纳米的相关知识

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“纳米”是英文nanometer的译名，是一种度量单位，是十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。而纳米技术也就是在纳米尺度（0.1nm到100nm之间）的研究物质的相互作用和运动规律，以及在实际应用中利用这些规律的多学科的科学和技术。其基本含义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新的物质。 纳米态的物理含义 纳米态的提出是遵循物质形态的一般划分逻辑，物质形态的划分一般准从下列逻辑： 一、物质的形态可以从它的有序度来划分，在纳米的尺度上它是特别的： 固态最早定义的时候指的固体都是晶体，它是在10的23次方数量级的原子或分子数目上的有序材料，它是指宏观材料。这时表面在全部原子的数目中所占的比例很少，可以忽略不记，材料的性质几乎全部依赖体原子的结构和所带来的性质。 液态最早定义的时候指的都是液体，后来人们发现象玻璃这类无序的固体材料从形态上讲同液体是一样的，只不过是凝固了的液体。它们共同的特点是原子的排列只有近邻和次近邻的有序，有序的尺度只有零点几纳米，液态的性质（电学）主要取决于这种短程序的性质，不用考虑表面。 气态最早定义的时候指的是气体，但二十年前人们就发现有一些固体材料可以制备成凝固的气体。原子的排列完全无序，材料的性质也不用考虑表面。 而当尺度小到纳米以后： 1.排列只有几十到几百个原子的长度，数量上只有几百到几百万个原子，由于大家都靠得很近，使得量子力学的关联性显现出来，如果是金属，整个颗粒内电子都是强关联的，因为大家都会处于彼此的相干长度的范围以内，电子不再是自由的，能量也是量子化的，导电性也完全不同于没到这个尺度时的材料性质，会变成半导体或绝缘体； 2.表面原子所占的比例很大，起的作用也很大，表面原子的自组织性对形态的影响也很大，不管什么情况，表面原子的排列都是有序的，内部原子的排列已经不象宏观尺度时那么主要，性质上也不起主要作用。 二、物质的形态可以从对称性上来划分，纳米的尺度也有一般意义上不同： 纳米颗粒都是球形的，不可能做出其他形状，而球形是对称性最高的，也是最可忽略形状的材料，如果一种材料可以忽略形状，大小有很小，那就可以抽象为质点，而质点是零维的，所以纳米材料也称零维材料。 三、纳米尺度上物质的物理活性变得比化学活性在一些情形下还重要，这也是由于纳米材料的尺度小，比表面积大的物理性质决定的。 正是以上三点形态上的特殊性，物理学家们才把这个尺度上的材料单独列出来，称为物质的第四态：纳米态  

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