定的，超細(xì)微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)將顯著降低，當(dāng)顆粒小于10納米量級(jí)時(shí)尤為顯著。概述特殊的光學(xué)性質(zhì)

所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。尺71概述特殊的磁學(xué)性質(zhì)人們發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類(lèi)生物在地磁場(chǎng)導(dǎo)航下能辨別方向，具有回歸的本領(lǐng)。磁性超微顆粒實(shí)質(zhì)上是一個(gè)生物磁羅盤(pán)，生活在水中的趨磁細(xì)菌依靠它游向營(yíng)養(yǎng)豐富的水底。人們利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤(pán)、磁卡以及磁性鑰匙等。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。

概述特殊的磁學(xué)性質(zhì)72概述特殊的力學(xué)性質(zhì)

陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。美國(guó)學(xué)者報(bào)道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強(qiáng)度，是因?yàn)樗怯闪姿徕}等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬3～5倍。至于金屬一陶瓷等復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用前景十分寬廣。

超微顆粒的小尺寸效應(yīng)還表現(xiàn)在超導(dǎo)電性、介電性能、聲學(xué)特性以及化學(xué)性能等方面。

概述特殊的力學(xué)性質(zhì)

陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由納米超73概述量子效應(yīng)當(dāng)金屬粒子尺寸下降到某一值時(shí)，金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象和納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)，能隙變寬現(xiàn)象稱(chēng)為量子尺寸效應(yīng)。當(dāng)粒子尺寸達(dá)到納米尺寸,能級(jí)間距發(fā)生分裂,這會(huì)導(dǎo)致納米微粒的磁、光、熱、電等性能發(fā)生顯著的變化。概述量子效應(yīng)74概述表面與界面效應(yīng)納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當(dāng)大的比例。由于表面原子數(shù)增多，原子配位不足及高的表面能，使這些表面原子具有高的化學(xué)活性，催化活性，吸附活性。概述表面與界面效應(yīng)75概述宏觀量子隧道效應(yīng)微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱(chēng)為隧道效應(yīng)。一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強(qiáng)度，量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效應(yīng)，成為宏觀的量子隧道效應(yīng)。不可穿越勢(shì)壘可隧穿勢(shì)壘經(jīng)典力學(xué)量子力學(xué)概述宏觀量子隧道效應(yīng)不可穿越勢(shì)壘可隧穿勢(shì)壘經(jīng)典力學(xué)量子力學(xué)76概述納米材料具有很大的表面積/體積比，界面處的雜質(zhì)濃度大大降低，因而具有更好的力學(xué)性能。納米陶瓷材料：晶粒尺寸減小，強(qiáng)度增加，塑性增強(qiáng)。納米磁性材料具有很高的磁化率和矯頑力，低飽和磁矩和磁滯損耗。納米材料在較寬的譜段范圍內(nèi)顯示出均勻的光吸收特性。納米復(fù)合材料對(duì)光的反射度極低，但對(duì)電磁波的吸收性能極強(qiáng)，是隱形技術(shù)的突破概述納米材料具有很大的表面積/體積比，界面處的雜質(zhì)濃度大大降77概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？納米材料？納米材料的性能？納米材料的制備？概述納米？78概述納米材料其實(shí)并不神密和新奇，自然界中廣泛存在著天然形成的納米材料，如蛋白石、隕石碎片、動(dòng)物的牙齒、海洋沉積物等就都是由納米微粒構(gòu)成的。人工制備納米材料的實(shí)踐也已有1000年的歷史，中國(guó)古代利用蠟燭燃燒之煙霧制成碳黑作為墨的原料和著色的染料，就是最早的人工納米材料。另外，中國(guó)古代銅鏡表面的防銹層經(jīng)檢驗(yàn)也已證實(shí)為納米SnO2顆粒構(gòu)成的薄膜。概述納米材料其實(shí)并不神密和新奇，自然界中廣泛存在著天然形成的79概述惰性氣體氣氛下蒸發(fā)凝聚法化學(xué)方法水熱法：水熱沉淀、合成、分解和結(jié)晶法（納米氧化物）水解法：溶膠凝膠法，溶劑揮發(fā)分解法，乳膠法，蒸發(fā)分解法綜合方法結(jié)合物理氣相法和化學(xué)沉積法而形成的制備方法。概述惰性氣體氣氛下蒸發(fā)凝聚法80概述納米？納米概念的提出與發(fā)展？納米材料？納米材料的性能？納米材料的制備？納米材料的應(yīng)用前景？概述納米？81概述納米復(fù)合陶瓷材料用于制作傳感器；聲波和電磁波的吸收納米磁性材料納米軟磁材料具有損耗低、高頻特性好、飽和磁化強(qiáng)度高，納米磁粉是一種理想的高紀(jì)錄密度的磁記錄材料。廣泛運(yùn)用于電子器件，精密儀器，磁頭，磁盤(pán)，微型電機(jī)及計(jì)算機(jī)等方面。碳納米管概述納米復(fù)合陶瓷材料821納米磁性材料是指材料的尺寸線(xiàn)度在納米級(jí)的準(zhǔn)零維超細(xì)微粉，一維超薄膜或二維超細(xì)纖維或由它們組成的固態(tài)或液態(tài)的磁性材料。納米材料的介觀磁性1、量子尺寸效應(yīng)2、超順磁性3、宏觀量子隧道效應(yīng)4、磁有序顆粒的小尺寸效應(yīng)5、磁相變溫度變化6、表面磁性（所謂介觀——介于宏觀物體和微觀分子，原子之間的狀態(tài)）1納米磁性材料是指材料的尺寸線(xiàn)度在納米級(jí)的準(zhǔn)零維超細(xì)微粉831納米磁性材料納米磁性材料的組成3d過(guò)渡元素Fe和Co，具有高的Bs和Tc，是磁性的基本元素4f稀土族元素（Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy）具有高磁晶各項(xiàng)異性和高軌道磁矩類(lèi)金屬C,P,B及N是使非晶結(jié)構(gòu)在溫度高達(dá)幾百攝氏度仍能保持穩(wěn)定的元素1納米磁性材料納米磁性材料的組成841納米磁性材料分類(lèi)納米粉體材料納米磁性薄膜材料納米磁記錄薄膜材料(RE-TM,GMR)納米超軟磁薄膜材料(微電感，微變壓器)納米復(fù)合磁性材料納米級(jí)合成磁鐵（NdFeB中加入HfB2）納米磁致冷材料（GGG到GGIG）納米巨磁阻材料1納米磁性材料分類(lèi)851納米磁性材料巨磁電阻（GMR）當(dāng)鐵磁性物質(zhì)處于磁場(chǎng)中時(shí)電阻將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁電阻效應(yīng)。比常規(guī)的鐵磁金屬薄膜的磁電阻效應(yīng)大幾倍或10倍的現(xiàn)象，稱(chēng)為巨磁電阻效應(yīng)。納米巨磁電阻納米多層膜：又稱(chēng)“人工格”，“成分調(diào)制膜”。磁性層與非磁性層交錯(cuò)而成的多層膜，一般表示為(A/B)n納米顆粒膜：將納米顆粒鑲嵌再互不相容的薄膜中形成的復(fù)合薄膜，通常采用磁控濺射和離子濺射工藝制備而成。1納米磁性材料巨磁電阻（GMR）861納米磁性材料納米巨磁電阻的應(yīng)用高靈敏度磁傳感器超高密度磁電阻讀出磁頭磁電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器（MRAM）高密度磁記錄1納米磁性材料納米巨磁電阻的應(yīng)用872納米陶瓷材料指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料。制備方法化學(xué)制備法（濕化學(xué)法，化學(xué)氣相法）物理制備法（惰性氣體冷凝法，PVD）性能機(jī)械性能：隨晶粒尺寸的減小，強(qiáng)度以指數(shù)關(guān)系提高，斷裂韌性、耐磨性增強(qiáng)。具有巨大的表面和界面，對(duì)外界的變化十分的敏感。可觀察到新的發(fā)光現(xiàn)象。2納米陶瓷材料指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的陶瓷材料883硅基納米發(fā)光材料指在硅上制作的具有納米尺寸的發(fā)光材料。分類(lèi)多孔硅發(fā)光材料硅基低維發(fā)光材料（量子點(diǎn)、量子線(xiàn)）硅基超晶格和量子阱發(fā)光材料3硅基納米發(fā)光材料指在硅上制作的具有納米尺寸的發(fā)光材料。894納米碳分子材料指物理尺寸為納米級(jí)的碳分子材料巴基球&納米碳管（巴基管）4納米碳分子材料指物理尺寸為納米級(jí)的碳分子材料904納米碳分子材料1985年，發(fā)現(xiàn)了巴基球(C60)；柯?tīng)枴⒖肆_托和斯莫利在模擬宇宙長(zhǎng)鏈碳分子的生長(zhǎng)研究中，發(fā)現(xiàn)了與金剛石、石墨的無(wú)限結(jié)構(gòu)不同的，具有封閉球狀結(jié)構(gòu)的分子C60。因此，1996年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1991年，日本電氣公司的S.

Iijima在制備C60、對(duì)電弧放電后的石墨棒進(jìn)行觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)圓柱狀沉積?？盏墓軤钗镏睆?.7-30

nm，叫Carbon

nanotubes，(CNTs）。1992年，瑞士洛桑聯(lián)邦綜合工科大學(xué)的D.Ugarte等發(fā)現(xiàn)了巴基蔥(Carbonnanoonion)。2000年，北大彭練矛研究組用電子束轟擊單壁碳納米管，發(fā)現(xiàn)了Ф=0.33nm的碳納米管，但穩(wěn)定性較差。4納米碳分子材料1985年，發(fā)現(xiàn)了巴基球(C60)；柯?tīng)?14納米碳分子材料2002年4月5日，美國(guó)紐約州的倫斯勒工業(yè)大學(xué)（RPIRensselar

PolytechnicInstitute）材料科學(xué)工學(xué)專(zhuān)業(yè)教授P.M.

Ajayan的研究小組報(bào)道制備出了“雛菊”2003年5月4日，日本信州大學(xué)和三井物產(chǎn)下屬的CNRI子公司研制成功Ф=0.4nm的碳納米管。同年，日本名古屋大學(xué)筱原久典教授制備出了納米電纜；2004年3月下旬,中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所趙宇亮、陳振玲、柴之芳等研究人員，利用一定能量的中子與C70分子相互作用，首次成功合成、分離、表征了單原子數(shù)目富勒烯分子C141;2004年4月30日Science雜志報(bào)道，我國(guó)科學(xué)家合成出了C50Cl10(廈門(mén)大學(xué))；4納米碳分子材料2002年4月5日，美國(guó)紐約州的倫斯924納米碳分子材料碳納米材料的分類(lèi)富勒烯：碳的第四種同素異形體(金剛石、石墨和無(wú)定形碳)富勒烯包括：巴基球（C50、C60、C70、C76、C80、C82、C84、C90、C94等）、巴基管（單壁和多壁碳納米管）和巴基蔥納米金剛石4納米碳分子材料碳納米材料的分類(lèi)934納米碳分子材料C601985年在太空碳分子實(shí)驗(yàn)室中，偶然發(fā)現(xiàn)60個(gè)碳原子組成空心的籠狀結(jié)構(gòu)的碳分子，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)石墨碳分子經(jīng)激光、電弧等強(qiáng)高溫加熱，或又在一定的催化劑（鐵基和鎳基）的幫助下，碳原子能形成C60分子。由12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形構(gòu)成。具有抗輻照，抗化學(xué)腐蝕，不與腐蝕性化合物發(fā)應(yīng)，并且在吸收或釋放電子時(shí)不受損傷。4納米碳分子材料C60944納米碳分子材料C60結(jié)構(gòu)C60分子中每一個(gè)C原子與周?chē)齻€(gè)C原子形成3個(gè)σ鍵，剩余的軌道和電子共同組成離域π鍵，可簡(jiǎn)單地將其表示為每個(gè)碳原子與周?chē)?個(gè)碳原子形成2個(gè)單鍵和1個(gè)雙鍵。C60的結(jié)構(gòu)參數(shù)為C—C—C，鍵角平均為116o，雜化軌道類(lèi)型為SP2.28，六邊形鍵長(zhǎng)為0.1388nm，五邊形鍵長(zhǎng)為0.1432nm，晶體型式為面心立方的分子晶體。4納米碳分子材料C60結(jié)構(gòu)954納米碳分子材料C60物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)黑色粉末，熔點(diǎn)>700℃，易溶于甲苯。電子親合勢(shì)2.6ev～2.8ev，傾向于得到電子抗沖擊能力強(qiáng)。具有非線(xiàn)性光學(xué)性能，室溫下是分子晶體，適當(dāng)?shù)慕饘贀诫s后的C60表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性和超導(dǎo)性。4納米碳分子材料C60物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)964納米碳分子材料C60制備方法電弧放電法1990年,Kraschmer和Huffman等人苯火焰燃燒法1991年7月,麻省理工學(xué)院教授JackHoward及其實(shí)驗(yàn)伙伴，從1000g純碳中得到3g富勒烯。高頻加熱蒸發(fā)石墨法1992年，Peter和Jansen等人，2700℃，150KPa,氮?dú)夥罩?納米碳分子材料C60制備方法974納米碳分子材料C60的應(yīng)用超導(dǎo)材料有機(jī)超導(dǎo)體光電子材料光倍增器；太陽(yáng)能電池材料半導(dǎo)體材料分子算盤(pán)4納米碳分子材料C60的應(yīng)用984納米碳分子材料碳納米管碳納米管是由碳原子按一定規(guī)則排列形成的空心籠狀管式結(jié)構(gòu)，其直徑不超過(guò)幾十納米（。導(dǎo)電性強(qiáng)、場(chǎng)發(fā)射性能優(yōu)良、強(qiáng)度是鋼的100倍、韌度高等，是一種用途廣泛的新材料。4納米碳分子材料碳納米管碳納米管是由碳原子按一定規(guī)則排列994納米碳分子材料碳納米管結(jié)構(gòu)特性納米碳管在環(huán)形方向具有周期性其電學(xué)性質(zhì)會(huì)受到管的直徑、卷繞的拓?fù)?/p>