納米材料的特點

表面效應

表面效應是指納米微粒表面原子與總原子數之比，隨粒徑的變小而急劇增大后引起性質上的變化。納米材料的顆粒尺寸小，位于表面的原子所占的體積分數很大，產生相當大的表面能。隨著納米粒尺寸的減小，比表面積急劇加大，表面原子數及比例迅速增大。由于表面原子數增多，比表面積大，使得表面原子處于“裸露”狀態。周圍缺少相鄰的原子,原子配位數不足，存在未飽和鍵，導致了納米顆粒表面存在許多缺陷，使這些表面具有很高的活性，特別容易吸附其他原子或與其他原子發生化學反應。這種表面原子的活性不但引起納米粒子表面輸運和構型的變化，同時也引起表面電子自旋、構象、電子能譜的變化。它是納米粒子及其固體材料的*重要的效應之一。

小尺寸效應

隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產生如下一系列新奇的性質。當超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，晶體的周期性的邊界條件將被破壞；在非晶態納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減少, 磁性、內壓、光吸收、熱阻、化學活性、催化性及熔點等與普通粒子相比都有很大變化, 這就是納米粒子的小尺寸效應。納米材料之所以具有這些奇特的宏觀結構特征, 是由于在納米層次上, 物質的尺寸不大不小, 所包含的原子、分子數不多不少, 其運動速度不快不慢。而決定物質性質的正是這個層次的由有限分子組裝起來的集合體, 而不再是傳統觀念上的材料性質直接決定于原子和分子。介于物質的宏觀結構與微觀原子、分子結構之間的層次(即小尺寸效應)對材料的物性起著決定性作用。

量子尺寸效應

當粒子尺寸下降到某一值時, 金屬費米能級附近的電子能級由準連續變為離散能級的現象，納米半導體微粒存在不連續的*被占分子軌道和*低未被占分子軌道能級，能隙變寬的現象均稱為量子尺寸效應。當能級間距大于熱能、磁能、光子能量或超導態的凝聚能時，則引起能級改變、能隙變寬, 使粒子的發射能量增加，光學吸收向短波方向移動，直觀上表現為樣品顏色的變化，這些必導致納米晶體材料的光、熱、磁、聲、電等與常規材料有顯著的不同，如特異的光催化、較高的非線性光學效應等。

量子隧道效應

量子隧道效應是從量子力學的粒子具有波粒二象性的觀點出發，解釋粒子能夠穿越比總能量高的勢壘，這是一種微觀現象。微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。