纳米材料与纳米技术（杨维清）

《纳米材料与纳米技术》从“基础—性能—应用”链条出发，系统地介绍了纳米材料的基本结构、理论基础、物理性质和化学性质，概括了纳米材料的制备方法和先进分析表征手段，分析了纳米加工技术及器件的制备，着重总结了纳米材料和纳米技术在能源采集、存储与无线传感领域和在生物医学领域中的应用。 《纳米材料与纳米技术》可用作高等院校材料、能源类专业的教材，同时可作为凝聚态物理学，半导体材料与器件、环境科学、生物医学材料等多学科专业的教学和参考用书。

杨维清，博士，教授，四川省杰出青年基金获得者。2007年硕士毕业于四川大学原子与分子物理专业，主要应用密度泛函理论研究半导体材料的物理特性，毕业后到成都信息工程学院工作。2009年评为讲师，2011年博士毕业于四川大学材料学院凝聚态物理专业，并获得理学博士学位。2011年破格晋升副教授，2011年10月在电子科大电子薄膜与集成器件国家重点实验室做博士后，主要从事白光LED荧光材料的制备以及LED封装技术与理论研究工作。2013年1月2014年2月，到美国佐治亚理工学院王中林院士课题组从事纳米能源材料与微电子集成器件的博士后研究。近年来，在Advanced Materials, Nano Letters, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Advanced Energy Materials等国际著*名刊物上发表论文91篇，均为SCI刊源，16篇影响因子大于10，4篇ESI高引论文。所做的工作被美国知名网站美国国家自然基金委（NSF)、Newscientist等近10家媒体专题报道，受到法国路透社，中国科学网、中国储能网、中国网、新华网、人民网、凤凰网等多家国内外媒体关注。

第1章纳米材料的结构单元 1.1纳米材料的定义与分类 1 1.1.1纳米材料的定义 1 1.1.2纳米材料的分类 2 1.1.3纳米材料的新特性 3 1.2纳米材料的基本结构单元 5 1.2.1零维单元 5 1.2.2一维纳米结构 11 1.2.3二维纳米结构 13 习题 15 参考文献 15 第2章纳米材料的基本理论 2.1纳米材料的能带理论 17 2.1.1固体能带理论简介 17 2.1.2纳米材料的能带理论 20 2.2表面与界面效应 21 2.2.1纳米材料的表面原子 22 2.2.2纳米材料的表面能 23 2.2.3表面重构与表面态 24 2.3小尺寸效应 26 2.3.1小尺寸效应定义 27 2.3.2小尺寸效应对纳米材料性质的影响 27 2.4量子尺寸效应 31 2.4.1量子概念与能级 31 2.4.2量子尺寸效应对纳米材料性质的影响 32 2.5宏观量子隧道效应 33 2.5.1宏观量子隧道效应的定义 33 2.5.2弹道传输 33 2.5.3非弹性隧穿 34 2.6纳米材料的其他效应 35 2.6.1库仑堵塞效应 35 2.6.2介电限域效应 35 2.6.3量子限域效应 36 习题 36 参考文献 37 第3章纳米材料的物理特性 3.1纳米材料的力学性能 38 3.1.1纳米材料的弹性 39 3.1.2纳米材料的强度与硬度 40 3.1.3纳米材料的塑性 42 3.1.4纳米材料的超塑性 43 3.1.5纳米金属材料的强度与塑性 44 3.2纳米材料的热学性能 46 3.2.1纳米材料的熔点 46 3.2.2纳米材料的热导率 47 3.2.3纳米材料的比热容 48 3.2.4纳米材料的热膨胀 50 3.3纳米材料的光学性能 51 3.3.1纳米材料的光吸收 51 3.3.2纳米材料的颜色 53 3.3.3纳米材料的发光 54 3.3.4纳米材料的磁光效应 57 3.4纳米材料的电学性能 60 3.4.1纳米材料的电阻率 61 3.4.2纳米材料的热电性能 64 3.4.3纳米材料的超导性能 65 3.4.4纳米材料的介电性能 66 3.4.5纳米材料的压电性能 67 3.5纳米材料的磁学性能 68 3.5.1纳米磁性材料的磁矩 68 3.5.2纳米磁性材料的居里温度 69 3.5.3纳米磁性材料的饱和磁化强度与矫顽力 69 3.5.4纳米磁性材料的巨磁阻效应 71 习题 72 参考文献 72 第4章纳米材料的化学特性 4.1纳米材料的自组装 76 4.1.1自组装特性 77 4.1.2自组装机理 78 4.1.3自组装实例 80 4.2纳米材料的吸附特性 83 4.2.1非电解质吸附 83 4.2.2电解质吸附 84 4.3纳米材料的催化特性 85 4.3.1纳米金属催化 85 4.3.2半导体纳米颗粒的光催化 86 4.3.3纳米金属和半导体粒子的热催化 87 4.4纳米材料的晶体特性 87 4.5纳米材料的表面缺陷特性 89 4.6纳米材料的团聚特性 93 4.6.1团聚特性简介 93 4.6.2团聚动力学模型 96 习题 98 参考文献 99 第5章纳米材料的制备 5.1零维纳米材料的制备 101 5.1.1零维纳米材料制备概述 101 5.1.2典型零维纳米材料的制备 102 5.1.3微孔和介孔纳米材料的制备 108 5.2一维纳米材料的制备 112 5.2.1一维纳米材料概述 112 5.2.2典型一维碳纳米管的制备 112 5.2.3模板合成 113 5.3二维纳米薄膜的制备 115 5.3.1二维纳米薄膜概述 115 5.3.2二维纳米薄膜生长的原理 116 5.3.3二维纳米薄膜的制备方法 117 5.4纳米复合材料的制备 123 5.4.1纳米复合材料概述 123 5.4.2核壳结构材料的制备 123 5.4.3插层纳米复合材料的制备 125 5.4.4陶瓷基纳米复合材料的制备 125 5.4.5金属基纳米复合材料的制备 126 5.4.6聚合物纳米复合材料的制备 127 习题 129 参考文献 129