?脾氣暴躁、易燃易爆的納米金屬顆粒
納米材料是納米科學(xué)技術(shù)最基本的組成部分。現(xiàn)在可以用物理、化學(xué)及生物學(xué)的方法制備出只包含幾百個(gè)或幾千個(gè)原子、分子的“顆粒”。這些“顆�！钡某叽缰挥袔讉�(gè)納米。如果按照一般的經(jīng)驗(yàn)，原子與原子之間的距離為0．2納米左右�？梢怨烙�(jì)出在尺寸為1納米的立方體“顆粒”中，“立方顆粒”的每一邊上只能排列5個(gè)原子，總體可容納125個(gè)原子，但是其中98個(gè)原子在表面上。眾所周知，表面上的原子只受到來(lái)自內(nèi)部一側(cè)的原子的作用。因此，它們很容易與外界的氣體、流體甚至固體的原子發(fā)生反應(yīng)，也就是說(shuō)十分活潑。實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)如果將金屬銅或鋁做成幾個(gè)納米的顆粒，一遇到空氣就會(huì)產(chǎn)生激烈的燃燒，發(fā)生爆炸。有人認(rèn)為用納米顆粒的粉體做成火箭的固體燃料將會(huì)有更大的推力，可以用作新型火箭的固體燃料，也可用作烈性炸藥。另外，用納米金屬顆粒粉體作催化劑，可加快化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，大大地提高化工合成的產(chǎn)率。
具有晶體管開(kāi)關(guān)作用的芯片工作原理：當(dāng)柵極上加以適當(dāng)電壓時(shí)，關(guān)閉芯片電流中斷（見(jiàn)詳圖左）：當(dāng)柵極開(kāi)通時(shí)，電流流過(guò)中間的溝道（見(jiàn)詳圖右）。溝道越短開(kāi)關(guān)時(shí)閏越短運(yùn)行速度越快。
?材料世界中的大力士──納米金屬塊體
如果把金屬納米顆粒粉體制成塊狀金屬材料，它會(huì)變得十分結(jié)實(shí)，強(qiáng)度比一般金屬高十幾倍，同時(shí)又可以像橡膠一樣富于彈性。人們幻想在下一個(gè)世紀(jì)，總有一大會(huì)制造出具有如此神奇性質(zhì)的納米鋼材和納米鋁材。用這種材料制造汽車、飛機(jī)或輪船，會(huì)使它們的重量減少到1／10�？梢韵胂瘢惠v摩托車的重量會(huì)變成只有20－30公斤，一個(gè)女中學(xué)生會(huì)輕易地將它扛上樓去。
?剛?cè)岵?jì)的納米陶瓷
人們?nèi)粘?a href='http://m.yy-art.cn/rensheng/shenghuo/' target='_blank'>生活中最常用的陶甕材料具有硬而脆的特點(diǎn)。硬是說(shuō)它可以做刀具切削金屬，脆是說(shuō)它耐不住沖擊，甚至一摔就碎。陶瓷的另一長(zhǎng)處是耐高溫，在1000℃的高溫下也不變形�，F(xiàn)在，用納米陶瓷粉制成的陶瓷已經(jīng)表現(xiàn)出一定的塑性，這個(gè)問(wèn)題一巳被徹底解決，會(huì)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上大顯身手，徹底甩掉發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水套，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在更高的溫度下，汽車會(huì)跑得更快，飛機(jī)會(huì)飛得更高。納米陶瓷粉體作為涂料的添加劑已得到廣泛的應(yīng)用，這些特種涂料涂在塑料或木材上，具有防火、防塵和耐磨的性能。
?善變顏色的納米氧化物材料
氧化物納米顆粒最大的本領(lǐng)是在電場(chǎng)作用下或在光的照射下迅速改變顏色。平常人們戴的變色眼鏡含有一種光敏鹵化物材料，但是變色的速度慢。用納米氧化物材料做成的變色鏡就不一樣了。用它做成士兵防護(hù)激光槍的眼鏡是再好不過(guò)了。還有將納米氧化物材料作成廣告板，在電、光的作用下，會(huì)變得更加絢麗多彩。
?法力無(wú)邊的半導(dǎo)體納米材料
半導(dǎo)體納米材料的最大用處是可以發(fā)出各種顏色的光，可以做成超小型的激光光源。它還可以吸收太陽(yáng)光中的光能，把它們直接變成電能。這種技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)，太陽(yáng)能汽車、太陽(yáng)能住宅就會(huì)使人們居住的環(huán)境更加美麗，空氣更加清新。利用特種半導(dǎo)體納米材料使海水淡化在中東已得到應(yīng)用；半導(dǎo)體納米材料作成的各種傳感器，可靈敏的檢測(cè)出溫度、濕度和大氣成分的變化，在汽車尾氣和大氣環(huán)境保護(hù)上已得到應(yīng)用。
?納米藥物和納米保健食品
把不容易被人體吸收的藥物或食品，如維生素等作成納米粉或納米粉的懸浮液極易被吸收。如果把納米藥物做成膏藥貼在患處，藥物可以通過(guò)皮膚直接被吸收，而無(wú)須注射，省去了注射的感染。
目前，納米材料在食品、化妝品、醫(yī)藥、印刷、造紙、電子、通訊、建筑及軍事等方面都得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
被囚禁的電子和未來(lái)的電子學(xué)器件
把自由運(yùn)動(dòng)的電子囚禁在一個(gè)小的納米顆粒內(nèi)，或者在一根非常細(xì)的短金屬線內(nèi)，線的寬度只有幾個(gè)納米，會(huì)發(fā)生十分奇妙的事情。由于顆粒內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)受到限制，原來(lái)可以在費(fèi)米動(dòng)量以下連續(xù)地具有任意動(dòng)量的電子狀態(tài)，變成只能具有某些動(dòng)量值，也就是電子動(dòng)量或能量被量子化了。自由電子能量量子化的最直接的結(jié)果表現(xiàn)在，當(dāng)在金屬顆粒的兩端加上電壓，電壓合適時(shí)，金屬顆粒導(dǎo)電；而電壓不合適時(shí)，金屬顆粒不導(dǎo)電。這樣一來(lái)，原本在宏觀世界內(nèi)奉為經(jīng)典的歐姆定律在納米世界內(nèi)就不再成立了。還有一種奇怪的現(xiàn)象，當(dāng)金屬納米顆粒從外電路得到一個(gè)額外的電子時(shí)，金屬顆粒具有了負(fù)電性，它的庫(kù)侖力，足以排斥下一個(gè)電于從外電路進(jìn)人金屬顆粒內(nèi)，切斷了電流的連續(xù)性，這使得人們想到是否可以發(fā)展用一個(gè)電子來(lái)控制的電子器件，所謂單電子器件。單電于器件的尺寸很小，一旦實(shí)現(xiàn)，把它們集成起來(lái)做成電腦芯片，電腦的容量和計(jì)算速度不知要提高多少倍。然而，事情可不是像人們所設(shè)想的那么簡(jiǎn)單。起碼有兩個(gè)方面的問(wèn)題向當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。實(shí)際上，被囚禁的電子可不是那么“老實(shí)”，按照量子力學(xué)的規(guī)律，有時(shí)它可以穿過(guò)“監(jiān)獄”的“墻壁”逃逸出來(lái)，一方面在新一代芯片中似乎不用連線而相關(guān)聯(lián)在一起，當(dāng)然，需要新的設(shè)計(jì)才能使單電子器件變成集成電路。另一方面也會(huì)使芯片的動(dòng)作不可控制。歸根結(jié)底，在這一世界中電子應(yīng)被看成是“波”而不是一個(gè)粒子。所以盡管單電子器件已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室用得以實(shí)現(xiàn)，但是真是要用在工業(yè)上，還需要假以時(shí)日。
1、大塊固體材料中的電子可以自由地在固體內(nèi)運(yùn)動(dòng)電子之間相互碰撞使它們的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到熱平衡。2、在納米顆粒內(nèi)的電子數(shù)目大大地減少，所有的電子被囚禁在一個(gè)深勢(shì)阱內(nèi)，只能占據(jù)不同的能量狀態(tài)。3、庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象：納米顆粒上有了一個(gè)電子后電子的庫(kù)侖力阻擋下一個(gè)電子。只有這一電子逃逸后下一個(gè)電子才能到納米顆粒上。
電子云的波
被限制在納米尺寸的電子被“墻壁”往復(fù)發(fā)射形成的波。
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