纳米器件第二次作业

纳米材料与器件第二次作业。

王瀚 21426009

1. 纳米材料的重要效应：

体积效应：当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应。

表面效应：表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随着粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。

量子尺寸效应：粒子尺寸下降到一定值时，费米能级接近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应。

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。人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、量子相干器件的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒产生变化，故称为宏观的量子隧道效应。

介电限域效应：介电限域是纳米微粒分散在异质介质中由于界面引起的体系介电增强的现象，主要**于微粒表面和内部局域场强的增强。

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.

34nm，直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

碳纳米管中碳原子采取sp2杂化，相比sp3杂化，sp2杂化中s轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量、高强度。碳纳米管具有良好的力学性能。

碳纳米管上碳原子的p电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。

碳纳米管具有良好的传热性能，cnts具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。

由于碳纳米管具有纳米尺度的尖端，有利于电子的发射，科学家们预言并证实了碳纳米管具有极好的场致电子发射效应。

由于碳纳米管具有较大的比表面积、特殊的管道结构以及多壁碳纳米管之间的类石墨层隙，使得它具有良好的吸附性能。

2. 自组装是指基本结构单元（分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质）自发形成有关。

结构的一种技术。纳米自组装是指纳米颗粒、薄膜等由于之间的静电力、电偶极作用、外电场作用、流体场作用，甚至在溶液干燥过程中，都会相互结合成具有特殊形貌（比如大的多面体、花状、多孔状等）的颗粒。

自组装的主要作用力包括：带电粒子的库仑作用力，分子间的范德华力，短程强相互作用力等。