活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。 PPT26-27 (3)量子尺寸效应 ·原子分立能级 量子化：量子力学中，某一物理量的变化不是连续的，称为量子化。各种元素都具 有自己特定的光谱线，如图所示为氢原子分立的光谱线。 1 E 氢原子能级： 可见：En*1-En=hv,用高温，电火花，电弧作用使电子跃迁，可以发光。 E3-E2对应656.5nm红色光 E4-E2对应486.1nm蓝绿光 E6-E2对应410.2nm紫光 作用：利用原子光谱，可鉴别外来天体中的元素。 PPT28 固体的能级 当大量原子构成固体时，单个分子的能级就构成能带。（金属）由于电子数目很多，能带中能 级的间距很小，因此形成连续的能带。从能带理论出发可以成功的解释大块金属，半导体， 绝缘体之间的联系和区别。 超微颗粒的能级 小尺寸系统的量子尺寸效应是指电子的能量被量子化，形成分立的电子态能级，电子在该系 统中的运动受到约束。 当能级间距大于热能kBT、静磁能μOμBH、静电能eE、光子能量hv或超导态的凝聚能时， 这时必须要考虑量子尺寸效应，这会导致纳米微粒磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观 特性有着显著的不同。 从性质上来讲：由于尺寸减小，超微颗粒的能级间距变为分立能级，如果热能，电场能 或磁场能比平均的能级间距还小时，超微颗粒就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特 性，称之为量子尺寸效应。 PPT29 例：“金属一绝缘体”转化现象： 美国Landman等人在《物理评论快报》报道，金纳米线在有氧条件下被拉伸时首次发现纳 米尺度下的“金属一绝缘体”转化现象。 假如嵌入的是氧原子，金纳米线中的金原子能和旁边的氧原子之间形成磁矩，出现磁性：金 纳米线能被拉伸得比正常情况下更长。在一定长度内，被拉伸的氧化的金纳米线仍能像纯金 纳米线一样导电，但超过这一长度它就会变成绝缘体。氧化的金纳米线轻微收缩后，又能恢 复导电性。 PPT30 (4)宏观量子隧道效应 宏观量子现象 为了区别单个电子、质子、中子等微观粒子的微观量子现象，把宏观领域出现的量子效应称 为宏观量子现象。 宏观的量子效应 微观粒子彼此结成对，形成高度有序，长程相干的状态。大量粒子的整体运动，就如同其中 一个粒子的运动一样。因为一个粒子的运动是量子化的，则这些大量粒子的运动可表现为宏活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。 PPT26-27 （3）量子尺寸效应  原子分立能级 量子化：量子力学中，某一物理量的变化不是连续的，称为量子化。各种元素都具 有自己特定的光谱线，如图所示为氢原子分立的光谱线。 氢原子能级： 可见：En+1-En=hν，用高温，电火花，电弧作用使电子跃迁，可以发光。 E3-E2对应 656.5 nm 红色光 E4-E2 对应 486.1 nm 蓝绿光 ………………………… E6-E2对应 410.2 nm 紫光 作用: 利用原子光谱，可鉴别外来天体中的元素。 PPT28 固体的能级 当大量原子构成固体时，单个分子的能级就构成能带。(金属)由于电子数目很多，能带中能 级的间距很小，因此形成连续的能带。从能带理论出发可以成功的解释大块金属，半导体， 绝缘体之间的联系和区别。 超微颗粒的能级 小尺寸系统的量子尺寸效应是指电子的能量被量子化，形成分立的电子态能级，电子在该系 统中的运动受到约束。 当能级间距大于热能 kBT、静磁能μ0μBH、静电能 eE、光子能量 hv 或超导态的凝聚能时， 这时必须要考虑量子尺寸效应，这会导致纳米微粒磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观 特性有着显著的不同。 从性质上来讲：由于尺寸减小，超微颗粒的能级间距变为分立能级，如果热能，电场能 或磁场能比平均的能级间距还小时，超微颗粒就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特 性，称之为量子尺寸效应。 PPT29 例：“金属—绝缘体”转化现象： 美国 Landman 等人在《物理评论快报》报道，金纳米线在有氧条件下被拉伸时首次发现纳 米尺度下的“金属－绝缘体”转化现象。 假如嵌入的是氧原子，金纳米线中的金原子能和旁边的氧原子之间形成磁矩，出现磁性；金 纳米线能被拉伸得比正常情况下更长。在一定长度内，被拉伸的氧化的金纳米线仍能像纯金 纳米线一样导电，但超过这一长度它就会变成绝缘体。氧化的金纳米线轻微收缩后，又能恢 复导电性。 PPT30 （4）宏观量子隧道效应 宏观量子现象 为了区别单个电子、质子、中子等微观粒子的微观量子现象，把宏观领域出现的量子效应称 为宏观量子现象。 宏观的量子效应 微观粒子彼此结成对，形成高度有序，长程相干的状态。大量粒子的整体运动，就如同其中 一个粒子的运动一样。因为一个粒子的运动是量子化的，则这些大量粒子的运动可表现为宏