如图所示的是单一立方结构的晶粒的二维 平面图，假设颗粒为圆形，实心团代表位于表面 的原子。空心圆代表内部原子，颗粒尺寸为3nm, 原子间距为约0.3nm。很明显，实心圆的原子近 D 邻配位不完全，存在缺少一个近邻的“”原子， ● 缺少两个近邻的“B”原子和缺少3个近邻配位的 “A”原子，“"A“这样的表面原子极不稳定，很快 ●000 0 跑到“®"位置上，这些表面原子一遇见其他原子， ● 很快结合，使其稳定化，这就是活性的原因。 00 这种表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原 子输运和构型的变化，同时也引起表面电子自旋 构像和电子能谱的变化。 思考：直径较小的纳米粒子多为球形，为什么？ PPT17 ●表面效应及其结果 纳米粒子的表面原子所处的位场环境及结合能与内部原子有所不同。存在许多悬空键， 配位严重不足，具有不饱和性质，因而极易与其它原子结合而趋于稳定，所以具有很高的化 学活性。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点 材料。 表（界）面效应的主要影响： >表面化学反应活性（可参与反应）。 >催化活性。 >纳米材料的（不）稳定性。 > 熔点降低。 >烧结温度降低。 > 晶化温度降低。 >纳米材料的超塑性和超延展性。 >吸收光谱的红移现象。 主要应用： √催化剂，化学活性剂。如：Cu、Pd/Al2O3。 √吸附剂（储氢材料、碳纤维、碳管、合金等载体）。 √金属纳米粒子自燃。需钝化处理。 PPT18 小尺寸效应当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或（与）磁 场穿透深度相当或更小时，晶体周期性边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附 近的原子密度减小，导致声、光、电、磁、热力学等特性出现异常的现象小尺寸效应。 PPT19 ●传统集成电路小型化的技术障碍 √强电场问题 由于尺寸小，在短距离内加偏置电压，器件会产生强电场，载流子在强电场作用下碰撞后， 使大量电子具有高能量，出现载流子热化现象，会引起“雪崩击穿”，电流增大，器件破坏。 √热损耗问题 器件尺度减小和集成电路密度提高，散热问题会越来越重。 PPT20如图所示的是单一立方结构的晶粒的二维 平面图，假设颗粒为圆形，实心团代表位于表面 的原子。空心圆代表内部原子，颗粒尺寸为 3nm， 原子间距为约 0.3nm。很明显，实心圆的原子近 邻配位不完全，存在缺少一个近邻的“E”原子， 缺少两个近邻的“B”原子和缺少 3 个近邻配位的 “A”原子， “A”这样的表面原子极不稳定，很快 跑到“B”位置上，这些表面原子一遇见其他原子， 很快结合，使其稳定化，这就是活性的原因。 这种表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原 子输运和构型的变化，同时也引起表面电子自旋 构像和电子能谱的变化。 思考：直径较小的纳米粒子多为球形，为什么？ PPT17  表面效应及其结果 纳米粒子的表面原子所处的位场环境及结合能与内部原子有所不同。存在许多悬空键， 配位严重不足，具有不饱和性质，因而极易与其它原子结合而趋于稳定，所以具有很高的化 学活性。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点 材料。 表（界）面效应的主要影响：  表面化学反应活性(可参与反应)。  催化活性。  纳米材料的（不）稳定性。  熔点降低。  烧结温度降低。  晶化温度降低。  纳米材料的超塑性和超延展性。  吸收光谱的红移现象。 主要应用：  催化剂，化学活性剂。如：Cu、Pd/Al2O3。  吸附剂（储氢材料、碳纤维、碳管、合金等载体）。  金属纳米粒子自燃。需钝化处理。 PPT18 小尺寸效应当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或(与)磁 场穿透深度相当或更小时，晶体周期性边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附 近的原子密度减小，导致声、光、电、磁、热力学等特性出现异常的现象---小尺寸效应。 PPT19  传统集成电路小型化的技术障碍  强电场问题 由于尺寸小，在短距离内加偏置电压，器件会产生强电场，载流子在强电场作用下碰撞后， 使大量电子具有高能量，出现载流子热化现象，会引起“雪崩击穿”，电流增大，器件破坏。  热损耗问题 器件尺度减小和集成电路密度提高，散热问题会越来越重。 PPT20