目录
- 1 纳米粒子
- 2 形态与结构
- ▪ 界面层
- ▪ 溶剂亲和力
- ▪ 涂料
- ▪ 整个表面的扩散
- ▪ 铁磁和铁电效
- ▪ 机械性能
- ▪ 量子力学效
纳米粒子
通常被定义为的颗粒物质是1个100之间的纳米在（nm）的直径。该术语有时用于较大的颗粒，xxx500 nm，或仅在两个方向上小于100 nm的纤维和管子。在最低范围，通常将小于1 nm的金属粒子称为原子簇。
纳米颗粒通常与微粒（1-1000 µm），“细颗粒”（尺寸在100至2500 nm之间）和“粗颗粒”（范围从2500至10,000 nm）区分开，因为它们的较小尺寸会驱动非常不同的物理或化学作用特性，例如胶体特性和光学或电特性。
它们更容易受到布朗运动的影响，通常不会沉淀，就像通常被理解为1到1000 nm的胶体颗粒一样。
由于纳米粒子比可见光的波长（400-700 nm）小得多，因此无法用普通的光学显微镜看到，需要使用电子显微镜。出于同样的原因，纳米粒子在透明介质中的分散可以是透明的，而较大粒子的悬浮液通常会散射入射到其上的部分或全部可见光。纳米颗粒还容易地通过普通的过滤器，如普通陶瓷蜡烛，以便从液体中的分离需要特殊的纳滤技术。
纳米粒子的性质通常与相同物质的较大粒子的性质明显不同。由于原子的典型直径在0.15到0.6 nm之间，因此纳米颗粒材料的很大一部分位于距其表面几个原子直径之内。因此，该表面层的性能可能优于块状材料的性能。对于分散在不同组成的介质中的纳米粒子而言，此效果特别强，因为两种材料在其界面处的相互作用也变得显着。
纳米粒子在自然界广泛存在，是许多科学领域的研究对象，例如化学、物理学、地质学和生物学。处于散装材料与原子或分子结构之间的过渡时，它们经常表现出在任何规模上都未观察到的现象。它们是大气污染的重要组成部分，并且是许多工业产品（如油漆、塑料、金属、陶瓷和磁性产品）中的关键成分文章。具有特定性能的纳米颗粒的生产是纳米技术的重要分支。
通常，与大体积纳米粒子相比，纳米粒子的小尺寸导致点缺陷的浓度较低[7]，但它们确实支持各种位错，这些位错可以使用高分辨率电子显微镜观察。然而，纳米粒子表现出不同的位错力学，连同其独特的表面结构，导致其机械性能不同于散装材料。
纳米粒子的各向异性导致纳米粒子的性质发生许多变化。金、银和铂的非球形纳米粒子由于其令人着迷的光学特性而被发现具有多种应用，并且在研究领域中引起了极大兴趣。纳米棱镜的非球形几何形状导致胶体溶液具有较高的有效横截面和更深的颜色。通过在分子标记领域，生物分子测定，痕量金属检测和纳米技术应用中使用这些纳米粒子，通过调节粒子的几何形状来改变共振波长的可能性非常有趣。各向异性纳米粒子在非偏振光下显示出特定的吸收行为和随机粒子取向，从而为每个可激发轴显示出不同的共振模式。可以基于以下事实来解释该性质：在每天的基础上，这些纳米颗粒的合成领域中正在取得新进展，以高产率制备它们。
形态与结构
纳米粒子的形状多种多样，被赋予了许多非正式的名称，例如纳米球、纳米棒、纳米链、纳米星、纳米花、纳米礁、纳米晶须、纳米纤维和纳米盒。
纳米颗粒的形状可以通过本征来确定晶体习性的材料制成，或者通过围绕它们的创建，环境的例如某些面的晶体生长通过涂覆添加剂的抑制，形状的影响乳液液滴和胶束在前体制剂或周围固体基质中的孔的形状。纳米粒子的某些应用可能需要特定的形状，以及特定的尺寸或尺寸范围。
非晶颗粒通常采用球形（由于其微观结构各向同性）。
细颗粒的研究被称为麦克。
界面层
对于分散在不同成分的介质中的纳米粒子，界面层（由来自该介质的离子和分子形成，位于每个粒子表面的几个原子直径之内）可以掩盖或改变其化学和物理性质。实际上，该层可以被认为是每个纳米颗粒的组成部分。
溶剂亲和力
纳米颗粒的悬浮是可能的，因为颗粒表面与溶剂的相互作用足够强以克服密度差异，否则密度差异通常会导致材料下沉或漂浮在液体中。
涂料
纳米粒子通常会形成或接受其他物质的涂层，这与粒子的材料和周围介质都不同。即使只有一个分子的厚度，这些涂层也可以从根本上改变颗粒的性质，例如化学反应性、催化活性和悬浮稳定性。
整个表面的扩散
纳米颗粒形式的材料的高表面积允许热量，分子和离子以非常高的速率扩散到颗粒中或从颗粒中扩散出来。另一方面，小粒径使整个材料在很短的时间内就扩散达到均匀的平衡。因此，可以在较低的温度下和较短的时间范围内进行许多依赖于扩散的过程，例如烧结。
铁磁和铁电效
纳米粒子的小尺寸会影响其磁性和电学性质。例如，虽然微米范围内的铁磁材料颗粒广泛用于磁记录介质，但出于其磁化状态的稳定性，小于10 nm的铁磁材料可以在常温下由于热能而改变其状态，从而使它们成为磁化状态。不适合该应用程序。
机械性能
由于位错爬升需要空位迁移，因此纳米晶体中空位浓度的降低可能会对位错的运动产生负面影响。另外，由于存在于具有高曲率半径的小纳米颗粒中的表面应力，因此存在非常高的内部压力。这会导致晶格应变与粒子的大小成反比，也众所周知，它会阻碍位错运动，其方式与材料的工作硬化相同。例如，金纳米颗粒 是显著更难比本体材料。此外，纳米粒子中高的表面-体积比使位错更可能与粒子表面相互作用。特别地，这影响了位错源的性质，并允许位错在粒子能够繁殖之前逃逸，从而降低了位错密度，从而降低了塑性变形的程度。
量子力学效
量子力学效应对于纳米尺度的物体变得显而易见。它们包括量子限制在半导体颗粒，局部表面等离子体在一些金属颗粒和超顺磁性中的磁材料。量子点是半导体材料的纳米粒子，其足够小（通常小于10 nm或更小）以具有量化的电子能级。
量子效应是金或硅纳米粉和纳米颗粒悬浮液从深红色到黑色的原因。在由纳米颗粒组成的材料中，太阳辐射的吸收要比在连续片材的薄膜中要高得多。在太阳能光伏和太阳能热应用中，通过控制颗粒的大小、形状和材料，可以控制太阳吸收。
核-壳纳米粒子可同时支持电和磁共振，如果对共振进行了适当的设计，则与裸露的金属纳米粒子相比，将展现出全新的性能。由两种不同的金属形成核-壳结构，使核和壳之间进行能量交换，通常在上转换纳米粒子和下转换纳米粒子中发现，并引起发射波长谱的偏移。
通过引入介电层，等离激元核（金属）-壳（介电）纳米粒子通过增加散射来增强光吸收。近来，当表面等离激元位于太阳能电池的前面时，金属核-介电壳纳米颗粒在硅基板上表现出零向后散射，并且正向散射增强。
