目录 1
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
9.2.5 DNA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
11.2.2 光的透射 181
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
11.2.3 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
11.5.1 减反射纳米薄膜 191
11.5.2 热反射薄膜 191
11.5 光学调制和太阳能吸收板 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
12.3.1 药物载体 204
12.3 药物和基因输送的纳米载体 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
13.1 引言 217
第13章 纳米材料在能源化工方面的应用 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