纳米材料的理化特性与应用

　　目录
　　第1章绪论1
　　11纳米科技的兴起与发展1
　　12纳米的基本定义5
　　13纳米材料特性研究的主要内容和意义8
　　参考文献11
　　第2章纳米材料的物理和化学特性的基础知识13
　　21元素和原子结构13
　　22分子和物质的相态18
　　23能级与能量22
　　24纳米排列和自组装29
　　参考文献31
　　第3章纳米材料的电子能态特性33
　　31纳米材料的电子结构33
　　32纳米材料中的电子关联和激发34
　　33电子能级的离散特性35
　　34局域化输运和量子隧穿40
　　参考文献41
　　第4章纳米材料的基本效应43
　　41量子尺寸效应43
　　42小尺寸效应44
　　43表面效应45
　　44宏观量子隧道效应47
　　45介电限域效应48
　　参考文献49
　　第5章纳米材料的物理特性51
　　51纳米材料的热学性能51
　　52纳米微粒的磁学性质52
　　521磁畴结构52
　　522超顺磁性53
　　523矫顽力55
　　524居里温度56
　　525磁化率57
　　53纳米微粒的光谱特性58
　　531宽频带强吸收58
　　532蓝移和红移现象59
　　533量子限域效应61
　　534纳米微粒的发光62
　　参考文献63
　　第6章胶体中纳米微粒的物理和化学特性65
　　61胶体和微粒65
　　62溶胶中纳米微粒的运动性质67
　　621扩散67
　　622布朗运动68
　　623沉降70
　　63溶胶的光学性质75
　　64溶胶的电学性质81
　　641电动现象81
　　642质点表面电荷85
　　643胶团结构及表面电位86
　　参考文献87
　　第7章纳米微粒的化学特性89
　　71吸附89
　　711非电解质的吸附89
　　712电解质吸附90
　　72纳米微粒的分散与团聚92
　　721分散92
　　722微粒的团聚93
　　73纳米微粒的表面活性和催化作用94
　　74光催化性能96
　　参考文献101
　　第8章纳米材料的表征和测量103
　　81电子显微镜和显微结构分析103
　　811透射电子显微镜(TEM)104
　　812扫描电子显微镜(SEM)106
　　813扫描隧道显微镜（SPM）107
　　814原子力显微镜（AFM）111
　　82纳米颗粒的表征和测量114
　　821颗粒的粒径和分布114
　　822粒径测试方法116
　　83颗粒表面及团聚体的表征及表面分析120
　　831比表面积（BET）法121
　　832压汞法122
　　833团聚系数法和瓶颈数法124
　　834素坯密度压力法125
　　835表面能谱分析126
　　84化学组成和晶态分析128
　　841化学分析法128
　　842特征X射线分析法129
　　843原子光谱分析法130
　　844质谱法131
　　845中子活化分析132
　　846晶态的表征132
　　85振动光谱技术133
　　851分子的振动光谱133
　　852红外光谱135
　　853拉曼光谱137
　　844紫外可见吸收光谱138
　　参考文献140
　　第9章纳米材料在电子学方面的应用141
　　91引言141
　　92量子电子器件143
　　921高电子迁移率三极管145
　　922量子干涉晶体管147
　　923单电子晶体管（SETS）147
　　924碳纳米管三极管149
　　925DNA模板组装和在电子学中的应用150
　　93量子信息和量子计算机150
　　931量子计算机与经典计算机的区别151
　　932量子计算机的工作原理153
　　94量子计算机的样机156
　　参考文献157
　　第10章纳米材料在磁学方面的应用159
　　101引言159
　　102磁性材料在生物、医药领域的应用161
　　1021磁靶向制剂162
　　1022固定化酶163
　　1023磁流体热疗和磁控血管内磁性微球栓塞164
　　1024生物分离和提纯166
　　103在磁记录中的应用168
　　1031磁性记录与读写168
　　1032量子磁盘与高密度磁存储169
　　104在材料分离技术上的应用170
　　1041化工分离170
　　1042催化剂分离171
　　1043矿物分离171
　　105在巨磁电阻中的应用172
　　106纳米微晶软磁材料及应用173
　　107纳米磁流体及应用174
　　108在其他领域的应用176
　　参考文献177
　　第11章纳米材料在光学方面的应用179
　　111引言179
　　112纳米材料中的一些基本光学现象181
　　1121光的反射181
　　1122光的透射181
　　1123光的折射182
　　1124光的偏振182
　　1125辐射185
　　113光和纳米结构的相互作用185
　　1131光子捕获和等离子体激元186
　　1132介电常数和极化对光学特性的影响186
　　1133纳米孔洞和光子188
　　114新型纳米光学成像188
　　115光学调制和太阳能吸收板191
　　1151减反射纳米薄膜191
　　1152热反射薄膜191
　　1153纳米结构聚合物193
　　116光子技术194
　　1161光子晶体，表面光波导和光路控制194
　　1162光子存储和光电脑195
　　参考文献196
　　第12章纳米材料在生物医药及生命科学领域的应用197
　　121引言197
　　122纳米生物医用材料198
　　1221纳米颗粒和固体生物材料198
　　1222纳米生物薄膜201
　　1223纳米复合生物材料203
　　123药物和基因输送的纳米载体204
　　1231药物载体204
　　1232输送基因的纳米载体207
　　1233导向药物209
　　124纳米药物输送、控释系统210
　　1241纳米药物输送、控释系统的特点210
　　1242纳米药物给药系统的发展趋势211
　　125纳米生物传感器212
　　1251纳米生物传感元212
　　1252纳米生物传感器件214
　　126纳米仿生学和纳米机器人215
　　参考文献216
　　第13章纳米材料在能源化工方面的应用217
　　131引言217
　　132纳米催化218
　　1321一般工业催化218
　　1322石油化工催化223
　　1323燃料（固体推进剂）催化225
　　133储能227
　　1331储氢227
　　1332碳纳米管储氢228
　　134蓄热及能源转换231
　　1341蓄热技术和纳米蓄热材料231
　　1342硅太阳能电池234
　　135保温节能237
　　参考文献241
　　第14章纳米材料在环保化工方面的应用243
　　141引言243
　　142抗菌材料244
　　1421纳米Ag抗杀菌材料245
　　1422纳米TiO2抗杀菌材料247
　　143功能涂料250
　　1431纳米抗老化环保复合涂料251
　　1432抗菌防污纳米复合涂料254
　　1433抗干扰及电磁屏蔽涂料256
　　144纳米材料在其他降污染方面的应用257
　　1441有害气体治理257
　　1442废水处理260
　　1443阻声降噪262
　　参考文献264
　　第15章纳米微加工技术267
　　151纳米操作工具267
　　1511纳米操纵器267
　　1512原子操纵器268
　　152纳米加工技术269
　　1521光刻技术269
　　1522电子束刻蚀技术271
　　1523分子束外延271
　　153自组装技术273
　　参考文献275

　　    本书以物质的最基本的原子、分子的特性和结构为切入点，介绍了纳米材料特殊的效应和性质，包括纳米材料的比表面效应、小尺寸效应、界面效应和宏观量子效应，并介绍了纳米材料的异常特性，如光学特性、电学特性、磁学特性、敏感特性、催化化学特性。并根据纳米材料的物理和化学特性介绍了纳米材料在电子学方面、磁学方面、光学方面、生物医药及生命科学领域、能源化工方面、环保化工方面的应用以及纳米微加工技术。本书还介绍了主要的纳米测量设备和测量技术。
　　    本书可供从事纳米材料研究与器件开发的科技人员学习参考，亦可作为大专院校高年级本科生和研究生教材。