納米科技研究現狀及發展趨勢論文

人在實驗室中成功地製備了超晶格和量子阱，並觀察到了許多全新的物理效應，使超晶格和量子阱這一人工低維物理體系在以後的二十多年中成爲半導體物理和理論物理中最熱門的研宄領域在該領域持續不斷的研宄導致了0維量子點或人工原子觀念的出現及其各種理論和實驗處理法。在將來對納米粒子物理特性作深入的理論研究時，有些對量子點的理論處理方法必定可以移植使用。

1981年3月ig和er在瑞士蘇黎世IBM研究實驗室中研製成了掃描隧道電子顯微鏡,開闢了一條在原子水平研究物質表面原子和分子結構以及和電子行爲相關的物理、化學性質的全新途徑。STM以前所未有的“超能力”延長了人類的“手”和“眼”，使人類能直接按自己的意願操縱和觀察原子。1990年在美國加州IBM公司的實驗室中Eiger等科學家採用STM成功地在長和寬不超過一個病毒（~100nm)的範圍內按自己的意志寫出了當時世界上最小的公司名稱“mM”3個字母(見圖1)首次實現了man所預言的人類對原子的直接的任意操縱。

這些發展導致在科學研究領域中誕生了一門名爲納米科技的以0.1~100nm長度範圍中的物質的結構、特性、現象和應用爲研究對象的分支學科,納米科技的最終目標是直接以原子、分子、原子簇等爲基本構件設計和製造具有特定性質的產品。1993年mie等人用STM,在溫度爲4K和超高真空條件下，對在清潔的Cu(111)面上由48個Fe原子圍成的半徑爲7.13nm的量子圍欄中的電子態進行了直接測量。實現了對原來停留在概念上的量子力學中定態波函數的觀測，從實驗上證實了量子力學中重要的物理量一波函數一是物理實在而不是理論假設。由此可見，量子隧道效應支援了STM,STM反過來又證實了量子力學中波函數的物理實在性。基礎理論和先進技術間的密不可分的關係在此可見一斑。

最近幾年作爲材料物理研究的熱點，納米材料研究的內涵不斷擴大，納米科技屬於多學科交叉和綜合的研究領域。其研究領域主要包括納米材料、納米電子學與器件、納米生物與醫藥、

納米檢測與表徵等方面。目前世界各發達國家對具有重要戰略意義的納米科技都給以足夠的重視，從戰略高度部署納米材料及其相關研究。

歸納而言，目前各國納米科技研究人員感興趣的納米研究領域大致有下面五方面：

1)科學家試圖在不改變材料化學成分的前提下，利用在納米層次上電子和原子間的相互作用受到變化因素的影響，在納米層次上重新組織物質的結構以控制物質的基本特性，如光學、電學、磁學特性和催化能力等。

2)由於在納米層次上生物系統具有整套系統的組織，科學家嘗試把人造組件和裝配系統放入細胞中，以製造出結構經過組織後的新材料，

使人類有可能模擬自然界自行組裝的特性。

3)納米組件具有很大的比表面，利用這一點M傭納米組件做理想的催化劑和吸收劑，並嘗試着在釋放電能和向人體細胞施藥方面的應用。

4)利用納米科技製造出的材料與一般材料相比，在成分不變的情況下體積大大地縮小而強度和韌性卻會有很大的提高這一特性以製造強度大的複合材料。

5)與微電子結構相比，納米結構在空間上的數量級很小，因而互動作用發生更快，利用這一特性人們嘗試着研究效率更高、性能更好的微系統。

2納米材料及其特性

納米材料體系是納米領域中的一個重要的分支學科，由於該體系奇特的物理現象及與下一代量子結構器件的聯繫，從而成爲現在科學研究熱點。納米材料是以納米尺度的物質爲基礎按一定規律構成的全新體系，它包括零維、一維、二維和三維體系。這些物質單元包括納米微粒、穩定的原子團簇或人工原子(artificialatom)、納米管、納米棒、納米絲以及納米尺寸的多孔物質。意大利科學家ani等人指出當少數粒子侷限於nm數量級時，其載流子狀態取決於它們的動能和Coulomb關聯能間的平衡。在耦合人工原子中，透過改變人工原子間的隧道效應效果和相互作用可調整兩者間的平衡，並且該系統的特性由依賴於人工原子間耦合的不同自旋組態決定[18。正如人們所知，原子有序排列可形成有自身特點相對獨立的分支。納米材料體系大致可分爲兩種:①人工納米結構組裝體系:按人類的意願，利用物理和化學方法人工地將納米尺度的物質單元組裝、排列構成零維、一維、二維和三維的納米體系，包括納米有序陣列和多孔複合體系等。②納米結構自組裝體系:透過弱的和較小方向性的非共價鍵和弱離子鍵協同作用把原子、離子或分子連接在一起構成納米材料。

在認識納米材料和納米結構時，應持打破常規看事物的態度，從結構和物性關聯這一物理直覺出發，納米材料與常規材料的不同是由於納米材料和重組納米結構的特性所決定的。在納米材料和結構中有以下一些基本物理效應，而正是它們造就了納米材料和結構的一系列不同於大塊物質的物理和化學特性。

2.1表面效應

球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，因此其比表面(表面積/體積）與直徑成反比。隨着顆粒的直徑變小，比表面會顯著增大，這表明表面原子所佔的百分比顯著增加。對直徑大於0.1^m的顆粒表面效應可忽略，當尺寸小於0.1^m時，其表面原子百分數顯著增長，這時表面效應所造成的貢獻將不可忽略。超微顆粒的表面與大型物體的表面十分不同。龐大的比表面，鍵態嚴重失配，出現許多活性中心，表面臺階和粗糙度增加，出現非化學平衡、非整數配位的化學鍵，從而導致納米體系的化學性質與化學平衡的體系有很大的差異。若用高倍率電子顯微鏡對金屬超微粒進行觀察，會發現這些顆粒並沒有固定的形態，隨着時間的變化會自動形成各種形狀，它既不同於一般固體，又不同於液體，可視作爲一種準固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子彷彿進入了“沸騰”狀態，用MD模擬Al團簇表面，圖3顯示了沸騰的表面狀態。

超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化和燃燒，即自燃甚至爆炸。若需要防止自燃則可採用表面包裹或有意識地控制氧化率，使其緩慢氧化生成一層極薄而緻密的氧化層，確保表面穩定性。另外，利用表面活性，金屬超微粒可望成爲新一代的高效催化劑和儲氧材料以及低熔點材料。目前世界上有許多研究組利用納米粒子表面效應所引起的特性，製造國防中急需的新式高能固體推進燃料。eq'ee對CdSxSe1-x(x=0.3)摻雜的SiO2的光學吸收譜以及考慮表面效應對介電特性的影響,對納米晶粒的消光係數和光學密度進行了分析。

2.2宏觀量子隧道效應

原子模型與量子力學採用能級的觀念，對各種原子具有特定光譜線這一事實作了合理的解釋:27。由無數（~1023/cm3)原子構成固體時，單獨原子的能級合併成能帶，由於電子數目很多，能帶中的能級間距S很小，從而可以看成是連續的。能帶理論成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體間的區別和聯繫[28。對介於原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，由於量子尺寸效應14],大塊材料中連續的能帶將分裂爲分立的能級。例如.導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中的電子是奇數還是偶數有關。比熱也會出現反常變化，光譜線會產生向短波方向的移動，這是量子尺寸效應的宏觀表現。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應，原有的宏觀規律已不再成立。

微觀粒子如電子具有波粒二象性，因而存在隧道效應。近年來人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，通常稱爲宏觀量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應將是未來微電子、光電子器件的基礎，或者可以說它指出了現有微電子器件進一步小型化的物理極限，當微電子器件進一步微型化時必須考慮上述的量子效應。如在製造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近波長時，電子藉助於隧道效應而溢出器件，器件便無法正常工作。經典電路的物理極限尺寸大約爲0.25nm。目前研製的量子共振隧穿晶體管是利用量子效應而製成的新一代器件。

2.3量子尺寸效應

隨着顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。一般而言，如果某種結構的某一方向的線度小於Fermi面上的deBroglie波的波長(deBroglie波的波長與材料中的電子濃度相關)，則在該方向上量子尺寸效應就極其明顯。由於納米材料尺寸小到與物理特徵量相差不多，即可與電子的deBroglie波長、超導相干波長、磁場穿透深度以及激子Bohr半徑相比擬，電子被局域於一個體積極小的納米空間，其輸運受到限制，平均自由程變得很短，電子的局域性和相干性增強。幾何線度下降使納米體系所包含的原子數大大減少，根據久保理論，電子能級間隔S大於kBT,即宏觀固體的準連續能帶消失，能量取分立值，電子結構類似於原子的分立的能級，量子尺寸效應十分顯著。同時由於粒子尺寸變小，比表面顯著增加，大的比表面使處於表面態的原子、電子與處於粒子內部的原子、電子的行爲有很大的差別。這就使得納米體系的光、熱、電、磁等物理性質與常規材料有很大的不同，即使得納米體系具有同樣材質的宏觀大塊物體不具備的新物理特性，從而產生下面一系列新奇的特性：

光學特性方面:當黃金被細分到小於光波波長的尺寸時，就失去原有的光澤而呈現黑色。事實上，所有的金屬在超細微顆粒的狀態都呈黑色。尺寸愈小，顏色愈黑。由此可見，金屬超細微顆粒對光的反射率很低，填充可低於1%，大約幾微米的厚度就能完全消失。利用這個特性可以作爲高效率的光熱、光電等變換材料，可以高效地將太陽能轉變爲熱能、電能。此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等，這一點在軍事裝備現代化方面會特別有用。

納米氧化物和氮化物在低頻條件下，介電常數e有很大的增強效應，可增大幾倍，甚至增大一個數量級。納米氧化物對紅外、微波有良好的吸收特性。當納米粒子的尺寸小到一定值時可在一定波長的光激發下發光。其物理原因大致爲當粒子的粒徑小到某一程度時，發生對稱性破缺，平移對稱性消失，從而出現發光現象。作爲微電子學的明星材料，Si表現出半導體的特性，由於Si是間接型半導體，在動量空間中導帶底和價帶頂間的直接躍遷屬於禁戒躍遷，通常情況下沒有發光現象，但當Si的尺寸達到納米級(大致爲6nm)時，在近可見光範圍內，出現較強的光致發光現象。多孔Si的發光現象也與尺度達到納米級有關。在納米Al2O3、TiO2、SiO2.Z1O2中，也觀測到在常規材料中根本觀測不到的發光現象。

波蘭物理學家k利用兩相互同步的脈衝YAG:Nd激光器和N脈衝激光器，在尺度爲10至20nm的非晶SiC中觀察到了PISHG非線性光學現象[38,且發現隨N脈衝激光器功率增加，PISHG輸出信號增加並在N脈衝激光器的光子通量爲6GW/cm2時達到其最大值，此時二階非線性光學系數爲1.2pm/V，PISHG輸出信號隨試樣的溫度下降而增加。他同時也對PISHG的時間依賴性進行了測量，分析表明納米SiC六角結構在PISHG現象中起了關鍵的作用。俄國lis等人考慮納米碳管的Gaussian、矩形和三角形三個不同的分佈，對納米碳管陣列的三階光學非線性係數（THG)研究發現[39存在增幅的展寬和強度的增強以及在THG譜中三聲子共振峯的紅移，且共振峯的幅度依賴於納米碳管的具體分佈。這樣人們就可以透過測量THG找出試樣中佔優勢的分佈，得出被測對象有效的結構資訊。Nishio等人對9X9Si納米線陣列的光學吸收特性研究發現，在能量低於3.4eV時光子吸收主要發生在Si納米線陣列內部區域中的Si原子，而且當表面的Si遷入到內部位置時，其對陣列的光吸收起增大作用，物理起因在於表面邊界條件引起靠近價帶頂的能級波函數被局域於Si原子中心處所致。

寬頻帶強吸收:納米粒子大的比表面導致了平均配位數下降，不飽和鍵和懸鍵增多，與常規大塊材料不同，沒有一個單一的擇優鍵振動模，而是存在一個較寬的鍵振動模的分佈。在紅外光場作用下，他們對紅外吸收的頻率也就存在一較寬的分佈，從而導致納米粒子對紅外吸收帶的寬化[41]。許多納米粒子（如ZnO,Fe2O3TiO2等)，對紫外光還有強吸收作用，它們對紫外光的吸收主要來源於它們的半導體性質，即在紫外光的照射下，電子被入射光子激發由價帶嚮導帶躍遷從而引起紫外光吸收。

藍移和紅移現象:所謂藍移即吸收邊朝短波方向移動。納米微粒的吸收帶藍移主要是由於量子尺寸效應，顆粒的尺寸下降使能隙變寬;又由於表面效應納米粒子顆粒小，大的表面張力使晶格畸變，晶格常數變小。鍵長的縮短導致納米微粒的鍵本徵振動頻率增大，使紅外吸收帶移向了高波數。在一些情況下，粒徑減小到納米級時，可觀察到光吸收帶相對粗晶材料呈現紅移現象。即吸收帶移向長波長。這是因爲光吸收帶的位置是由影響峯位的藍移因素和紅移因素共同作用所致。如前者的影響大於後者，吸收帶藍移，反之則紅移。隨着粒徑的減小，量子尺寸效應會導致吸收帶的藍移，但粒徑減小的同時，顆粒內部的內應力會增加，從而導致能帶結構的變化，電子波函數重疊加大，結果帶隙、能級間距變狹，導致電子由低能級向高能級及半導體電子由價帶嚮導帶躍遷引起的光吸收帶和吸收邊發生紅移。

量子限域效應:當半導體的粒徑r小於激子的玻爾半徑時，電子的平均自由程受小粒徑的限制，侷限在很小的範圍，空穴很容易與電子形成激子，造成電子和空穴波函數重疊，產生激子吸收帶。重疊因子隨粒徑的減小而增加，激子帶的吸收係數增加，出現激子吸收增強並且藍移，此稱爲量子限域效應：4344。增強的量子限域效應是納米半導體微粒的光學性質不同於通常半導體材料的重要原因之一。印度研究小組透過利用光聲子譜儀對由量子限域效應所引起的閃鋅礦結構的半導體CdS納米結構中的激子躍遷現象研究，指出隨着納米粒子線度減小，躍遷的起始位置發生藍移[45。erides[46等人對於納米粒子的局域吸收譜的研究表明，三維限域導致Coulomb關聯增強，譜依賴於探頭的線度。由於Coulomb關聯，作爲分辨率函數的光學峯強度會現出非單調行爲。et等人採用EELS法對III族氮化物半導體納米材料的介電特性測量表明，該方法由於有優於10nm的空間分辨率和0.35eV的能量分辨率以及基本上不受表面因素影響等優點，適合於研究局域行爲，如局域缺陷和邊界等對於介電特性的作用。rue等人最近還分析了量子限域效應對多孔Si和Si納米團簇的光學能帶隙的影響，指出了其對具體結構的依賴性。

電學和磁學特性方面:金屬納米粒子的電阻隨線度下降而增大，電阻溫度係數下降甚至出現負值;反之，原來是絕緣體的氧化物當達到納米級時，電阻反而下降，作者認爲Mott相變的概念和理論處理方法在對納米粒子的這一電學特性的研究中必有其用武之地。納米非晶化合物還存在隨測量頻率減少介電常數急劇上升的反常介電現象[50。10至25nm的鐵磁金屬微粒矯頑力比相同的宏觀材料大1000倍，而當顆粒的尺寸小於10nm時，矯頑力變爲零，表現爲超順磁性。超細微顆粒磁性與大塊材料顯著不同。利用磁性超細微顆粒具有高矯頑力的特性，人們已做成高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應用於磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等方面。利用超順磁性，人們已將磁性超細微顆粒製成用途廣泛的磁性液體。最近由n領導的美國普林斯頓NEC研究所的一研究小組基於異常磁阻(EMR)現象，成功地用Si-InSb研製出了納米級無磁磁盤讀出頭，其閱讀密度可達1Tb/in2。

熱學、力學及其他特性方面:固態物質在其形態爲大尺寸時，其熔點是固定的，超細微化後其熔點卻顯著降低，當顆粒小於10納米量級時尤其顯著。因此超細銀粉製成的導電漿料可以進行低溫燒結，此吋元件的基板不必採用耐高溫的陶瓷材料，甚至可以用塑料。採用超細銀粉漿料，可以使膜厚均勻，覆蓋面積大，既節省材料又具有高質量。通常陶瓷材料呈脆性，而由納米超細微粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因爲納米材料具有大的介面，介面的原子排列相當混亂，原子在外力的作用下很容易遷移，因此表現出很好的韌性和一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。氧化氟鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。有研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因爲它是由磷酸鈣等納米材料構成的。成納米晶粒的金屬要比傳統的粗金屬硬3至5倍。至於金屬陶瓷等複合納米材料則可在更大的範圍內改變材料的力學性質，應用前景十分寬廣。超微顆粒的量子尺寸效應還表現在超導電性、介電性能、聲學特性以及化學性能等方面。

上述特殊的物理效應以及非定域量子相干、多體關聯和非線性等效應及其由它們所造就的納米粒子和結構的一系列物理特性充分表明，納米體系的出現豐富了凝聚態物理學的研究內容，並且向凝聚態物理學提出了許多新的具有挑戰性的理論課題，爲凝聚態物理學的發展和拓展凝聚態物理學對自然界的認識層次提供了很大的機遇。隨着對納米科技研究的深入，必將促進物理理論的進一步發展和人類對周圍世界認識的'提高。

3納米材料的應用

納米材料研究是目前材料科學研究的一個熱點。納米科技被公認爲是本世紀最具前途的科學研究領域它拓寬了人類認識自然的範疇，增強了人類觀察自然和改造自然的能力使人類能夠從納米粒子這一基本結構出發，根據自己的意願設計出在自然界中本不存在的具有全新功能的新材料，爲克服材料科學研究領域中長期未能解決的問題以及爲設計具有新功能、新特性的新材料、新器件開闢了新天地，爲人類改造自然提供了極大的機遇。目前納米科技主要應用於以下幾個方面：

1)醫學、醫藥和環保領域:利用納米微粒進行了細胞分離，用純淨的納米粒子進行定位病變治療，以減少副作用等。另外，利用納米顆粒作爲載體的病變病毒誘導物已經已取得了突破性進展。研究納米技術在生命醫學上的應用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細結構及其與功能的關係，獲得生命的資訊。設想利用納米技術製造出分子機器人，在血液中循環，對身體各部位進行檢測、實施治療等。使用納米技術可使藥品生產過程愈來愈精細，並在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排序製造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更爲方便。如用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體後可以主動搜尋並攻擊癌細胞或修補病竈。利用納米材料製作功能獨特的納米膜、器件能探測到化學和生物製劑造成的污染，並能對它們進行過濾而消除污染。納米金屬氧化物粒子對生化武器可起到淨化作用，例如，用磁性氧化物做成的散播於空氣中納米粒子，在室溫下可殺死在空氣中散播的耐熱炭疽桿菌擬形體同樣也可以殺死大腸埃舍利希氏桿菌，這對戰場上軍事戰鬥人員有極大的好處，可有效地減小生化武器對他們的殺傷力。納米、微米以及介觀多孔介質也可用於空氣淨化和滅齋。納米氧化物也可以作爲光催化劑在波^385nm的光照射下對污染的空氣、水和物體表面進行淨化，圖4所示的納米碳管具有光催化淨化作用。

2)微電子和光電領域：納米電子及光電子學和技術立足於最新的物理理論和技術用全新的技術來製造新電子和光電子系統，開發物質潛在能力和處理資訊的能力，可爲資訊採集和處理能力帶來革命性變革。倘若用納米材料做電腦芯片和存儲器以及其它電子器件，如開關、傳輸線等可使電腦體積大爲減小。科學家正利用納米技術將各種電子器件微型化。ani等人發現瞭如圖5所示的目前世界上最小的具有很高靈敏度和效率的開關一分子開關。由於納米線和納米管可有效地帶電和載有激子，因而是潛在的納米電子器件和納米光電子器件的基本構件，用碳納米管可以做場效應和單電子晶體管。Park等人制作了單原子晶體管，觀測到了單原子晶體管中的單電子現象並研究了其中的Coulomb阻塞和Kondo效應，爲人們提供了另一條用化學方法制造和設計單原子器件及其中的電子態的途徑，以及在研究納米體系物理特性時重要的對單原子電子器件的測量手段。納米技術的發展，使微電子和光電子的結合更加緊密，在光電子資訊傳輸、儲存、處理、運算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術應用於現有雷達資訊處理上，也可以使其能力提高十至幾百倍，甚至可以將超高分辯率納米孔徑雷達放到衛星上進行高精度的對地偵察。

3)機械領域:X對機械零件的金屬表面用納米粉處理後可以提高機械零件的耐磨性、硬度和使用壽命。最簡單有趣的分子機械的傳動部件爲分子齒輪。圖6是直徑爲2nm的作爲納米機械傳動部件的納米碳管齒輪，該齒輪的軸是單壁納米碳管，而齒輪的齒部是與納米碳管相結合的苯分子。

4)陶瓷領域：在傳統陶瓷材料中摻入納米粒子可以克服陶瓷材料的脆性使其能像金屬一樣柔和以便加工。在此技術的關鍵是在納米陶瓷燒結過程中，不能讓納米粒子發生團聚以及有效控制納米粒子的分佈和尺度;在經濟上降低納米粒子的生產成本則有望在生產成本不高的條件下改進陶瓷材料的力學性能。研究表明摻納米氧化鈦粒子以及摻納米氧化鋁粒子的陶瓷材料具有很高的延展性,這種特性可以用晶界滑移模型來解釋。

5)化工與紡織領域：大氣中的紫外線的主圖6納米碳管齒輪。齒輪的軸是單壁納米碳管，

要波段是在300至400nm範圍內，太陽對人體齒是與納米碳管相結構的苯分子有傷害的紫外線也在此波段。研究表明,納tsare米ZnO、納米TiO2、納米SiO2、納米Al2O3等都對singlrwalled-onn-sandgearteeth^benzene

moleculesbondedontothenanotube此波段中紫外線有吸收。將納米TiO2等粉末按一定的比例摻入到化妝品中，可有效地抵抗紫外輻射。將金屬納米粒子摻到化纖製品或紙張中，又可大大地降低靜電作用。用納米材料製成的多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用。在合成纖維中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2、納米Al2O3和納米FttO3等複合粉體材料，可得到抗紫外和對人體紅外線有強吸收功能的纖維，這樣既可以屏蔽人體紅外線的輻射，在戰場上起到隱蔽作用，又可提高保暖作用，同時可以減輕衣服的重量增加戰鬥人員的有效負重能力，在改善和提高我國軍事裝備方面極有應用價值。

6)分子組裝:如何合成有一定尺寸、粒度均勻又無團聚的納米材料是需要解決的問題。基於對單原子的操作，可以實現按意願對分子組裝。軟化學和主客體模板化學方法，以及與超分子化學相結合的技術正在成爲分子組裝和裁剪的主要手段。er等人以六方液晶爲模板合成了直徑爲1至5nm的CdS納米線。也有人提出採用生物分子和自組裝合成納米晶和納米管。

納米粒子具有特別高的表面區，因此這些粒子組裝在一起時就具有很大的介面區。我們不僅要詳細瞭解這些介面的結構.而且需要詳細瞭解局部的化學性質和納米級構件與其環境之間的隔離效應與相互作用，更需要了解納米結構大小的控制、大小分佈、組合與組裝。在某些應用中，對這些參量有嚴格的要求，在其他應用中，則不太嚴格，因此必須搞清楚所研製納米材料的特殊性。同時必須重視由此製得的納米結構材料和器件的熱、化學、和結構穩定性，因爲結構穩定性在材料應用中是至關重要的因素。

4結論

以0.1~100nm長度範圍中的物質的結構、特性、現象和應用爲研究對象的納米科技，爲人類在這一小尺度範圍內提供了一個認識世界和改造世界的大舞臺。納米體系在維度上的限制使其中的電子態、元激發和各種相互作用過程表現出與大塊三維體系十分不同的特性。在納米體系中，表面、量子、非定域量子相干、多體關聯和非線性等效應都顯得至關重要，對這些新奇的物理效應和特性的研究，必使人們重新認識和定義現有的物理理論和規律，必將導致新物理概念的引入和新物理規律的建立。納米科技作爲一種最具有市場應用潛力的新興科技，其重要性和乃至徹底改變人類現有生活質量和方式的巨大潛力是不容置疑的。現在在很多方面已顯端倪。隨着對納米科技研究的深入，必將在本世紀引起一場新的工業革命，對人類的生活產生深遠的影響。