材料物理思考題(參考答案)5.26.21.31

材料物理思考題1、表面張力的定義。答：在兩相(特別是氣-液)界面上，由于分子引力不均衡而產(chǎn)生指向液體方向并與表面相切的力稱為表面張力。2、簡述影響聚合物表面張力的因素，舉例說明減少聚合物表面張力的方法。答：(1)溫度的影響。溫度升高，表面張力下降。(2)化學(xué)結(jié)構(gòu)。表面張力大小主要取決于聚合物分子中的鏈節(jié)單元結(jié)構(gòu)。通常，非極性聚合物較極性聚合物的表面張力值低。(3)分子量及其分布。聚合物中分子量小的部分會使其表面張力減小，尤其使它們有濃集于聚合物表面的趨勢，從而引起表面張力下降。(4)高分子物態(tài)轉(zhuǎn)變的影響。當(dāng)聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)時表面張力呈現(xiàn)連續(xù)性變化，結(jié)晶－熔融轉(zhuǎn)變過程中表面張力呈不連續(xù)性變化。隨表面結(jié)晶度的提高，表面張力也不斷增大。(5)在共聚物中，表面能低的共聚組分具有吸附于表面的傾向。(6)共混。共混物的表面張力隨其相容性的減小而增加。(7)添加劑。低表面能添加劑具有降低聚合物表面張力的作用。舉例：可以通過適當(dāng)升高溫度減少聚合物表面張力；將聚合物熔體控制在不同成核活性表面冷卻，控制表面結(jié)晶度較低可得到較低表面張力的聚合物。3、解釋聚合物表面組成、形態(tài)與內(nèi)部不同的原因。答：固體表面上的原子或分子與液體一樣，受力也是不均勻的，而且不像液體表面分子可以移動，通常它們是定位的。固體表面是不均勻的，而同種晶體由于制備、加工不同，會具有不同的表面性質(zhì)。正由于固體表面原子受力不對稱和表面結(jié)構(gòu)不均勻性，它可以吸附氣體或液體分子，使表面自由能下降，導(dǎo)致不同的部位吸附和催化的活性不同，聚合物表面組成、形態(tài)與內(nèi)部不同4、兩相共混體系分散相粒子的粒徑主要是由什么因素決定的。答：（1）聚合物兩相體系的熔體密度（特別是粘度比值）以及熔體彈性；（2）聚合物兩相體系的界面能或表面張力；（3）聚合物兩相體系的組分含量配比以及物料的初始狀態(tài)；（4）流動場的形式（剪切流動,拉伸流動）和強(qiáng)度（如剪切速率）；（5）共混時間（具體的共混時間的共混物料在混合設(shè)備各個區(qū)段的停留時間）；5、什么是粉體活性。答：粉體的活性是指組成粉體顆粒的各種質(zhì)點(diǎn)（分子、原子、離子）的活動性。即指質(zhì)點(diǎn)脫離粉體顆粒中各種結(jié)合鍵的束縛，進(jìn)入“自由”空間的能力。6、粉體的尺寸是怎樣劃分的，決定它大小的因素是什么？（材料物理-29/第29頁）答：通常將顆粒尺寸為150~500μm的粉體稱為粗粉體；40~150μm的稱為中等粉體；10~40μm的稱細(xì)粉體；0.5~10μm的稱為極細(xì)粉體；0.5μm以下的則是超細(xì)粉體。因素：7、粉體具有什么樣的聚集態(tài)特征。答：似固體，而又具有流動性；似液體，但又能夠堆積成堆；似氣體，幾種不同的粉體可以均勻地混合在一起，但無論怎樣混合都不能成為單一的相；粉體有巨大的比表面積和很高的活性。8、怎樣判斷固體材料的表面潤濕性。答：根據(jù)固體表面的接觸角θ來判斷：若θ<90°，則固體表面是親水性的，即液體較易潤濕固體，其角越小，表示潤濕性越好,θ=0°，固體表面可完全潤濕;若θ>90°，則固體表面是疏水性的，即液體不容易潤濕固體，其角越大，表示潤濕性越差，θ=180°，固體表面完全不潤濕。9、闡述納米材料的定義和存在狀態(tài)，說明產(chǎn)生納米材料獨(dú)特性的根源。答：（1）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(1-100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料；納米微粒一般在1~100nm之間，其粒度介于原子簇和超細(xì)微粒之間，處于微觀粒子和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，因而具有許多既不同于微觀粒子又不同于宏觀物體的特性。(2)是一種長、短程均無序的“類氣體”固體結(jié)構(gòu),納米顆粒是一種零維量子材料，即由少量分子或原子堆積而成的，在空間三維方向上的尺度均在納米量級,這正是納米固體的特殊之處，使其具有許多與晶態(tài)、非晶態(tài)、原子簇等不同的物理、化學(xué)性質(zhì)。10、什么是顆粒表面雙電層結(jié)構(gòu)。答：顆粒表面與不同的物相接觸會在兩相間產(chǎn)生電勢，這是因電荷分離引起的。兩相各有過剩的電荷，電量相等，正負(fù)號相反，相互吸引，在相間界面區(qū)域形成的結(jié)構(gòu)即為雙電層結(jié)構(gòu)。11、什么是X電位和等電點(diǎn)。答：X電位：等電點(diǎn)（pI）：在某一pH的溶液中，氨基酸或蛋白質(zhì)解離成陽離子和陰離子的趨勢或程度相等，成為兼性離子，呈電中性，此時溶液的pH成為該氨基酸或蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。12、說明增容的含義以及增容的方法。答：增容作用有兩方面含義：一是使聚合物之間易于相互分散以得到宏觀上均勻的共混產(chǎn)物；另一含義是改善聚合物之間相界面的性能，增加相間的粘合力，從而使共混物具有長期穩(wěn)定的優(yōu)良性能。增容的方法：1.加入增容劑法。增容劑是指與兩組分聚合物都具有良好相容性的物質(zhì)，它可降低兩組分間界面張力，增加相容性。（1）非反應(yīng)性增容劑：A與B的嵌段型共聚物（A-b-B)，A與B的接枝共聚物（A-g-B）。起降低界面能、促進(jìn)相分散、阻止分散相凝聚和強(qiáng)化相間粘結(jié)的作用。（2）反應(yīng)性增容劑：共混過程中增容劑與共混物組分之間形成新的化學(xué)鍵，亦稱之為化學(xué)增容。2.混合過程中化學(xué)反應(yīng)所引起的增容作用。如在高剪切混合機(jī)中，大分子鏈的斷裂和大分子自由基的重新結(jié)合。有時加入過氧化物，可提高這一過程的效率?？s聚型聚合物在混合過程中，發(fā)生鏈交換反應(yīng)，使共混組分發(fā)生交聯(lián)作用。3.聚合物組分間引入相互作用基團(tuán)。如引入離子基團(tuán)，給電子體和收電子體的絡(luò)合作用。如PS中引入-SO3H基團(tuán)，然后與丙烯酸乙酯-乙烯吡啶共聚物共混合，可得性能優(yōu)異的共混物。4.共溶劑法和IPN法。兩種互不相容的聚合物可在共同溶劑中形成真溶液。IPN技術(shù)是產(chǎn)生增容作用的新方法。13、聚合物相容性是怎樣判斷的。答：常需根據(jù)一些簡單的參數(shù)來判斷聚合物之間的相容性，最常用的判據(jù)是溶解度參數(shù)和Huggins-Flory相互作用參數(shù)。組分1及組分2的溶解度參數(shù)為：1，2。1-2越小越有利于相容，就聚合物與低分子液體的關(guān)系而言，當(dāng)1-2不大于1.5時，一般都有很好的互溶性。因此可以根據(jù)溶解度參數(shù)來選擇聚合物的溶劑。欲使兩種聚合物以任意比例相容，對溶解度參數(shù)匹配的要求要苛刻的多。一般而言當(dāng)1-2大于0.5時便不會以任意比例相容。1稱為高分子-溶劑相互作用參數(shù)，或稱為Huggins參數(shù)，它反映了高分子與溶劑混合中互相作用能的變化。當(dāng)1<1/2時，溶劑為該聚合物的良溶劑，當(dāng)1>1/2時，溶劑為該聚合物的劣溶劑。14、試述聚合物溶解參數(shù)的定義以及測定方法。答：定義：聚合物溶解度參數(shù)是衡量聚合物相容性的一項物理常數(shù)。其物理意義是聚合物內(nèi)聚能密度的開平方，即=(E/V)1/2。測定方法：a）估算法=(dGi)/M。d-密度，M-鏈節(jié)分子量，Gi-組成分子的化學(xué)基團(tuán)摩爾吸引常數(shù)。估算法的誤差一般不超過10%。b）濁度測定法。將一聚合物溶于一種溶劑中，然后選擇一種與溶劑互溶的該聚合物的沉淀劑進(jìn)行滴定，直到出現(xiàn)混濁。其溶解度參數(shù)p按下式計算：p=1/2（s+m),m=ss+gg，p-聚合物，s-溶劑的體積分?jǐn)?shù)，g-沉淀劑的體積分?jǐn)?shù)，-溶解度參數(shù)。c）溶脹法。交聯(lián)聚合物不溶解，可采用溶脹法測定其溶解度參數(shù)p，此法基于如下原理：溶解度參數(shù)與聚合物溶解度參數(shù)最接近的溶劑對聚合物有最大的溶脹作用。溶脹度可用聚合物的體積膨脹率表示。15、說明溶解度參數(shù)理論的使用范圍。答：溶解度參數(shù)理論僅考慮到分子之間的色散力，僅適用于非極性分子的情況。分子之間有強(qiáng)相互作用或氫鍵時，混合熱焓可能為負(fù)值，此時溶解度參數(shù)理論便不適用。16、IPN是怎樣分類的。答：分類方法1：互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物（IPN）從形態(tài)學(xué)可分為相對地分為理想IPN（CIPN）、部分IPN（PIPN）和相分離IPN（PSIPN）三種；分類方法2：IPN按制備方法可分為分步IPN、同步IPN、膠乳IPN（LIPN）、熱塑性IPN（TIPN）等，這種分類是具有實用價值的。分步IPN中還包括泡沫IPN（FIPN），這是將含有微孔的交聯(lián)聚合物在單體或低聚體中溶脹再使單體或低聚體聚合而制得的IPN?！疽韵虏糠譃檠a(bǔ)充，有助于理解】1、分步IPN的制備方法是先制備一種交聯(lián)聚合物Ⅰ,再將聚合物Ⅱ的單體與引發(fā)劑、交聯(lián)劑混合后加入交聯(lián)聚合物I中,然后在特定反應(yīng)條件下使聚合物Ⅱ單體聚合并與交聯(lián)聚合物I互穿,即形成IPN。2、在同步IPN法制備互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物中,兩種聚合物是同時生成的,不存在先后次序。其制備方法是:將兩種不同類型的單體與引發(fā)劑、交聯(lián)劑混合均勻,然后按不同反應(yīng)機(jī)理同時進(jìn)行兩個互不干擾的平行反應(yīng),得到兩個互相貫穿的聚合物網(wǎng)絡(luò)。3、膠乳IPN是指用乳液聚合法制得IPN,是目前IPN中研究較多的一種。因為互穿網(wǎng)絡(luò)僅限于各個乳膠粒范圍之內(nèi),所以也稱微觀IPN。乳液法IPN有兩種情況:(1)將交聯(lián)的聚合物I作為“種子”膠乳,加入聚合物Ⅱ的單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑,使聚合物Ⅱ的單體在“種子”乳膠粒表面進(jìn)行聚合和交聯(lián),制得的IPN具有核殼結(jié)構(gòu);(2)兩種含交聯(lián)劑乳液的共混體系通過交聯(lián)反應(yīng)制得IPN。4、熱塑性IPN并非真正的IPN,僅是一種物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互穿體系,其高溫行為類似于熱塑性塑料,可熔融加工,室溫下可通過玻璃態(tài)微區(qū)、離子微區(qū)或結(jié)晶微區(qū)形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)并最終形成網(wǎng)絡(luò)互穿。物理交聯(lián)方式包括嵌段共聚物體系、離子聚合物體系和部分結(jié)晶聚合物體系?？赏ㄟ^兩種方法制備:(1)熔融狀態(tài)或在共同溶劑下的機(jī)械共混(機(jī)械共混IPN),包括屬于反應(yīng)性共混的動態(tài)硫化型熱塑性彈性體;(2)模板聚合技術(shù),即把單體Ⅱ溶脹到聚合物Ⅰ中或在單體Ⅱ中溶解聚合物Ⅰ,并就地聚合形成IPN。17、什么是IPN的形態(tài)結(jié)構(gòu)以及IPN的形態(tài)結(jié)構(gòu)是從哪幾個方面表述的。答：互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)系指相分離程度，相的連續(xù)性程度及相互貫穿的程度，相疇（微區(qū)）的形狀、尺寸以及界面層的結(jié)構(gòu)。（1）A、B兩種聚合物都是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，他們相互有一定程度的局部互穿，沒有互穿的部分則發(fā)生相分離。由于每種聚合物都是交聯(lián)體系，因此都有連續(xù)性。（2）微區(qū)的尺寸很小。若兩種聚合物工藝相容性好，可使微區(qū)達(dá)10nm左右，最大也不超過幾十nm，這是其他兩相結(jié)構(gòu)體系所不能達(dá)到的。因為IPN中的A、B兩種網(wǎng)絡(luò)既然有一定程度的互穿，A、B之間就不能完全自由地隨意分離，由聚合物B形成的微區(qū)尺寸也不可能大，只能由鄰近的少數(shù)聚合物B未被互穿的部分鏈段聚集在一起形成較小的微區(qū)。（3）微區(qū)分布非常均勻。由同步法制備的IPN，兩種組分是單體混合，相容性好，而且要求聚合速率接近。因此，在分子鏈增長的同時，就逐步使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生局部互穿。聚合物B必然在基體A中均勻分布。分步法制備IPN，單體B是和聚合物A完全互溶的，因此聚合物B形成的微區(qū)也不可能有隨意性。（4）微區(qū)內(nèi)存在類似于接枝共聚體系的精細(xì)細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)。18、說出IPN與共聚物的結(jié)構(gòu)區(qū)別答：【以下為IPN形態(tài)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，請自行提煉與共聚物結(jié)構(gòu)的區(qū)別】各種IPN的形態(tài)結(jié)構(gòu)存在一些共同的基本特點(diǎn)，歸納起來有以下幾點(diǎn)。（1）絕大多數(shù)IPN是復(fù)合材料，甚至由均聚網(wǎng)絡(luò)形成的IPN（Homo-IPN）也表現(xiàn)一定程度的復(fù)相結(jié)構(gòu)。IPN的合成機(jī)理決定了在無真正熱力學(xué)混溶情況下的“強(qiáng)迫混溶性”。（2）大多數(shù)IPN具有胞狀結(jié)構(gòu)，胞壁主要由聚合1構(gòu)成，胞體則主要由聚合物2構(gòu)成。胞壁內(nèi)尚有兩種聚合物鏈相互貫穿而形成的精細(xì)結(jié)構(gòu)。（3）具有明顯的界面層。與一般聚合物共混物相比，IPN的界面層更為明顯，對性能的影響更為突出。（4）根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)模型，在IPN中，一般而言，網(wǎng)絡(luò)之間的相互貫穿僅發(fā)生于超分子水平，并非真正的分子水平的相互貫穿。第一網(wǎng)絡(luò)在宏觀水平上是連續(xù)的，而第二相也可通過精細(xì)結(jié)構(gòu)而相互連接。各種不同的IPN，其形態(tài)結(jié)構(gòu)亦有所不同。兩相的連續(xù)性、相疇尺寸、相互貫穿的情況等，主要決定于兩種聚合物組分的混溶性、交聯(lián)密度、聚合方法以及組成比等因素。19、簡述相容性、相分離、界面徑、Tg之間的相互影響關(guān)系。答：【答案不全】大多數(shù)的共聚物共混物，嵌段共聚物，接枝共聚物和互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物都呈現(xiàn)出兩個玻璃化轉(zhuǎn)變，隨著組分相容性的增加，玻璃化轉(zhuǎn)變峰區(qū)會加寬，或兩個轉(zhuǎn)變溫度靠攏，或者即加寬又靠攏?？捎霉不煳锊ＡЩD(zhuǎn)變區(qū)的寬度（TW）來估計聚合物之間的相容性。對純聚合物，TW=6℃；對完全相容的聚合物共混物，TW=10℃左右；對部分相容的共混物,TW≥32℃。20、說出二元聚合物體系相容的穩(wěn)定條件答：在恒定溫度T和壓力P下，多元體系熱力學(xué)平衡的條件是其混合自由焓ΔGm為極小值。焓ΔGm與組成的關(guān)系，PQ=ΔGm；A1B1=Δμ1；A2B2=Δμ2設(shè)組分1及2的化學(xué)位分別為Δμ1及Δμ2，則根據(jù)Gibbs-Duhm關(guān)系式:二元體系穩(wěn)定性的判據(jù)可總結(jié)為以下幾點(diǎn)：若即ΔGm-組成曲線是向下凹的組成范圍內(nèi)，均相狀態(tài)是熱力學(xué)穩(wěn)定的或介穩(wěn)定的。若即ΔGm-組成曲線是向上凸的組成范內(nèi)，均相狀態(tài)是熱力學(xué)不穩(wěn)定的。對大多數(shù)低分子物二元體系，溫度升高時，不穩(wěn)定區(qū)逐漸消失，臨界點(diǎn)為21、說明部分相容聚合物體系所表現(xiàn)出的最高臨界溫度（UCST）和最低臨界溫度（LCST）答：eq\o\ac(○,1)最高臨界相容溫度（UCST）:超過此溫度，體系完全相容，低于此溫度，為部分相容。eq\o\ac(○,2)最低臨界相容溫度（LCST）:低于此溫度，體系完全相容，高于此溫度，為部分相容。解釋：部分相容二元聚合物體系的溫度與組成常存在復(fù)雜關(guān)系：（1）表現(xiàn)為最高臨界相容溫度（UCST）行為；（2）表現(xiàn)為最低臨界相容溫度（LCST）行為；（3）同時存在最高臨界相容溫度和最低臨界相容溫度；（4）有時UCST和LCST會相互交疊。22、說出決定IPN相疇尺寸的主要因素（后面多寫的內(nèi)容可以幫助大家理解）答：主要決定于兩種聚合物組分的熱力學(xué)相溶性、交聯(lián)密度、組成比、溶體粘度、聚合方法和溫度等因素。（eq\o\ac(○,1)熱力學(xué)相容性是聚合物之間均勻混合的最主要推動力，兩組分相容性越好，越容易相互擴(kuò)散而到達(dá)均勻的混合，相疇越小。一般而言，兩種聚合物要有適中的相容性，從而制得相疇大小適宜，相之間結(jié)合力較強(qiáng)的復(fù)相結(jié)構(gòu)的共混物。eq\o\ac(○,2)若首先形成的網(wǎng)絡(luò)1的交聯(lián)密度大，則對聚合物2相分離的限制作用強(qiáng)，因而相疇尺寸減小。）24、簡述電子的波粒二象性、測不準(zhǔn)原理、薛定諤方程、定態(tài)波函數(shù)。答：（1）電子的波粒二象性：電子作為實物粒子的粒子性不難理解。但是當(dāng)光的波粒二象性提出之后，人們開始對電子是否同樣具有波動性產(chǎn)生了疑問。德布羅意提出德布羅意關(guān)系式其中p代表微粒的動量，m代表微粒的質(zhì)量，v代表微粒的運(yùn)動速度，λ代表微粒波的波長。德布羅意關(guān)系式把微觀粒子的粒子性p(m、v)和波動性λ統(tǒng)一起來。從這個公式中可以看出，物體質(zhì)量愈大，波長愈小。宏觀物體的波長，小到難以測量，以致其波動性難以察覺，僅表現(xiàn)出粒子性。而微觀世界粒子質(zhì)量小，其德布羅意波長不可忽略。對電子波動性的正確解釋是統(tǒng)計解釋，電子波是概率波。（2）測不準(zhǔn)原理：微觀世界具有波動性的粒子，具有完全不同的運(yùn)動特點(diǎn)，我們無法同時準(zhǔn)確測定它的運(yùn)動坐標(biāo)和動量，它的坐標(biāo)測得越準(zhǔn)，其動量（速度）就測得越不準(zhǔn)。反過來，它的動量測得越準(zhǔn)，其坐標(biāo)就測得越不準(zhǔn)。這就是著名的海森堡測不準(zhǔn)原理，關(guān)系表達(dá)式為ΔxΔp≥h/4π（△x為x方向坐標(biāo)的測不準(zhǔn)量(誤差)，△px為x方向的動量的測不準(zhǔn)量，h是普朗克常量）（3）薛定諤方程、（4）定態(tài)波函數(shù)：這兩部分內(nèi)容比較復(fù)雜，實在編不出來了，大家可以自行參閱《材料物理》P5-P1025、簡述薛定諤方程描述電子能量狀態(tài)的物理意義（參閱《材料物理》P51.1.3薛定諤方程）答：薛定諤方程表明了自由運(yùn)動電子的德布羅意波的時間變化與空間變化之間的關(guān)系。26、解釋定態(tài)波函數(shù)以及意義（參閱《材料物理》P61.1.4定態(tài)波函數(shù)）答：粒子在空間某處出現(xiàn)的幾率不隨時間而改變27、決定電子能量狀態(tài)的量子數(shù)是怎樣得出的（參閱《材料物理》P111.2.1原子的殼層結(jié)構(gòu)）答：解薛定諤方程（請自行參閱上學(xué)期原子物理復(fù)習(xí)講義.氫原子薛定諤方程求解）描述原子中電子運(yùn)動狀態(tài)的參數(shù):四個量子數(shù)(1)主量子數(shù)n:它大致決定原子系統(tǒng)的能量.n=1,2,3,...(2)副(角)量子數(shù)l:它決定電子軌道角動量L:(3)磁量子數(shù)ml:它決定電子軌道角動量在外磁場方向的投影(4)磁量子數(shù)ms:它決定電子自旋角動量在外磁場方向的投影28、說明核外電子運(yùn)動或能量狀態(tài)與其四個量子數(shù)的對應(yīng)關(guān)系答：《材料物理》P111.2.1原子的殼層結(jié)構(gòu)……..大家自行閱讀29、原子的殼層結(jié)構(gòu)是根據(jù)什么規(guī)則確定的（參閱《材料物理》P16）答：eq\o\ac(○,1)泡利不相同原理：一個原子軌道最多只能容納兩個自旋相反的電子，或者在一個原子中不可能存在4個量子數(shù)（即主量子數(shù)n、角量子數(shù)l、磁量子數(shù)m、自旋量子數(shù)ms）完全相同的兩個電子。eq\o\ac(○,2)能量最低原理：在不違背泡利原理的條件下，電子優(yōu)先占據(jù)能量最低的原子軌道，即電子按低能軌道向高能軌道逐一填充，使整個原子體系能量處于最低狀態(tài)。eq\o\ac(○,3)洪特規(guī)則：在等價軌道上的電子盡可能以相同的自旋方向分占不同的軌道：當(dāng)?shù)葍r軌道上電子處于全充滿，半充滿時，原子能量最低，比較穩(wěn)定。30、解釋電子能級、激發(fā)與電離、特征輻射、原子光譜、分子光譜和X-射線光譜答：參閱《材料物理》P421.2.3能級躍遷與光譜（仔細(xì)閱讀）31、指出電子能級躍遷、原子振動能級和分子轉(zhuǎn)動能級與紫外、紅外和微波光譜的對應(yīng)關(guān)系答：電子能級躍遷對應(yīng)紫外光譜；原子振動能級躍遷對應(yīng)微波光譜（即核磁共振波譜）；分子振動能級躍遷對應(yīng)紅外光譜。32、什么是俄歇電子或俄歇效應(yīng)答：俄歇電子是指在原子內(nèi)層電子受激發(fā)形成空位后，外層電子躍遷至此空位并釋放能量，如果釋放出的能量并不以X射線的形式發(fā)射出去，而是用這部分能量把空位層內(nèi)的另一個電子發(fā)射出去或使空位層的外層電子發(fā)射出去，這個被電離出來的電子即俄歇電子，產(chǎn)生俄歇電子的過程就叫俄歇效應(yīng)。33、解釋名詞：能帶、滿帶、空帶和禁帶能級答：能帶，原子在形成凝聚態(tài)時，原子軌道分裂成很多亞能級，由于這些亞能級彼此非常接近，以至于可以將所形成的亞能級看成是準(zhǔn)連續(xù)的，故稱其為能帶；滿帶，能帶結(jié)構(gòu)中，如果一個能帶中的各能級都被電子填滿，這樣的能帶就被稱為滿帶；空帶能級，同各個原子的激發(fā)能級相對應(yīng)的能帶，在未被激發(fā)的情況下沒有電子填入，這樣的能帶被稱為空帶；禁帶，有些固體在價帶和空帶之間存在著一段能量間隔，在這個區(qū)域永遠(yuǎn)不可能有電子，這個能量區(qū)域被稱為禁帶。34、畫出Na、Mg、Al金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)示意圖35、對比畫出絕緣體和半導(dǎo)體的電子能帶結(jié)構(gòu)示意圖答：36、金屬電阻主要受什么因素影響，為什么它隨溫度升高而增大。答：金屬電阻主要受溫度、冷加工變形和雜質(zhì)的影響。溫度升高會使離子振動加劇，熱振動振幅加大，原子的無序度增加，周期勢場的漲落也加大。這些因素都使電子運(yùn)動的自由程減小，散射概率增加而導(dǎo)致電阻率增大。37、思考軌道能是怎樣產(chǎn)生的，為什么出現(xiàn)穿透效應(yīng)（是什么在交錯）。答：軌道能：對核外電子解定態(tài)波函數(shù)，可以由得到的主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)確定電子的運(yùn)動狀態(tài)，由于電子軌道及其取向的量子化，允許存在的能量狀態(tài)也是分立的，即軌道能。穿透效應(yīng)：在多電子原子中n較大的原子軌道，如4s軌道的電子有相當(dāng)?shù)母怕食霈F(xiàn)在核附近，好似鉆入內(nèi)部，部分回避了(n-1)層的原子軌道，如3d軌道的電子對它的屏蔽作用，卻又反過來削弱了3d電子受核的吸引力。這導(dǎo)致了多電子原子體系中n較小的3d電子能量略高于n較大的4s電子的能量，即穿透效應(yīng)。這種效應(yīng)造成了電子填充時的能級交錯。38、什么是經(jīng)典自由電子理論以及假設(shè)條件。答：經(jīng)典自由電子理論：當(dāng)原子形成凝聚態(tài)以后，其價電子脫離相應(yīng)地離子芯的束縛在整個固體中自由運(yùn)動，認(rèn)為自由電子體系是一種電子間沒有相互作用的理想氣體，其行為符合麥克斯韋-玻爾茲曼統(tǒng)計規(guī)律，離子芯（正電子）固定不動。假設(shè)條件：①獨(dú)立電子假設(shè)忽略所有電子-電子之間的庫侖排斥力②自由電子假設(shè)除了在碰撞的瞬間，忽略電子-離子間的庫侖吸引力③碰撞假設(shè)電子和離子的碰撞是瞬間的，碰撞中，電子的速度突然降為零④弛豫時間近似電子與離子的兩次碰撞之間的平均時間叫做弛豫時間，相應(yīng)的電子位移叫做平均自由程。若電子其處于非平衡狀態(tài)，撤除導(dǎo)致非平衡的外界影響時，電子的平均速度按照的規(guī)律趨于零⑤經(jīng)典統(tǒng)計：平衡狀態(tài)時，固體中電子氣服從麥克斯韋-玻爾茲曼統(tǒng)計分布39、說出理論推導(dǎo)歐姆定律和焦耳--楞次定律的假設(shè)條件答：假設(shè)條件：碰撞假設(shè)電子和離子的碰撞是瞬間的，碰撞后，電子的速度突然降為零弛豫時間假設(shè)電子與離子的兩次碰撞之間的平均時間叫做弛豫時間，相應(yīng)的電子位移叫做平均自由程。40、說出自由電子量子理論及其假設(shè)條件寫出費(fèi)米—狄拉克分布函數(shù)答：自由電子量子理論：金屬中的正離子形成的電場是均勻的，價電子不被原子所束縛，可以在整個金屬中自由地運(yùn)動。自由電子的能量必須符合量子化的不連續(xù)性。假設(shè)條件：①獨(dú)立電子假設(shè) 忽略所有電子-電子之間的庫侖排斥力②自由電子假設(shè) 除了在碰撞的瞬間，忽略電子-離子間的庫侖吸引力③碰撞假設(shè) 電子和離子的碰撞是瞬間的，碰撞中，電子的速度突然降為零④弛豫時間近似電子與離子的兩次碰撞之間的平均時間叫做弛豫時間，相應(yīng)的電子位移叫做平均自由程。若電子其處于非平衡狀態(tài)，撤除導(dǎo)致非平衡的外界影響時，電子的平均速度按照的規(guī)律趨于零⑤量子統(tǒng)計自由電子的分布符合費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計費(fèi)米-狄拉克分布函數(shù)：溫度T（單位為K）時，熱平衡下電子處于能量為的概率—0K下的費(fèi)米能—玻爾茲曼常數(shù)41、什么是費(fèi)半（米）能級和自由電子費(fèi)半（米）氣體。答：費(fèi)米能級：在0K時，電子所占據(jù)的最高能級稱為費(fèi)米能級。自由電子費(fèi)米氣體：公有化后無相互作用，按照能量分布并遵從泡利不相容原理的電子氣。42、說出點(diǎn)陣周期場電（中？）的能帶理論及其假設(shè)條件答：43、什么是K空間和布里淵區(qū)答：布里淵區(qū)：在倒格子中，取某一倒格點(diǎn)為原點(diǎn)，作所有倒格矢G的垂直平分面，這些平面把倒格子空間分割成許多包圍原點(diǎn)的多面體，其中離原點(diǎn)最近的多面體區(qū)為第一布里淵區(qū)，離原點(diǎn)次近的多面體區(qū)稱為第二布里淵區(qū)，以此類推。K空間：44、說出X—射線的來源及其與原子序數(shù)之間的關(guān)系答：內(nèi)層電子的激發(fā)能比較高。內(nèi)層電子躍遷復(fù)位放出光子，產(chǎn)生具有特征能量的X射線。45、什么是韌致輻射、彈性散射、非彈性散射、電離損失、輻射損失答：韌致輻射：軔致輻射（bremsstrahlung）是指高速電子驟然減速產(chǎn)生的輻射。韌致輻射實際上是一種非彈性散射。彈性散射：散射前后入射粒子與靶粒子的動能和動量守恒的散射（彈性碰撞導(dǎo)致的入射粒子運(yùn)動方向的改變）。非彈性散射：碰撞過程中產(chǎn)生輻射或引發(fā)能級躍遷的散射過程。電離損失：入射帶電粒子在散射過程中使原子（或分子）激發(fā)或者電離，從而導(dǎo)致入射離子的能量逐漸減少的過程。輻射損失：帶電粒子因為輻射所導(dǎo)致的能量損失稱為輻射損失。46、什么是帶電粒子的射程及其與透射率之間的關(guān)系答：47、解釋電子與物體作用時散射體的物理效應(yīng)答：（1）背散射電子：入射電子進(jìn)入靶面，被靶原子散射返回真空端的入射電子。（靶原子序數(shù)越大，入射電子被散射成為背散射電子的可能性越大）（2）吸收電子或透射電子：如果靶的厚度足夠薄，入射電子就可能成為透射電子，否則只能形成吸收電子，停留在散射體中，并使散射體帶負(fù)點(diǎn)。（3）二次電子和離子：散射體中在入射電子通過的路徑中，會留下一連串被激發(fā)的原子或離子，同時產(chǎn)生二次電子（條件：入射電子能量大于靶原子的某個能級的激發(fā)能或電離能）（4）韌致輻射和特征輻射：強(qiáng)度都取決于入射電子的能量和靶原子的種類。（5）俄歇電子：在散射體表面附件產(chǎn)生的俄歇電子有可能逸出表面而成為自由電子。（6）聲子激發(fā)：當(dāng)電子入射進(jìn)入晶體時，引起一個或多個被碰撞的原子或離子反沖，偏離原有位置。因為組成晶體的原子間的相互作用，實際上會導(dǎo)致晶格的局部振動，入射電子會損失部分能量。當(dāng)晶格回復(fù)到原來狀態(tài)時，以聲子發(fā)射的形式把這部分能量釋放出來，稱為聲子激發(fā)。（7）等離子激發(fā)：當(dāng)入射電子通過晶體空間時，它所通過的路徑附近的電子受到入射電子的排斥而向四周發(fā)散。這種徑向發(fā)散運(yùn)動使入射電子的軌道周圍變成正電性，又會使發(fā)射出去的電子云受到吸引，向相反方向做徑向向心運(yùn)動，當(dāng)超過其平衡位置后，又再次產(chǎn)生負(fù)電性，迫使電子云再做一次發(fā)散運(yùn)動，如此往復(fù)運(yùn)動，造成的價電子云相對于晶格位置上的正離子位置發(fā)生集體振蕩現(xiàn)象稱為等離子激發(fā)。（8）感生電效應(yīng)：電子入射固體，將在固體中激發(fā)產(chǎn)生一系列的自由電子和相同數(shù)量的正離子，即所謂的電子-空穴對。這些自由電子和正離子隨后便會復(fù)合。48、解釋離子與固體物質(zhì)作用時的靶內(nèi)、外效應(yīng)答：靶內(nèi)效應(yīng)包括：①注入、反沖注入與表層結(jié)構(gòu)成分：入射離子進(jìn)入靶面，到一定深度后被俘獲，叫做離子注入；入射離子撞擊靶面原子，可以使其反沖注入，并發(fā)生一系列的級聯(lián)碰撞，將能量轉(zhuǎn)移給周圍的晶格；溝道效應(yīng)。②晶格結(jié)構(gòu)的擾動：入射離子轟擊下，靶內(nèi)原子的晶格會受到擾動，產(chǎn)生缺陷和位錯。③表面化學(xué)反應(yīng)和表面熱效應(yīng)：入射離子轟擊下，表面原子化學(xué)鍵斷裂形成新的化學(xué)鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。④伴有電子和光的發(fā)射：入射離子使注入?yún)^(qū)內(nèi)大量的原子激發(fā)和電離，產(chǎn)生大量二次電子、X射線、俄歇電子。靶外效應(yīng)包括：①背散射：入射離子進(jìn)入靶中，發(fā)生大角度散射后向真空層飛去的現(xiàn)象；②濺射與剝離：靶中原子的級聯(lián)碰撞必然有一小部分會影響到表面，如果表面粒子動能的方向是離開表面的且能量達(dá)到一定閾值，就會引起表面粒子的二次發(fā)射，這種現(xiàn)象稱為濺射；入射離子束長時間地在靶表面掃描，可以將靶表面的原子一層層剝離。49、解光波的普遍行為答：50、固體材料中的電子能帶結(jié)構(gòu)是怎樣建立的（包括假設(shè)條件）答：51、簡述加工半導(dǎo)體器件的幾種工藝（重點(diǎn)為光刻工藝）答：1.產(chǎn)生外延層：一般采用化學(xué)氣相沉積法，例如用氫和四氯化硅混合氣體在1200℃高溫下通過硅晶片，此時四氯化硅被氫還原，固體硅生長在硅單晶片上。將PH3或B2H2氣體通入反應(yīng)室，則這種外延層可被摻雜成n型或p型半導(dǎo)體。2.氧化外延表面：通常于1100℃左右在氧或蒸氣中加熱晶片生產(chǎn)SiO2，形成的氧化層有三種作用：通過光刻工藝，在若干“窗口”位置，把氧化層腐蝕掉并在其后進(jìn)行選擇性摻雜，而在沒有開窗口的區(qū)域，氧化層下面的硅單晶沒有任何變化；鈍化p-n結(jié)，從而保護(hù)了平面器件的表面有源區(qū)域免遭污染；氧化物作為一層高質(zhì)量的絕緣層，把連接導(dǎo)線和不該連接的部分絕緣起來。3.光刻工藝：通常把微電子線路圖從光掩膜轉(zhuǎn)移到硅晶片表面成為集成電路的過程稱為光刻。首先把光敏聚合物材料——光刻膠涂在氧化層上；然后用紫外光照射掩膜，并立即沖洗涂在氧化層上的光刻膠，凡是透紫外光的掩膜部分，其圖形就留在晶片上；其后將晶片泡在HF溶液中HF只浸蝕晶片上暴露的SiO2而不浸蝕光刻膠；最后利用化學(xué)試劑除去光刻膠。4.擴(kuò)散與離子注入摻雜：在晶片需要的位置把氧化層打開，通過窗口把選擇摻雜的原子摻雜到晶片表面。主要有熱擴(kuò)散和離子注入技術(shù)。熱擴(kuò)散：雜志大約在1100℃下被擴(kuò)散到晶片內(nèi)，絕大多數(shù)擴(kuò)散分兩步進(jìn)行：第一步預(yù)沉積，使相對高的摻雜濃度進(jìn)入晶片表面；第二步，將此晶片轉(zhuǎn)移到另一爐內(nèi)，在更高溫度下進(jìn)行引伸擴(kuò)散，直至達(dá)到一定深度下所需的摻雜濃度。離子注入技術(shù)：首相將摻雜原子離子化，并使離子在50~100kV的電場下被加速。當(dāng)離子打到晶片上時，它們進(jìn)入晶體內(nèi)部，其深度取決于離子質(zhì)量、能量、晶片表面保護(hù)的類型。常用于注入摻雜需要精確控制的元器件上。52、解釋熱電性、壓電性和鐵電性。答：壓電性：由力產(chǎn)生電的效應(yīng)。在某些晶體的一定方向上施加壓力或拉力，則在晶體的一些對應(yīng)的表面上分別出現(xiàn)正、負(fù)電荷，其電荷密度與施加的外力大小成正比。熱電性：電介質(zhì)的極化強(qiáng)度隨溫度的變化而改變，從而在其表面發(fā)生電荷的釋放和吸收的性質(zhì)。鐵電性：晶胞的結(jié)構(gòu)使正負(fù)電荷中心不重合而出現(xiàn)電偶極矩，產(chǎn)生不等于零的電極化強(qiáng)度，使晶體具有自發(fā)極化，且電偶極矩方向可以因外電場而改變，呈現(xiàn)出類似于鐵磁體的特點(diǎn)。53、說出n≈qv的條件答：54、說出反射率與光波長相關(guān)的原因。答：當(dāng)光線從真空或空氣中垂直入射到固體表面時，反射率可以以式ρ=((n_s-1)/(n_s+1))^2表示。由該式可知，由于固體材料的折射率與入射光的波長有關(guān)，因此反射率也與波長有關(guān)。55、試計算可見光能使電子越過的最大和最小的禁帶寬度。解：可見光的最短波長為0.4μm，最大波長約為0.7μm56、為什么金屬對可見光是不透明的？元素半導(dǎo)體硅和鍺對可見光是否透明？答：因為金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)中，費(fèi)米能級以上存在許多空能級。因此當(dāng)金屬受到光線照射時，比較容易吸收入射光線的電子能量，將價帶中的電子激發(fā)到費(fèi)米能級以上的空能級中去，且各種不同頻率的可見光都能被吸收。因此金屬對可見光是不透明的。元素半導(dǎo)體硅和鍺因禁帶寬度小于1.8eV（硅1.1eV鍺0.72eV），對可見光不透明。57、已知金剛石的相對介電系數(shù)εr=5.5，磁化率X為-2.17*10-5，試計算光在金剛石中的傳播速度。解：58、已知碲化鋅的Eg=2.26eV，它對哪一部分可見光透明？解：碲化鋅對波長在548~700nm的可見光透明，即從紅光到綠光。59、當(dāng)可見光垂直入射并透過20mm厚的某種透明材料時，透明率為0.85。當(dāng)該種透明材料的厚度增加到40mm時，透射率是多少？已知該透明材料的折射率為1.6。解：解得60、金屬和透明材料的顏色取決于什么？答：金屬的顏色由反射光的波長決定；透明材料的顏色由非吸收光波和重新發(fā)射光波的混合波的顏色決定。61、為什么有些透明材料是帶色的，有些是無色的?答：透明材料基本上都是非金屬材料，只有當(dāng)光子能量大于禁帶的能量時，電子才能通過吸收光子受激越過禁帶，如果透明非金屬材料的禁帶寬度過大，則不可能吸收可見光，將是無色透明的，若禁帶寬度適中，，則只吸收部分的可見光，宏觀表現(xiàn)為帶色透明。62、為什么聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等非晶態(tài)塑料是透明的，而像聚乙烯、聚四氟乙烯之類的結(jié)晶塑料往往是半透明的或不透明的？答：非晶態(tài)塑料是均相的，而結(jié)晶塑料是晶區(qū)和非晶區(qū)混合的兩相體系，晶區(qū)和非晶區(qū)的折射率不同，而且晶粒取向無序，因此光線通過時易發(fā)生散射。63、為什么常見的許多陶瓷材料是不透明?答：大多數(shù)陶瓷材料不僅是多晶體，而且是多相體系，由晶相、玻璃相和氣相組成，因此往往是不透明的。64、試述熒光和磷光的區(qū)別。答：材料從吸收能量到發(fā)光之間的延遲時間小于10-8s的冷光成為熒光，大于10-8s的稱為磷光。65、試述紅寶石激光器的工作原理。答：在氬氣閃光燈照射下，紅寶石晶體中原來處于基態(tài)E1的粒子，吸收了氬氣閃光燈發(fā)射的光子而被激發(fā)到E3能級。粒子在E3能級的平均壽命很短（約10-9秒）。大部分粒子通過無輻射躍遷到達(dá)激光上能級E2。粒子在E2能級的壽命很長，可達(dá)3ms。所以在E2能級上積累起大量電子，當(dāng)有幾個電子自發(fā)地從E2能級返回基態(tài)E1并發(fā)出光子時，在這幾個光子的刺激下，E2能級的其他電子以“雪崩”的形式發(fā)射出越來越多的同頻光子，那些基本平行與紅寶石柱軸運(yùn)動的光子，一部分穿過部分鍍銀的端面，另一部分被反射回來。從部分鍍銀的端面發(fā)射出來的光束就是激光。66、解釋光的折射率為什么不僅與材料本身有關(guān)，而且還與光的波長有關(guān)？答：對同一種介質(zhì)，光的頻率越高，即波長越短，介質(zhì)對這種光的折射率就越大。比如光的色散現(xiàn)象。67、寫出下列物理量的量綱：（１）磁感應(yīng)強(qiáng)度；（２）磁化強(qiáng)度；（３）磁導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率；（４）磁化率；（５）矯頑力；（６）最大磁能積。答：（１）T（２）A/m（３）H/m,1（４）1（５）A/m（６）J/m368、敘述下列概念：（１）自旋磁矩和軌道磁矩；（２）抗磁性和順磁性；（３）鐵磁性、亞鐵磁性和反鐵磁性；（４）磁疇和磁疇壁；（５）剩磁與矯頑力；（６）居里溫度；（7）飽和磁化強(qiáng)度；（8）軟磁性和硬磁性。答：（１）自旋磁矩:電子本身自旋運(yùn)動所產(chǎn)生的沿自旋軸放的磁矩。軌道磁矩：電子圍繞原子核的軌道運(yùn)動，產(chǎn)生的一個非常小的沿旋轉(zhuǎn)軸方向的磁矩。（２）抗磁性：磁化率為甚小的負(fù)常數(shù)的物體對外加磁場表現(xiàn)出的性質(zhì)。順磁性：磁化率為較小的正常數(shù)的物體對外加磁場表現(xiàn)出的性質(zhì)。（３）鐵磁性：磁化率為很大的正變數(shù)的物體對外加磁場表現(xiàn)出的性質(zhì)。亞鐵磁性：磁化率為較大的正變數(shù)的物體對外加磁場表現(xiàn)出的性質(zhì)。反鐵磁性：磁化率為甚小的正常數(shù)，當(dāng)溫度高于某個溫度時，行為像順磁體的物體對外加磁場表現(xiàn)出的性質(zhì)。（４）磁疇：鐵磁體材料在自發(fā)磁化的過程中為降低靜磁能而產(chǎn)生分化的方向各異的小型磁化區(qū)域。磁疇壁：磁疇之間的邊界。（５）剩磁：將鐵磁性材料磁化后去除磁場，被磁化的鐵磁體上所剩余的磁化強(qiáng)度。矯頑力：使磁化至飽和的永磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度B降低至零所需要的反向磁場強(qiáng)度。（６）居里溫度：鐵磁體從鐵磁相轉(zhuǎn)變成順磁相的相變溫度。（7）飽和磁化強(qiáng)度：磁性材料在外加磁場中被磁化時所能夠達(dá)到的最大磁化強(qiáng)度。（8）軟磁性：材料的磁導(dǎo)率大，矯頑磁力小，即磁滯回線瘦長，它與基本磁化曲線幾乎重合。（8）硬磁性：材料的剩磁大與矯頑磁力都大，磁導(dǎo)率小，即磁滯回線粗短。69、鐵磁性材料和稀土磁性材料的磁性來源有何異同之點(diǎn)？答：鐵磁性材料磁性來源于不配對的電子自旋的直接交換作用，而使原子磁矩相互平行，形成磁疇。稀土材料的磁性主要來源于電子的軌道磁矩和自旋磁矩。70、計算金屬在0K的飽和磁化強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。已知金屬的金體結(jié)構(gòu)為面心立方，a=0.352nm。答：71、計算下述鐵氧體材料中的每個晶胞的凈磁矩：（１）FeO?Fe2O3（2）NiO?Fe2O3（3）MnO?Fe2O3（4）ZnO?Fe2O3。答：72、計算NiO?Fe2O3(a=0.834mm)在OK時的飽和磁化強(qiáng)度和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。答：73、敘述磁性材料在磁化和退磁化過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化和磁疇結(jié)構(gòu)的變化情況。答：當(dāng)磁場強(qiáng)度H增加時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B增加，這一階段是磁疇的磁矩的瞬時轉(zhuǎn)向到與磁場成銳角的易磁化方向，隨著磁場強(qiáng)度的增大，轉(zhuǎn)動的磁疇的磁矩越來越多，直至飽和。此時磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，對應(yīng)著飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。當(dāng)磁場強(qiáng)度減少時，由于初始磁感應(yīng)強(qiáng)度要想達(dá)到飽和，經(jīng)過了磁疇壁的不可逆的轉(zhuǎn)動。磁感應(yīng)強(qiáng)度B不按照起始磁化曲線變化，減少極慢。當(dāng)磁場強(qiáng)度H為0時，產(chǎn)生剩磁。此時反向增大磁場強(qiáng)度H,磁疇的磁矩發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到一定程度時，物體內(nèi)部的磁矩方向矢量和為0，此時其感應(yīng)強(qiáng)度B為074、畫出軟磁材料和硬磁材料典型的B—H曲線，在圖上標(biāo)出：（１）起始磁導(dǎo)率；（２）最大磁導(dǎo)率；（３）飽和磁導(dǎo)感應(yīng)強(qiáng)度；（４）剩磁；（５）矯頑力。說明軟磁材料和硬磁材料在性能上的主要差別。答：a(縱坐標(biāo)):硬磁材料飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度c（縱坐標(biāo)）：硬磁材料的剩磁e（橫坐標(biāo)）：硬磁材料的矯頑力b（縱坐標(biāo)）：軟磁材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度d（縱坐標(biāo)）：軟磁材料的剩磁f（橫坐標(biāo)）：軟磁材料的矯頑力起始磁導(dǎo)率時初始曲線的斜率，最大磁導(dǎo)率是曲線的最大斜率軟磁材料：磁導(dǎo)率大，矯頑力小，剩磁小，容易磁化也容易退磁，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大硬磁材料：磁導(dǎo)率小，矯頑力大，剩磁大，不容易磁化且不容退磁，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度小75、軟磁材料和硬磁材料在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是什么？列舉幾種常見的軟磁材料和硬磁材料。答：軟磁材料：鐵鋁合金，硒鋼片硬磁材料：稀土永磁材料，六方鐵氧體硬磁材料76、材料是否有鐵磁性取決于哪些因素。答：1. 原子是否具有由未成對電子，即自由旋轉(zhuǎn)磁矩的凈磁矩2. 原子在晶格中的排列方式77、說明磁滯回線及其所包圍面積的物理意義。答：磁滯回線：磁化強(qiáng)度M將增加，直至到達(dá)磁飽和狀態(tài)B?，F(xiàn)增大H，樣品的磁化狀態(tài)將基本保持不變，當(dāng)磁化強(qiáng)度到達(dá)飽和值Ms時，對應(yīng)的磁場強(qiáng)度H用Hs表示。該曲線稱為起始磁化曲線。此后若減小磁化場，磁化曲線從B點(diǎn)開始并不沿原來的起始磁化曲線返回，這表明磁化強(qiáng)度M的變化滯后于H的變化，這種現(xiàn)象稱為磁滯。當(dāng)H減小為零時，M并不為零，而等于剩余磁化強(qiáng)度Mr。要使M減到零，必須加一反向磁化場，而當(dāng)反向磁化場加強(qiáng)到-Hcm時，M才為零，Hcm稱為矯頑力。如果反向磁化場的大小繼續(xù)增大到-Hs時，樣品將沿反方向磁化到達(dá)飽和狀態(tài)，相應(yīng)的磁化強(qiáng)度飽和值為-Ms。此后若使反向磁化場減小到零，然后又沿正方向增加。樣品磁化狀態(tài)將回到正向飽和磁化狀態(tài)B。磁滯回線所圍面積的物理意義：表征一個磁化周期內(nèi)，以熱的形式消耗的功，即磁滯損耗78、寫出下列物理量的量綱：（１）摩爾熱容；（２）比熱容；（３）線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)；（４）熱導(dǎo)率。答：1. J/(mol*k)2. J/(Kg*k)3. K^-14. W/(m*k)79、何謂德拜溫度？已知銅在10Ｋ的比熱容為0.78J/（kg?K）,試估算銅的德拜溫度。答：1. 德拜溫度ΘD是材料的一個重要參數(shù)，反映了材料原子間結(jié)合力的一個物理量，取決于化學(xué)鍵的強(qiáng)度，材料的彈性模量，熔點(diǎn)2. Cvm=3R*Fd(Θd/T)因為已知銅在10k是的比熱容，可得Fd(Θd/T)=0.0313<1,所以Fd(Θd/T)=0.8*Π^4(T/ΘD)^3推導(dǎo)出其德拜溫度為135.573k80、已知全同立構(gòu)聚丙烯的Tg=-10℃,Tm=176℃,試畫出它在加熱過程中的（1）比容—溫度曲線和（2）膨脹系數(shù)—溫度曲線。答：Tg=-10℃，Tm=176℃玻璃化轉(zhuǎn)變是二級相變，晶體的熔融是一級相變81、為什么非晶態(tài)高聚物在玻璃化轉(zhuǎn)變后熱膨脹系數(shù)不同？答：因為在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上除了有原子的平均間距增加，還存在著自由體積的增加；而在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，僅有原子的平均間距增加，自由體積保持不變，因此在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度前后熱膨脹系數(shù)不會一致。82、將一根長度為0.5m的25#鋼棒在兩端受剛性夾持的條件下從22℃時加熱到80℃，問該棒中產(chǎn)生多大的熱應(yīng)力？已知25#鋼的楊氏模量為207GPa。答：83、試從金屬、陶瓷和高聚物材料的結(jié)構(gòu)差別解釋它們在熱容、熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率等性能方面的差別。答：結(jié)構(gòu)緊密的固體，膨脹系數(shù)大。由于物質(zhì)的熔點(diǎn)是其結(jié)合強(qiáng)度的表征，熔點(diǎn)高的材料，膨脹系數(shù)較小。金屬材料由于有大量的自由電子存在，主要靠自由電子運(yùn)動實現(xiàn)熱量的傳遞，因此金屬一般都具有較大的熱導(dǎo)率。陶瓷材料多為氧離子緊密堆積結(jié)構(gòu)的氧化物，相互熱振動導(dǎo)致膨脹系數(shù)較大。陶瓷材料中一般玻璃相是連續(xù)相，熱導(dǎo)率更接近其中玻璃相的熱導(dǎo)率。高聚物材料結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)部空隙較多，當(dāng)溫度升高，原子振幅加大，原子間距離增加，但部分被結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙所容納，宏觀膨脹就小。84、說明經(jīng)典熱容理論及其條件和不足。答：經(jīng)典熱容理論：條件：假定晶體類似于金屬氣體，點(diǎn)陣孤立，原子能量連續(xù)；在常溫下；用諧振子代表每個原子在一個自由度的振動。不足：在實溫下，某些固體的比熱容遠(yuǎn)小于經(jīng)典值，在低溫下比熱容是隨溫度的降低而降低是經(jīng)典熱容理論的不足。85、說出量子熱容理論及其條件。答：量子力學(xué)理論指出，由于原子之間的鍵和作用，相鄰原子的振動是彼此相關(guān)的，因而產(chǎn)生的振動波稱為晶格波。晶格波的能量是量子化。晶格振動的能量量子稱為聲子。物質(zhì)吸收熱量引起原子振動能量的增加，本質(zhì)上就是熱激發(fā)聲子。因此從理論上計算固體物質(zhì)的熱容，最關(guān)鍵的是計算晶格波的能量。在各種理論中，與實驗結(jié)果符合較好的德拜理論是在下列假設(shè)基礎(chǔ)上進(jìn)行計算的。條件：①認(rèn)為晶體是連續(xù)介質(zhì)；②原子熱振動能量是一系列頻率不同的彈性晶格波的能量之疊加；③聲子數(shù)按頻率的分布函數(shù)為。式子，υ表示頻率。υ0表示與晶格波的縱波與橫波速度有關(guān)的常數(shù)。86、熱膨脹系數(shù)與溫度有關(guān)系嗎？（德拜溫度）答：熱膨脹系數(shù)在較大的溫度區(qū)間內(nèi)通常不是固定的常量，但是在較小的溫度區(qū)間內(nèi)可以視為常量，即不變的87、寫出下列物理量的量綱：（１）電阻率；（２）電導(dǎo)率；（３）遷移率；（４）禁帶寬度；（5）極化率；（6）相對介電常數(shù)；（7）介質(zhì)損耗；（8）介電強(qiáng)度。答：88、敘述下列概念：（１）本征半導(dǎo)體和非本征半導(dǎo)體；（２）施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)；（３）飽和區(qū)和耗盡區(qū)；（４）體積電阻率和表面電阻率；（5）介電常數(shù)、介電損耗和介電強(qiáng)度；（6）超導(dǎo)性、鐵電性和壓電性；（7）居里溫度。答：（1）完全不含雜質(zhì)且無晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。當(dāng)向半導(dǎo)體中添加受主或施主物質(zhì)(稱為摻雜物)，通過施主型雜質(zhì)解離向?qū)ё⑷腚娮踊蚴苤餍碗s質(zhì)俘獲價帶電子產(chǎn)生了自由載流子，使本征半導(dǎo)體產(chǎn)生額外的電導(dǎo)，成為非本征半導(dǎo)體。（2）施主雜質(zhì)：n型半導(dǎo)體中五價元素有一個多余的價電子，這個電子能級Ed非?？拷鼘?dǎo)帶底，（Ec-Ed）比Eg小得多，所以常溫下，該價電子可以進(jìn)入導(dǎo)帶成為自由電子，這個五價元素稱為施主雜質(zhì)，Ed稱為施主能級。受主雜質(zhì)：p型半導(dǎo)體中的三價元素缺少一個電子，形成一個空位，三價元素所形成的允許價電子占有的能級EA非?？拷鼉r帶頂，即（EA-EV）遠(yuǎn)小于Eg，在常溫下，處于價帶中的價電子都可以進(jìn)入EA能級，這個三價元素稱為受主雜質(zhì)，EA稱為受主能級。（3）在晶體三極管中,發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)也正偏,集電極電流不受基極電流控制的區(qū)域,就是晶體管飽和區(qū).在半導(dǎo)體pn結(jié)、肖特基結(jié)、異質(zhì)結(jié)中，由于界面兩側(cè)半導(dǎo)體原有化學(xué)勢的差異導(dǎo)致界面附近能帶彎曲，從而形成能帶彎曲區(qū)域電子或空穴濃度的下降，這一界面區(qū)域在半導(dǎo)體物理中稱為耗盡區(qū)。（4）體積電阻率表示材料單位體積對電流的阻抗。是指表示物體表面形成的使電荷移動或電流流動難易程度的物理量。（5）質(zhì)在外加電場時會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場，原外加電場（真空中）與介質(zhì)中電場的比值即為相對介電常數(shù)。介電損耗是指電介質(zhì)在交變電場中，由于消耗部分電能而使電介質(zhì)本身發(fā)熱的現(xiàn)象。介電強(qiáng)度是一種材料作為絕緣體時的電強(qiáng)度的量度.它定義為試樣被擊穿時,單位厚度承受的最大電壓,表示為伏特每單位厚度.物質(zhì)的介電強(qiáng)度越大,它作為絕緣體的質(zhì)量越好.（6）超導(dǎo)性：低溫下失去電阻的特性。鐵電性：在一些電介質(zhì)晶體中，晶胞的結(jié)構(gòu)使正負(fù)電荷重心不重合而出現(xiàn)電偶極矩，產(chǎn)生不等于零的電極化強(qiáng)度，使晶體具有自發(fā)極化，晶體的這種性質(zhì)叫鐵電性。壓電性：礦物的壓電性是指某些介質(zhì)的單晶體，當(dāng)受到定向壓力或張力的作用時，能使晶體垂直于應(yīng)力的兩側(cè)表面上分別帶有等量的相反電荷的性質(zhì)。若應(yīng)力方向反轉(zhuǎn)時，則兩側(cè)表面上的電荷易號。（7）居里點(diǎn)也稱居里溫度或磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)，是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度，即鐵磁體從鐵磁相轉(zhuǎn)變成順磁相的相變溫度。89、寫出Matthiessen定律得的表達(dá)式。舉例說明溫度、雜質(zhì)和形變量對金屬導(dǎo)體電阻率的影響。答：金屬的剩余電導(dǎo)率，金屬的總電阻包括金屬的基本電阻和溶質(zhì)（雜質(zhì)）電阻，這就是有名的馬西森定律（MatthiessenRule），公式表示為ρ=ρ(T)+ρ'式中：ρ(T)是與溫度有關(guān)的電阻率；ρ'是與雜質(zhì)濃度、點(diǎn)缺陷、位錯有關(guān)的電阻率。由式不難看出，當(dāng)處于高溫時，金屬的電阻主要由ρ(T)項起主導(dǎo)作用；在低溫時，ρ'是主要的。在極低溫度（一般為4.2K）下測得的金屬電阻率稱為金屬剩余電阻率。90、已知硅和鍺在300K的電阻率分別為2.3*103μΩ?m和0.46μΩ?m，試分別計算硅和鍺在250℃的電導(dǎo)率。答：91、為什么金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增加，半導(dǎo)體和絕緣體材料的電阻率卻隨溫度的升高而下降？為什么非本征半導(dǎo)體的電阻率對溫度的依賴性比本征半導(dǎo)體的電阻率對溫度的依賴性??？當(dāng)溫度足夠高時，為什么非本征半導(dǎo)體的電阻率與本征基材的電阻率趨于一致？答：溫度升高會使離子振動加劇，熱振動振幅加大，原子的無序度增加，周期勢場的漲落也加大。這些因素都使電子運(yùn)動的自由程減小，散射概率增加而導(dǎo)致金屬電阻率增大；對半導(dǎo)體和絕緣體而言，載流子是由熱激發(fā)產(chǎn)生的，其濃度與溫度成指數(shù)關(guān)系，因此溫度越高，載流子濃度越大，電導(dǎo)率上升，電阻率下降。對于非本征半導(dǎo)體，由于雜質(zhì)能級的存在，在低溫區(qū)忽略本征激發(fā)，僅考慮雜質(zhì)電離；而在高溫區(qū)必須考慮本征激發(fā)，因此非本征半導(dǎo)體對溫度依賴小。溫度足夠高時，此時這兩種半導(dǎo)體都是本征激發(fā)占優(yōu)，而非本征半導(dǎo)體中的雜質(zhì)所決定的電導(dǎo)率基本維持恒定，且本征激發(fā)載流子遠(yuǎn)多于雜質(zhì)產(chǎn)生的載流子，因此最終兩者電阻率趨于一致。92、試述半導(dǎo)體摻雜工藝的兩種基本方法。答：半導(dǎo)體的常用摻雜技術(shù)有兩種，即熱擴(kuò)散和離子注入技術(shù)。(1)熱擴(kuò)散：施主或受主雜質(zhì)原子的半徑較大，難以直接進(jìn)入晶格間隙，通過對晶體加熱，加劇熱運(yùn)動，使某些原子獲得足夠高的能量離開晶格位置、留下空位，讓雜質(zhì)原子進(jìn)入?？刂茢U(kuò)散濃度和深度的參數(shù)是擴(kuò)散進(jìn)行的溫度和時間。為了達(dá)到最大程度控制濃度的目的，絕大多數(shù)擴(kuò)散分兩步進(jìn)行。第一步又稱預(yù)沉積，使相對高的摻雜濃度進(jìn)入晶片表面；第二步是將此晶片轉(zhuǎn)移到另一爐內(nèi)，在更高溫度下進(jìn)行引伸擴(kuò)散，直至達(dá)到一定深度下所需的摻雜濃度。(2)離子注入技術(shù)：首先把摻雜原子離子化，并使離子在50-100kV的電場下被加速，讓這些離子獲得很高的動能，然后再直接轟擊晶體，進(jìn)入到晶體內(nèi)部。經(jīng)離子注入的晶片要進(jìn)行退火，以減少由于高速離子造成的損傷，并保證摻雜原子占據(jù)的晶體點(diǎn)陣位置。該方法優(yōu)點(diǎn)為摻雜可在室溫下進(jìn)行；可通過薄的氧化層進(jìn)行。93、試述介電材料在電場中的極化機(jī)理，寫出介電常數(shù)和極化強(qiáng)度之間的關(guān)系。答：極化機(jī)理：（1）在外電場作用下每個原子中價電子云相對于原子核位移的電子極化；（2）分子中正、負(fù)離子相對位移造成的離子極化；（3）偶極子沿電場方向擇優(yōu)排列的取向極化。p=(ε-ε0)E,p為極化強(qiáng)度，ε為介電常數(shù)，ε0為真空介電常數(shù)。94、分別畫出由非極性分子和極性分子組成介電材料的相對介電常數(shù)和電場頻率的關(guān)系曲線，指出不同頻率范圍內(nèi)的極化機(jī)理。答：（圖：書P83，注意書上圖縱坐標(biāo)為介電常數(shù)，εr=ε/ε0,ε0=8.85*10-12F/m，即縱坐標(biāo)應(yīng)除以8.85*10-12F/m，但考試可能只需畫出大致趨勢。）注：圖為極性分子，非極性分子沒有偶極子極化的峰。95、試述超導(dǎo)體三個基本性能的指標(biāo)的意義。答：臨界轉(zhuǎn)變溫度：超導(dǎo)體從正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度。臨界磁場強(qiáng)度：使超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)所需的磁場強(qiáng)度。臨界電流密度：輸入電流的磁場與外磁場之和超過臨界磁場，超導(dǎo)被破壞，這時的輸入電流密度為臨界電流密度。96、什么是熒光激發(fā)光譜和發(fā)散光普。答：熒光的激發(fā)光譜就是固定熒光的發(fā)射波長（即測定波長）而不斷改變激發(fā)光（即入射光）的波長，并記錄相應(yīng)的熒光強(qiáng)度，所得到的熒光強(qiáng)度對激發(fā)波長的譜圖即為熒光的激發(fā)光譜。熒光的發(fā)射光譜就是使激發(fā)光的波長和強(qiáng)度保持不變，而不斷改變熒光的測定波長（即發(fā)射波長）并記錄相應(yīng)的熒光強(qiáng)度，所得到的熒光強(qiáng)度對發(fā)射波長的譜圖即為熒光的發(fā)射光譜。97、產(chǎn)生熒光的條件、量子產(chǎn)率和Stokes位移。答：產(chǎn)生熒光的條件：（1）吸收光子發(fā)生多重性不變的躍遷時所吸收的能量小于斷裂其最弱的化學(xué)鍵所需要的能量；（2）分子必須具有能吸收激發(fā)光的熒光基團(tuán)。熒光量子產(chǎn)率又稱熒光量子效率，是指激發(fā)態(tài)分子中通過發(fā)射熒光而回到基態(tài)的分子占全部激發(fā)態(tài)分子的分?jǐn)?shù)。Stocks位移是指熒光光譜較相應(yīng)的吸收光譜紅移。98、舉出一些具有熒光性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)。答：（1）共軛π鍵體系；（2）剛性平面結(jié)構(gòu)；（3）具有最低的單線電子激發(fā)態(tài)s1為π?π1*型；（4）取代基團(tuán)為給電子取代基。99、列舉一些熒光光譜在材料科學(xué)中的應(yīng)用。答：（本題可按興趣愛好選背，也可全背。）（1）金屬-有機(jī)配合物發(fā)光材料：包括過渡金屬-有機(jī)配合物、稀土金屬-有機(jī)配合物等。（2）稀土摻雜發(fā)光材料：其中，稀土摻雜半導(dǎo)體納米材料在綠色照明光源、納米光電子器件、平板顯示、納米生物標(biāo)記和傳感器等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。（3）熒光探針：可用來研究高分子鏈結(jié)構(gòu)、高分子材料物化參數(shù)、高分子光化學(xué)與光物理問題、高分子體系的聚合反應(yīng)過程等（4）還可用來進(jìn)行物質(zhì)檢測、制備發(fā)光器件、分子傳感器等。100、什么是分子電子學(xué)，為什么要發(fā)展分子電子學(xué)？答：在碳基分子尺寸上組裝加工成的電學(xué)和光學(xué)存儲記憶器件稱為分子電子器件，闡明分子電子器件運(yùn)行機(jī)理的學(xué)科稱為分子電子學(xué)，它是研究分子水平功能材料及其相關(guān)器件中的整流、開關(guān)、負(fù)微分電阻、場效應(yīng)管及存儲等物理現(xiàn)象和物理機(jī)理的一門新興學(xué)科。電子器件發(fā)展的趨勢是電子元件的尺寸越來越小，集成度越來越高，現(xiàn)行的微電子加工工藝在不久的將來將接近發(fā)展的極限，線寬的不斷縮小將使得固體電子器件不再遵從傳統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，同時，線寬縮小也使得加工成本不斷增加，分子電子學(xué)有望解決這些問題。101、說出物理學(xué)家和化學(xué)家對于發(fā)展電子學(xué)的研究思路。答：102、什么是分子器件及其發(fā)展趨勢。答：分子器件：即是分子水平的器件，指由許多不連續(xù)的分子元件組裝起來用以體現(xiàn)某一特定功能的組裝體。（或被設(shè)計用來實現(xiàn)特殊功能的分散分子組分的組裝體）發(fā)展趨勢：進(jìn)一步實現(xiàn)電子器件小型化，及運(yùn)算速度分子器件使人們的生活進(jìn)入到微觀的層次，將會改變社會的方方面面，尤其會引起生物、醫(yī)學(xué)、材料、電子等領(lǐng)域的根本性變化。雖然分子器件有著可預(yù)見性的應(yīng)用，但是對它的研究仍然充滿了挑戰(zhàn)，仍然需要多學(xué)科不同領(lǐng)域的科學(xué)家廣泛參與和高度合作103、電子學(xué)的發(fā)展到目前是經(jīng)歷了哪幾個階段。答：電子管時期--晶體管時期-集成電路時期-微電腦時期104、分子電子學(xué)的最終目標(biāo)是什么？答：組成分子電路，進(jìn)而構(gòu)成分子計算機(jī)105、什么是分子電子學(xué)、分子導(dǎo)線、分子開關(guān)、分子整流器、分子場效應(yīng)晶體管。答：分子電子學(xué)：基于分子水平組分的電子學(xué)分子導(dǎo)線：一種具有一定長度，含有能連接到系統(tǒng)單元連接點(diǎn)的分子，可在端點(diǎn)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并與周圍絕緣易阻止電子任意傳輸。（或：表示一條長的高共軛分子的通用名）分子開關(guān)：是指一種具有雙穩(wěn)態(tài)的分子,通過施加一定的影響,如光照、氧化還原、酸堿性的改變等,分子可以在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)換,這兩種狀態(tài)由于電阻的高低不同而對應(yīng)于電路的通斷分子整流器：指能實現(xiàn)只允許電流單方向流動的分子器件分子場效晶體管是利用電場來控制固體材料導(dǎo)電性能的分子器件106、說出一些新發(fā)展起來的與分子器件密切相關(guān)的實驗技術(shù)答：分子自組裝技術(shù)目前，在分子電子學(xué)領(lǐng)域，大多數(shù)有機(jī)分子同電極的連接都是通過自組裝過程來完成的。自組裝單分子膜特別是巰基分子在金電極表面形成的自組裝單分子膜在分子電子學(xué)的研究中起著重要的作用，未來的分子計算機(jī)最有可能的實現(xiàn)方式也是通過分子自組裝。然而，分子自組裝雖然可以提供大范圍的有序結(jié)構(gòu)，可是卻會存在很多結(jié)構(gòu)缺陷。即使在一個生長完好的自組裝分子列陣?yán)锩?，缺陷的密度也會達(dá)到(1～5)%，這意味著將有(50～90)%的區(qū)域是不可用的。用這樣一種技術(shù)來組裝分子計算機(jī)，可靠性會令人滿意嗎?Heath等人提出的高容錯計算機(jī)的概念打消了人們的顧慮。這種計算機(jī)通過提高通訊帶寬來提高容錯能力。由于分子芯片允許在1cm2的面積上集成1014個分子，所以即使用10個分子來完成一個器件的功能，仍然在1cm2的面積之內(nèi)有1013個器件，集成度比當(dāng)前使用計算機(jī)還是要高出許多倍。微流體技術(shù)微流體技術(shù)用來組裝納米管和納米線的平行列陣有著成本低廉、設(shè)備簡單、操作方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，是發(fā)展中國家進(jìn)行相關(guān)研究的首選。其原理是納米管和納米線懸浮在流體之中并隨其一起流動時，其取向?qū)c流體流動的方向趨于一致，當(dāng)流動停止時納米管、線就會沉積下來形成平行的列陣。電場輔助組裝技術(shù)當(dāng)懸浮在溶液中的納米線置于電場中的時候，會產(chǎn)生極化并平行于電場的方向取向，如果產(chǎn)生電場的兩電極之間的距離恰好匹配于納米線的長度，納米線就會被吸附并跨接在兩電極之間。應(yīng)用這種技術(shù)，哈佛大學(xué)的一個研究小組組裝了號稱世界上最小的發(fā)光二極管。如果將這種技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)分子，必將能夠開拓一片全新的天地。納米電極制作技術(shù)用精度最高的電子刻蝕技術(shù)，也僅能得到10nm的電極間距，這個距離對于單分子來說還是太大了。應(yīng)用一種叫做電遷移的技術(shù)與電子刻蝕技術(shù)相結(jié)合，可以得到1nm左右的電極間距。這種技術(shù)，先用電子刻蝕技術(shù)制作兩個相互接觸的電極，然后在兩電極之間加上一個強(qiáng)的電壓，這樣電流就會在兩電極的接觸點(diǎn)打開一個1nm左右的缺口，從而可以得到同單分子的長度相匹配的電極間距。應(yīng)用結(jié)合電子刻蝕技術(shù)和電場輔助組裝技術(shù)就有可能實現(xiàn)基于單分子的太陽能電池。首先，用電子刻蝕技術(shù)制作如圖3所示的電極間距足夠小的平面插指電極，然后利用電場輔助組裝技術(shù)將一種分子長度足夠大的具有光致分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移性質(zhì)的有機(jī)分子定向排列在電極“手指”之間，并與之相連，這樣便可制成一種太陽能轉(zhuǎn)換裝置。當(dāng)該裝置受到陽光照射時，其中的有機(jī)分子發(fā)生電荷分離，由于所有的分子都是定向排列的，所以大量的分子電荷分離所產(chǎn)生的效果被集中起來，從而可以在兩梳狀電極之間產(chǎn)生電勢差。107、什么是超分子化學(xué)或超分子結(jié)構(gòu)；什么是自組裝現(xiàn)象及其基本原理。答：超分子化學(xué)：經(jīng)典定義，超越分子的化學(xué)，兩個或更多個化合物通過分子間作用力組織在一起形成具有較高復(fù)雜性的有序?qū)嶓w（參考書定義：由兩個或更多個分子組分組成的化學(xué)體系）超分子結(jié)構(gòu)是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，保持一定的完整性，使它具有明確的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀特性（百度）另附超分子體系（超分子物質(zhì)）：與大分子相比有可能確定分子組分的化合物質(zhì)自組裝現(xiàn)象(self-assembly)為系統(tǒng)之構(gòu)成元素(components；如分子)在不受人類外力之介入下，自行聚集、組織成規(guī)則結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。（百度）原理：分子自組裝的原理是利用分子與分子或分子中某一片段與另一片段之間的分子識別,相互通過非共價作用形成具有特定排列順序的分子聚合體。分子自發(fā)地通過無數(shù)非共價鍵的弱相互作用力的協(xié)同作用是發(fā)生自組裝的關(guān)鍵。這里的“弱相互作用力”指的是氫鍵、范德華力、靜電力、疏水作用力、ππ堆積作用、陽離子π吸附作用等。非共價鍵的弱相互作用力維持自組裝體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和完整性。并不是所有分子都能夠發(fā)生自組裝過程,它的產(chǎn)生需要兩個條件:自組裝的動力以及導(dǎo)向作用。自組裝的動力指分子間的弱相互作用力的協(xié)同作用,它為分子自組裝提供能量。自組裝的導(dǎo)向作用指的是分子在空間的互補(bǔ)性,也就是說要使分子自組裝發(fā)生就必須在空間的尺寸和方向上達(dá)到分子重排要求。108、說出化學(xué)熒光器的結(jié)構(gòu)組成及其工作原理。答：熒光化學(xué)傳感器一般來說,熒光化學(xué)傳感器主要由三部分構(gòu)成,即識別基團(tuán)、連接臂和發(fā)光基團(tuán).識別基團(tuán)是可以和檢測底物特異性結(jié)合的基團(tuán),發(fā)光基團(tuán)是發(fā)出光學(xué)信號的信息源,連接臂用以連接識別基團(tuán)和發(fā)光基團(tuán).原理？？？？109、化學(xué)熒光傳感的應(yīng)用。答：熒光傳感器仍是一個充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)的研究領(lǐng)域,它的應(yīng)用有助于增進(jìn)我們對生命體系的了解,有助于人們探索生命和化學(xué)領(lǐng)域的未知世界.它目前仍不失為一種靈敏度高、選擇性好、檢出限低的微量分析技術(shù).熒光