納米材料與技術(shù)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)考試習(xí)題

1、答：納米科技是研究在千萬分之一米(10-8)到億分之一米(10-9米)內(nèi)，原子、分子和其它類型物質(zhì) 的運(yùn)動(dòng)和變化的學(xué)問；同時(shí)在這一尺度范圍內(nèi)對(duì)原子、分子進(jìn)行操縱和加工宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)納米粒子的磁化強(qiáng)度等也有隧道 效應(yīng)，它們可以穿過宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，這種被稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。 庫侖堵塞效應(yīng)：前一個(gè)電子對(duì)后一個(gè)電子的庫倫排斥，小體系單電子運(yùn)輸行為7、隨著顆粒直徑的減小，材料的熔點(diǎn)有

2、什么改變？材料的熱穩(wěn)定性有什么改變？答：熔點(diǎn)下降，由于顆粒小，納米微粒的外表能高，外表原子數(shù)多，這些外表原子臨近配位不全, 活性大，納米例子熔化時(shí)，所需增加的內(nèi)能小，這就使得納米微粒熔點(diǎn)急劇下降 熱穩(wěn)定性變差，微粒半徑越小，熱穩(wěn)定性越差.巨磁電阻效應(yīng)：1988年，法國的費(fèi)爾在鐵、輅相間的多層膜電阻中發(fā)現(xiàn)，微弱的磁場變化可 以導(dǎo)致電阻大小的急劇變化，其變化的幅度比通常高十幾倍，他把這種效應(yīng)命名為巨磁電阻效應(yīng)8 .“自上而下“(topdow

3、n):是指通過微加工或固態(tài)技術(shù)，不斷在尺寸上將人類創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化.“自下而上“(bottom up):是指以原子分子為根本單元，根據(jù)人們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝，從而構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品， 這種技術(shù)路線將減少對(duì)原材料的需求,降低環(huán)境污染.量子器件:利用量遨應(yīng)而工作的電子器件14.納米材料有哪些危害性？答：納米技術(shù)對(duì)生物的危害性：1)在常態(tài)下對(duì)動(dòng)植物體友好的金，在納米態(tài)下那么有劇毒；2) 小于100nm的物質(zhì)進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，會(huì)在大腦

4、和中樞神經(jīng)富集，從而影響動(dòng)物的正常生存；3) 納米微?？梢源┻^人體皮膚，直接破壞人體的組織及血液循環(huán)18、簡述STM和AFM的工作原理及對(duì)納米技術(shù)的影響答：STM工作原理：掃描隧道顯微鏡是一種利用量子力學(xué)的隧道效應(yīng)的非光學(xué)顯微鏡它主要是利 用?根非常細(xì)的鴇金屬探針，針尖電子會(huì)跳到待測物體外表上形成穿隧電流，同時(shí)，物體外表的 上卜.會(huì)影響穿隧電流的大小，針尖隨著物體外表的上下上卜.移動(dòng)以維持恒定的電流，依此來觀測 物體外表的形貌STM對(duì)

5、納米技術(shù)的影響：它作為一種掃描探針顯微術(shù)工具，掃描隧道顯微鏡可以讓科學(xué)家觀察和 定位單個(gè)原子，它具有比它的同類原子力顯微鏡更加高的分辨率此外掃描隧道顯微鏡在低溫下(4K)可以利用探針尖端精確操縱原子，因此它在納米科技既是重要的測量工具又是加工工具 AFM工作原理：AFM的關(guān)鍵組成局部是一個(gè)頭上帶有一個(gè)用來掃描樣品外表的尖細(xì)探針的微觀懸 臂當(dāng)探針被放置到樣品外表附近的地方時(shí)，懸臂會(huì)因?yàn)槭艿教结橆^和外表的引力而遵從胡克定律 彎曲偏移在不同

6、的情況下，這種被AFMAFM對(duì)納米技術(shù)的影響：不同于電子顯微鏡只能提供二維圖像，AFM提供真正的三維外表圖同時(shí), AFM不需要對(duì)樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對(duì)樣品會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害第三， 電子顯微鏡需要運(yùn)行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環(huán)境下都可以良好工作 這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織 19、名詞解釋STM掃描隧道顯微鏡AFM原子力顯微鏡SEM掃描電子顯微鏡XRFX射線熒光分析 TEM透射

7、電子顯微鏡CVD化學(xué)氣相沉積法PVD物理氣相沉積法PLD激光誘導(dǎo)沉積法MBE分子束外延PECVD等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法SWNTS單壁碳納米管MWNTS多壁碳納米管第一章2、什么是納米世界的“眼”和“手”掃描隧道顯微鏡〔STM〕和原子力顯微鏡〔AFM〕9、原子團(tuán)簇是指幾個(gè)至幾百個(gè)原子的聚集體(粒徑小于或等于lnm)10、納米微粒：是指顆粒尺寸為納米量級(jí)的超細(xì)微粒，它的尺度大于原子簇，小于通常的微粉 量子點(diǎn)：是指載流子僅在一個(gè)方向上可以

8、自由運(yùn)動(dòng)，而在另外兩個(gè)方向上那么受到約束也叫一維 量子線11、量子線：是指載流子在三個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)都要受到約束的材料體系，即電子在三個(gè)維度上的 能量都是量子化的也叫零維量子點(diǎn)12、量子阱：是指載流子在兩個(gè)方向〔如在X,Y平面內(nèi)〕上可以自由運(yùn)動(dòng)，而在另外一個(gè)方向〔 Z)那么受到約束，即材料在這個(gè)方向上的特征尺寸與電子的德布羅意波長或電子的平均自由程 相比擬或更小有時(shí)也稱為二維超晶格13、人造原子：人造原子是由一定數(shù)量的實(shí)際原子組成的聚集體

9、，它們的尺寸小于lOOnm14、人造原子與真正原子的相似和不同之處：15、富勒烯的結(jié)構(gòu)、特性：A、六元環(huán)的每個(gè)碳原子均以雙鍵與其他碳原子結(jié)合，形成類似苯環(huán)的結(jié)構(gòu)，它的。鍵不同于石墨中sp2雜化軌道形成的。鍵，也不同于金剛石中sp3雜化軌道形成的。鍵，是以sp2.28雜化軌道形成的。鍵單鍵鍵長為0.145nm,雙鍵鍵長為0」4nmC、C60中兩個(gè)。鍵間的夾角為106o, o鍵和。鍵的夾角為101.640D、由于C60的共甄八鍵是非平面的，

10、環(huán)電流較小，芳香性也較差，但顯示不飽和雙鍵的性質(zhì)，易 于發(fā)生加成、氧化等反響，現(xiàn)已合成了大量的C60衍生物16、富勒烯的應(yīng)用：在試樣上；電子束透過試樣后進(jìn)入物鏡，由物鏡、中間鏡成 像在投影鏡的物平面上，這是中間像；然后再由投影鏡將中間像放大，投影到熒光屏上，形 成最終像掃描掃描電子顯微鏡掃描隧道顯微鏡：在樣品與探針之間加上小的探測電壓，調(diào)節(jié)樣品與探針間距控制系統(tǒng)，使 針尖靠近樣品外表，當(dāng)針尖原子與樣品外表原子距離wioA時(shí)，由于隧道效應(yīng)

11、，探針和樣品 外表之間產(chǎn)生電子隧穿，在樣品的外表針尖之間有一納安級(jí)電流通過電流強(qiáng)度對(duì)探針和樣品 外表間的距離非常敏感，距離變化1A,電流就變化一個(gè)數(shù)量級(jí)左右移動(dòng)探針或樣品，使探針 在樣品上掃描原子力顯微鏡：將一個(gè)對(duì)微弱力極敏感的彈性微懸臂一端固定另一端的針尖與樣品外表輕輕 接觸當(dāng)針尖尖端原子與樣品外表間存在極微弱的作用力(10-8-10-6N)時(shí)，微懸臂會(huì)發(fā)生微小 的彈性形變，針尖和樣品之間的作用力與距離有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系〔道循胡克定律〕

12、7、TEM、SEM圖像襯度原理分別是什么TEM ：由于穿過試樣各點(diǎn)后電子波的相位差情況不同，在像平面上電子波發(fā)生干預(yù)形成的合 成波色不同，形成圖像上的襯度SEM ：背散射電子能量高，以直線軌跡溢出樣品外表，背向檢測器的外表無法收集電子變成 陰影，可以分析凹面樣品第五章1、氣相法制備納米微粒的分類？氣相法制備納米微粒包括化學(xué)氣相反響法：氣相分解法，氣相合成法，氣-固反響法物理氣相法：氣體冷凝法，氫電弧等離子體法，濺射法，真空沉積法，加熱蒸

13、發(fā)法，混合等 離子體法2、液相法制備納米微粒的分類？液相法制備納米微粒分為：沉淀法，水熱法，溶膠凝膠法，冷凍枯燥法，噴霧法3、試述氣體冷凝法制備 納米微粒的根本原理4、溶膠凝膠法制備納米微粒的根本原理溶膠凝膠法的根本原理是：將金屬醇鹽或無機(jī)鹽經(jīng)水解，然后使溶質(zhì)聚合凝膠化，再將凝膠 枯燥、燃燒除去有機(jī)成分，最后得到無機(jī)材料答：溶膠——凝膠法的機(jī)理：1）先將前驅(qū)體溶在溶劑中〔就如一般的sol-gel法一樣〕；2］經(jīng)過 水解縮聚反響變?yōu)槿苣z；

14、3）溶膠再經(jīng)過陳化變?yōu)闈衲z；4）經(jīng)過枯燥處理變?yōu)楦赡z而對(duì)于制 備納米薄膜，那么將2〕步中得到的硅酸鹽凝膠通過噴涂或浸潰法將其涂于基片外表，再經(jīng)過空 氣中水分作用，發(fā)生水解和縮聚產(chǎn)生凝膠薄膜，而后將其枯燥處理變得到納米薄膜.1］在非晶薄膜晶化的過程中控制納米結(jié)構(gòu)的形成，比方采用共濺射法制備Si/SiO2薄膜，在700? 900C。氮?dú)鈿馊缦驴焖俳禍孬@得Si顆粒；2］在薄膜的成核生長過程中控制納米結(jié)構(gòu)的形成，其中 薄膜沉積條件的控制和在

15、濺射過程中，采用高濺射氣壓、低濺射功率顯得特別重要，這樣易于得 到納米結(jié)構(gòu)的薄膜。7、請(qǐng)舉出一種納米薄膜的應(yīng)用例子。答：8、分子自組裝：是指分子與分子在平衡條件，依賴分子間非共價(jià)鍵力自發(fā)的結(jié)合成穩(wěn)定的分子 聚集體的過程。主要有三個(gè)過程〔詳見PPT）°9、納米脂質(zhì)體由磷脂為膜材，膽固醇為主要附加劑組成。通過吸附、脂交換、內(nèi)吞和融合與細(xì) 胞相互作用。1、納米材料的分類：按功能分為半導(dǎo)體納米材料、光敏型納米材料、增強(qiáng)型納米材料和磁性