生物纳米整理

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1、名词解释：15题紹分=45分简答题：7题0、碳纳米管:1991年，碳纳米管被人类发现，碳纳米管是石墨屮一层或若干层碳原子卷I1U而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有儿到儿十纳米。这样的材料很轻，但很结实。它的密度是钢的1/6,而强度却是钢的100倍。成为纳米技术的研究热点。（P5）碳纳米管一般包括：单壁碳纳米管（SWNTs）、多壁碳纳米管（MWTs）、碳纳米纤维（CNFs）1、1纳米=10埃=0.001微米=10A-9米（P8）2、纳米材料：材料的一个单元大小在lnm-100nmZ间。（P8）3、纳米技术：物质在纳米尺度上的控制和重组，在原子和

2、分子水平约1・100纳米的尺寸范围。由于具小的结构，可以创造具有新性能和功能的材料、设备和系统。纳米技术的研发包括操纵控制的纳米结构和集成到人型材料纟R件、系统和架构。在这些大规模装配下，控制和构建的结构和组件仍在纳米范围内。在某些特定的情况下，新的特性和现象的临界长度的规模可能在1nm或大于100nm<,（P10）4、纳米材料的两种构建方法：自上而下和自下而上。（P11~P13、P54）“由上至下”——将块状物质粉碎、细化，从而得到不同粒径范围的纳米粒子。“由下至上”——由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子。自上而下的方法经常使用传统的车间或精密

3、加工方法在外部控制工具用于切割、磨、塑造材料成为所需的形状。5、纳米颗粒：尺寸为纳米量级的超微颗粒，比表血积远大于块体材料，可导致其电子状态发生突变和产牛各种纳米效应。（P14）6、纳米材料的四大效应：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应（P15~P20）小尺寸效应：当超微粒子的尺寸打光波波长、徳布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸和当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，声、光、电磁、热力学等特性均会呈现新的尺寸效应。表面效应：粒了肓径减少到纳米级，不仅引起表而原了数的迅速增加，而且纳米粒了的表面积、表面能都会迅速增加。

4、这主要是因为处于表面的原子数较多，表面原子的晶场环境和结合能少内部原子不同所引起的。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原了相结合而稳定下來，故具冇很大的化学活性，晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多，其表面能大大增加。量子尺寸效应：指纳米粒子尺寸下降到一定值吋，费米能级附近的电子能级由连续能级变为分立能级的现象。这一效应可使纳米粒了具冇高的光学非线性、特异催化性和光催化性质等。宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应（MQT）o这一•效应与量子尺寸效应一起，确定了微电子器件进一步微型化的极限，也限定了采川磁

5、带磁盘进行信息储存的最短吋间。纳米粒子的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效应,它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，被称为纳米粒了的宏观屋了隧道效应。扫描隧道显微镜的基本原理就是基于最子隧道效应。宏观最了隧道效应限定了磁带、磁盘进行信息存储的时间极限。由于以上效应，引起纳米材料具有和普通材料不同的物理的和化学的性质。7、纳米材料的特殊性质：当粒了的尺寸减小到纳米量级，由于纳米效应而导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性（即光学、热学、电学、磁学、力学、化学特性）。（P21〜P28）光学性质:纳米颗粒的表面效应和量子尺寸效应对其光学特性有很大的

6、影响。主要表现:宽频带强吸收（大的比表面导致了平均配位数下降，不饱和键和悬键增多纳米粒了呈黑色、极低反射率）、蓝移现象、量子限域效应、纳米微粒的发光。应川：可以作为高效率的光热、光电等转换材料，也可以应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。学性质：熔点：纳米微粒的表面能高、比表曲原子数多，这些表面原子近邻配位不全,活性大以及体积远小于大块材料，因此纳米粒子熔化时所需增加的内能小得多，这就使得纳米微粒熔点急剧下降。磁学性质：纳米物质当其颗粒达到足够小时，则呈现出超顺磁性。超顺磁性是指铁磁物质的颗粒小于临界尺寸时具有单畴结构，在较高温度下表现为顺磁性特点，但在外

7、磁场作用下其顺磁性磁化率比一般顺磁材料的大好几十倍,称为超顺磁性。磁性材料进入纳米尺寸后,磁化率也会发牛•明显变化。纳米磁性金属的磁化率是宏观状态下的20倍，而饱和磁矩是宏观状态卜-的1/2。其应用有：磁性超微颗粒——生物磁罗盘；高矫顽力——制作高贮存密度的磁记录磁粉；超顺磁性——制作磁性液体。力学性质：主要表现为强度、驶度、韧性的变化。由于纳米材料具冇很大的界面，而界面的原子序列是相当混乱的，这就导致了原子在外力作用下容易迁移，从而使其表现出很强的韧性及延展性。化学特性：随着粒径减小，表面原子数迅速增加，表面能增高。由于表面原子增多，原子配位不足及高的

8、表而能，使表而原子有很高的化学活性，极不稳定，很容易与其他原子结合。主要表现在催