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1、20世紀(jì)80年代納米科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)標(biāo)志著人類能夠能動(dòng)地改造自然的能力已延伸至原子、分子水平，標(biāo)志著科學(xué)技術(shù)水平已經(jīng)入一個(gè)新的時(shí)代，也標(biāo)志著人類文明從“毫米文明”、“微米文明”已邁向了“納米文明”的時(shí)代。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將有力的推動(dòng)信息、材料、能源、生命、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、國防等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新將導(dǎo)致21世紀(jì)一次新技術(shù)革命。1220年美國巴的摩爾召開了第一屆納米科技會(huì)議，把國際上采用的0.1—100nm的加工技術(shù)的公差作為納米技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了

2、定義。會(huì)議正式提出了一系列與納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米機(jī)械學(xué)相關(guān)的術(shù)語及概念。從此以后，這些術(shù)語被廣泛應(yīng)用于各類相關(guān)的國際學(xué)術(shù)會(huì)議、研究工作、工程應(yīng)用的報(bào)告、文獻(xiàn)及協(xié)議書等。納米材料的基本定義是該材料的基本單元至少有一維的尺寸在1—100nm范圍內(nèi)。納米材料的基本單元按維數(shù)可分為四類：①零維，指空間三維尺度均在納米尺度，存在的材料如納米尺度顆粒、原子團(tuán)簇等；②一維，指在三維空間中有二維處于納米尺度，存在的材料如納米絲、納米

3、管、納米棒等；③二維，指在空間中有一維在納米尺度，存在的材料如超薄膜、多層膜、超晶格材料等；④三維，指在三維空間中含有上述材料的塊體，存在的材料如納米陶瓷等。1納米材料基本單元的結(jié)構(gòu)納米材料基本單元的結(jié)構(gòu)1.1原子團(tuán)簇原子團(tuán)簇原子團(tuán)簇是一類新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物種。有幾個(gè)乃至幾百個(gè)原子形成的聚集體，去顆?！?nm。原子團(tuán)簇都是以原子的聚集為特征，但其形狀可以使多種多樣的。一般來說，它們尚未形成規(guī)整的晶體，除了惰性氣體外，它們都是以化學(xué)鍵緊密結(jié)合

4、的晶體，因此原子團(tuán)簇既與具有特定大小和形狀的分子，且分子間以弱的結(jié)合力結(jié)合起來的松散的分子團(tuán)簇不同，也與周期性很強(qiáng)的晶體不同。原子團(tuán)簇可分為一元原子團(tuán)簇、二元原子團(tuán)簇、多元原子團(tuán)簇以及原子團(tuán)簇化合物。絕大多數(shù)原子團(tuán)簇的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都難以確定，但其從形貌來說確認(rèn)的有線狀、層狀、管狀、洋蔥狀、骨架狀、球狀等。1.2納米微粒納米微粒納米微粒是指材料的顆粒尺寸為納米量級(jí)的超細(xì)微粒，它的尺寸大于原子簇（通常，把僅包含幾個(gè)到數(shù)百個(gè)原子或尺度小于1nm的

5、粒子稱為“簇”），小物理基礎(chǔ)。1.4碳納米管、納米棒、納米線和納米絲碳納米管、納米棒、納米線和納米絲需要采用高分辨路電鏡技術(shù)才能對(duì)碳納米管的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察研究表明，多層納米碳管一般有幾個(gè)到幾十個(gè)單壁碳納米管同軸構(gòu)成，管間距為0.34nm左右，這相當(dāng)于石墨（0002）面間距。碳納米管的直徑為零點(diǎn)幾至幾十納米，每個(gè)單壁管側(cè)面有碳原子六邊形構(gòu)成，長度一般為幾十納米至微米級(jí)，兩端有碳原子的五邊形封頂。碳納米管一般以納米線或納米棒的形式存在，復(fù)

6、合納米材料相關(guān)的定義，即準(zhǔn)一維實(shí)心的納米材料是指在兩維方向上位納米尺度，而在長度上比其他兩維方向上的尺度大得多，甚至為宏觀量。一般來講這種材料的縱橫比（長度與直徑的比率）小的叫納米棒，縱橫比大的陳祚納米絲，至今尚無納米絲與納米棒之間的嚴(yán)格區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)。1.5納米薄膜納米薄膜作為一個(gè)規(guī)則排列的納米薄膜其表面的晶體結(jié)構(gòu)可以用TLK模型來描述，該模型認(rèn)為表面是由低密勒指數(shù)基層的平臺(tái)（terrace）和單原子高度的棱階（ledge）組成，在棱階上還

7、有若干彎結(jié)（kink）位置。在形成納米薄膜的過程中入射到固體表面的原子可以停留在彎結(jié)上，棱階上或基底平臺(tái)上，成為吸附原子，然后被吸附在表面上的原子可以通過表面以擴(kuò)散的形式從一個(gè)位置遷移到另一個(gè)位置，可以近似的認(rèn)為對(duì)表面原子的束縛能與最近鄰和次近鄰的原子數(shù)成正比，所以在棱階上附著的原子要比在基底平臺(tái)上附著的原子鍵合的更牢固。在平衡時(shí)，這些不同狀態(tài)的表面原子都有一定的濃度，其中，束縛能最大的位置上的附著原子的濃度最大，而在基底平臺(tái)上附著的原