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2025-05-01 22:05 本頁面
【正文】 ? 這就是是 20世紀 80年代 介觀領(lǐng)域 所發(fā)現(xiàn)的極其重要的物理現(xiàn)象之一 。 ? 換句話說， 庫侖堵塞能是 前一個電子對后一個電子的庫侖排斥能 。 ? 充一個電子所做的功為： ? 對比 久保理論中取出或放入一個電子的能量~e2/d， 二者結(jié)果相似 。 ? 利用這個特性可以作為高效率的光熱 、 光電等轉(zhuǎn)換材料 ， 可以高效率地將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、 電能 ， 還可能應(yīng)用與紅外敏感元件和紅外隱身技術(shù) 。 ? 例如：光學(xué) ? 當黃金被細分到小于光波波長的尺寸時 ， 即失去了原有的富貴光澤而呈黑色 。 ? C 比熱 亦會發(fā)生反常變化 ， 與顆粒中電子是奇數(shù)還是偶數(shù)有關(guān) 。 金屬超細微粒費米面附近的電子能級變?yōu)榉至⒌哪芗?， 出現(xiàn)能隙 。 **** ? 超微顆粒的能級量子化 ? 小尺寸系統(tǒng)的 量子尺寸效應(yīng) 是指電子的能量被量子化 ， 形成分立的電子態(tài)能級 ， 電子在該系統(tǒng)中的運動受到約束 。 Cu, Pd/Al2O3 ? ② 吸附劑 （ 儲氫材料 、 碳纖維 、 碳管 、合金等載體 ） 。 納米材料的超塑性和超延展性。 鐵磁質(zhì)的居里溫度降低。 ? 利用表面活性 ， 金屬超微顆?？赏蔀樾乱淮母咝Т呋瘎┖唾A氣材料以及低熔點材料 。 ? 這種表面原子的活性不但 引起納米粒子表面原子輸運和構(gòu)型的變化 ， 同時也引起 表面電子自旋構(gòu)像和電子能譜 的變化 。 ? 下面舉例說明 納米粒子表面活性高 的原因 。 ? 在電子顯微鏡的電子束照射下 ， 表面原子仿佛進入了 “ 沸騰 ” 狀態(tài) ， 尺寸大于 10納米后才看不到這種顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性 ， 這時微粒具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài) 。 ? 顆粒細化時 ， 表面積增大 ， 需要對其做功 ， 所做的功部分轉(zhuǎn)化為 表面能 儲存在體系中 。 ? 3． 表面能 ? 由于 表層原子的狀態(tài)與本體 中不同 。 對于密堆積的納米 微粒， 殼層的原子 數(shù) 可以表示為： n 為殼層數(shù)。 ?例如 ， 粒徑為 10 nm時 ， 比表面積為 90 m2/g， ?粒徑為 5 nm時 ， 比表面積為 180 m2/g， ?粒徑下降到 2 nm時 ， 比表面積猛增到 450 m2/g ? 2. 表面原子數(shù)的增加 ? 隨著晶粒尺寸的降低 ， 表面原子所占的比例 、比表面積急劇提高 ， 使處于 表面的原子數(shù) 也急劇增加 ， 平均配位數(shù) 急劇下降 。 10納米 1納米 隨著尺寸的減小，表面積迅速增大 ? 納米粒子的 表面原子 所處的 晶體場環(huán)境及結(jié)合能 與 內(nèi)部原子 有所不同 ， 存在許多 懸空鍵 ， 具有 不飽和性質(zhì) ， 因而極易與其他原子相結(jié)合而趨于穩(wěn)定 ， 具有很高的 化學(xué)活性 。 ? 除了 能級離散外 ， 有限零點能量的發(fā)生也很重要 。 ? 在一個量子點中 ， 由于 電子在三個維度上的運動都受到限制 ， 在 k空間中只能存在離散的態(tài)(kx, ky, kz)， 相當于倒空間中的一個點 。 ? 但是這個定義不太嚴格 ， 例如包含幾個原子的團簇不能認為是量子點 。 ? GaN納米線 ? 電子在 x方向上的自由運動 ， 應(yīng)用 周期性邊界條件 的概念可以得到 平行于 kx軸的態(tài)或能級的準連續(xù)分布 。 ? Electrons in 2D system Quantum Well ? 1970年 江崎和朱兆祥 提出 量子阱和超晶格 。 Different samples of CdSe nanocrystals in toluene solution 可以進行全波段發(fā)光。 ? 例如 ， 對于 金屬量子點 ， 在 Fermi能級附近的能級間距與 ~EF/Nc呈正比 ， Nc為量子點中的電子數(shù) 。 ? 在納米晶體中 ， 塊狀晶體的平移對稱性和無限尺寸的假設(shè) 不再成立 ， 因此塊狀晶體的能級模型不能適用于納米晶 。 ? 由此式表明 ， 隨著 d值下降 ， W增加 ， 低溫下熱漲落很難改變超微粒子電中性 。 久保 亮五 ? 為了解決理論和實驗相脫離的困難 ， 久保對 小顆粒大集合體 的 電子能態(tài) 做了兩點主要假設(shè)： ? (i) 簡并費米液體假設(shè) ： ? 久保把超微粒子 靠近費米面附近的電子狀態(tài) 看作是 受尺寸限制的簡并電子氣 ， 并進一步假設(shè) 它們的能級為 準粒子態(tài)的不連續(xù)能級 ， 而 準粒子之間交互作用 可忽略不計 。 ？ 納米顆粒電子能級是什么？ ? 宏觀物體中自由電子數(shù)趨于無限多 ， 則能級間距趨向于 0， 電子處于能級連續(xù)變化的能帶上 ，表現(xiàn)在吸收光譜上為一 連續(xù)的光譜帶 ； ? 而納米晶粒所含自由電子數(shù)較少 ， 致使 δ有一定確定值 ， 電子處于分離的能級上 ， 其吸收光譜是具有 分立結(jié)構(gòu)的線狀光譜 。 由于電子和陽離子之間的不同相互作用 ， 在相同的波矢電子具有兩個不同的能量值 ， 最終在相應(yīng)的波矢的電子分布曲線中產(chǎn)生一個 帶隙 ， 如圖 。 對于尺寸為 L的金屬塊體 ， 能級間距與熱運動能 kBT相比非常小 。 ? Drude和 Lorentz提出 金屬固體的自由電子模型來解釋這個問題 。 兩個能帶之間的沒有可能的電子態(tài)的區(qū)域，稱為 禁帶 。 ? 當 N(很多 )個硅原子相互接近形成固體時 ， 隨著原子間距的減小 ， 其 最外層 3P和 3S能級 首先發(fā)生相互作用 ， 導(dǎo)致能級分裂 ， 形成 N個不同的能級 。 ? 例如 7個原子組成的系統(tǒng)原子能級分裂的情況示意圖 。 ? 簡單的說 ， 原子外層電子與其它原子的外層電子重疊將形成能帶 。 42 2 2018nmeE
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