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纳米材料的基础和应用，1。第1章复习，问题，1。谁是第一个提出纳米材料的科学家？2.在英国海军部，蜘蛛为什么能爬过屋檐，倒挂在空中？3.举一个古代纳米材料的例子？4.谁是第一个提出“纳米材料”概念的科学家？5.就外观而言，纳米材料可以分为几类。迄今为止最薄的材料是什么？纳米材料的基础和应用，第2章，纳米材料的基础和应用，4，纳米颗粒的基本效应，纳米颗粒的物理性质，纳米颗粒的化学性质，纳米材料的基础和应用，5，荷叶效应，纳米材料的基础和应用，6，2.1纳米材料的基础理论，量子尺寸效应小尺寸效应表面效应宏观量子隧道效应库仑阻塞和量子隧道效应介电极限效应量子极限效应，纳米材料的基础和应用，7，2.1.1量子尺寸效应1。库伯理论认为，当颗粒尺寸进入纳米尺度时，由于原块体金属准连续能级的量子尺寸效应，会出现离散现象。1962年，日本理论物理学家库伯对小粒子大聚集体的电子能态作了两个主要假设：1)简并费米液体假设，纳米材料的基础和应用，8。费米表面附近超细粒子的电子态是一种受尺寸限制的简并电子气体，其能级是准粒子态的不连续能级，准粒子之间的相互作用可以忽略。当使用kBT(相邻两个能级之间的平均能级间隔)时，该系统费米面附近的电子能级分布遵循泊松分布：概率密度n对应于两个能级之间的间隔；如果两个能级之间的能级是相邻能级之间的间隔，那么。纳米材料的基础和应用，9，2)超微粒子电中性的假设库伯认为，从超微粒子中移除或移动电子是非常困难的。有人提出了一个著名的公式：W从一个超细粒子中移除或移动一个电子，以克服库仑力所做的功。直径为d的超细颗粒；E电子电荷，在足够低的温度下，当颗粒尺寸为1纳米时，w比小两个数量级。根据上述公式，KBT“”表明lnm小粒子的量子尺寸效应在低温下是明显的。纳米材料的基本原理和应用，10，Kubo等人也提出了著名的公式，即超细粒子N的导电电子总数；V超细颗粒体积；费米能级。当粒子是球形时，即能级间隔随着粒子尺寸的减小而增大。纳米材料的基础和应用，11，2。量子尺寸效应，量子尺寸效应当颗粒尺寸下降到一定的纳米值时，金属费米能级附近的电子能级从准连续变为离散能级，纳米半导体颗粒中最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道之间的间隙变宽。能带理论表明，金属费米能级附近的电子能级在高温或宏观尺寸下通常是连续的。对于只有有限数量导电电子的超细粒子，低温时能级是离散的。纳米材料的基础和应用，12，量子尺寸效应会导致纳米颗粒的磁、光、声、电、热和超导性质明显不同于宏观状态下相同材料的原始性质，即出现异常现象。例如，金属都是导体，但是由于量子尺寸效应，纳米金属颗粒在低温下会表现出绝缘
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