作品介紹

益智化學(xué)


作者:劉廣定     整理日期:2021-12-29 05:04:27


  納米材料具有上述的一些物理效應(yīng),使其光、電、磁、熱、聲、力及化學(xué)等性質(zhì),有全然不同于塊材的表現(xiàn),這些特異性質(zhì)遍布于各個領(lǐng)域,幾乎是一種革命性的變化,到處令人驚異。
  納米微粒的顆粒小、表面原子多、表面能高、表面原子配位不全、活性增大,使得它的熔點、燒結(jié)溫度、結(jié)晶化溫度均比一般粉體低得很多。例如金的熔點為1064℃,但2納米的金顆粒熔點為327℃;銀的熔點為900℃,但納米銀粒在100℃就熔化了;鉛的熔點為327℃,但20納米的鉛粉,其熔點為15℃。以電子顯微鏡觀察2納米的金粒,其晶形不斷地變化,從單晶到復(fù)晶,孿晶之間連續(xù)地轉(zhuǎn)變,這像熔化又不是熔化的相變,有人便提出準(zhǔn)熔化相之觀念。
  納米顆粒的尺寸與物理相關(guān)的特征量相近時,其交互作用的納米特性就強烈地表現(xiàn)出來。以電磁波的反射為例,金屬具有導(dǎo)電的自由移動電子,亦具寬頻帶的強吸收,所以具有金屬光澤,表示出其對可見光范圍的波長有不同的吸收和反射能力;當(dāng)尺寸縮小到納米量級時,其反射率卻大為降低,像鉑納米粒子及金納米粒子的反射率分別只有1%及10%,所以都變成黑色的了。
  納米顆粒具有量子尺寸效應(yīng),其費米能階附近的能量成不連續(xù)狀態(tài),其能距和納米粒子的大小是相關(guān)的,所以其吸收電磁波的頻率亦隨之改變,控制顆粒尺寸就控制了它的吸收帶位移,因此,可用以制備一定頻寬的電磁波吸收材料,是特佳的電磁波屏蔽材料,隱形飛機(jī)即其應(yīng)用之一;旧希{米微粒與塊材相比,具有吸收頻帶寬化和強化,以及吸收頻率增高的藍(lán)位移現(xiàn)象。納米金粒就不是金黃色而是紅色的,而且可以隨大小變色就是一例。
  除了吸光及反射的變化之外,材料的發(fā)光性質(zhì)更全然改變了,一般塊材是不發(fā)光的材料,制成納米微粒后成為發(fā)光材料,硅就是最好的例子。硅是光導(dǎo)體材料的國主,雄霸天下。但遇到要發(fā)光時,就只好退避三舍,拱手讓給其他原子了,像發(fā)光二極體、半導(dǎo)體激光都是Ⅲ至Ⅴ族的天下;翌^土臉(它是灰色的)的硅,在進(jìn)入納米世界后,從暗淡無光,重新取得發(fā)光權(quán),增加了它的光彩,6納米大小的硅在室溫下可以觀察到800納米的淡淡的紅光,勉強延伸到可見光的邊緣。在多孔性的硅材料上,就確實看到紅色的光,雖然其機(jī)理仍未明確,但可能是孔洞在2納米左右所表現(xiàn)之結(jié)果,硅總算是發(fā)光成功了!當(dāng)然,要大放光彩是仍需努力的事。P12-13





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