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刚入学的时候，姨姥姥和小姨送了我一个书包。它的牌子是维尼熊的。
它的形状是正方体的，颜色是红色的。正面有两个兜，大的可以装一些书、本和铅笔盒。小的装英语卡片和纸巾。两侧分别有两个带有松紧带的小兜，左边的装水瓶，右边的装毛巾和纸巾。背面有两个宽宽的背带，我背着它觉得很舒服。书包的口是用拉索封的口，它一旦张开就像一张大嘴一样，真好玩。书包里面也有两层大的装一些较大的书和本，小的放一些小点的书。
书包就像我们的朋友一样，早晨它和我一起上学。中午它陪我一起听课，像我的同学一样。回家的时候，我背着它，书包里铅笔的声音真好听，好像在给我放音乐。可是有一天，书包突然漏了，我很难过。后来，舅舅又给我买了一个新的，我也像对待以前那个书包似的，定期给它洗澡，如果他脏了，我会马上用布擦一擦。我和它就像朋友一样。
巨人学校西罗园分校
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光阴似箭，日月如梭，转眼间已经到了21世纪。我变成了纳米医生，成为了纳米组织的一员。
今天，刘医生又把我请到了手术室。手术床上躺着一位可爱的小姑娘，看上去只有五六岁。我从她的嘴巴进去了，一路来到了她的大脑，认真的检查起来:视觉，听觉，味觉，嗅觉，味觉等功能正常。我又来到了她的心脏：每分钟血液循环速度正常，每分钟提供血液速度正常。最后来到了她的血管，看到许多白细胞，原来她得了白血病。我拿出一个小瓶子，这个瓶子是专门用来装红细胞的。我轻轻一倒，瓶子被倒空了。红细胞增多了，小妹妹的病被治好了。
今天，我一共为三十多名患者摆脱了病痛。看到他们开开心心的出院了，我比他们更开心。
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嗨，大家好！我叫书包。为了让大家认识我，先作一下自我介绍。
我穿着一身蓝白相间的皮衣，样式还挺新颖。我的衣服上还有一只活泼机灵的史努比在打高尔夫球呢。史努比有一双炯炯有神的眼睛时时刻刻盯着小主人，好像在说：“小主人，你要好好学习，要不然我就不和你做朋友啦！”。在我的身体两侧各有一个小兜儿，那是用来给小主人放水杯和杂物的。
同时我还是小主人所有学习用品的家呢：第一层是剪刀和胶水的房间；本子兄弟们的房间就是第二层；教科书们的房间才算得上是最大的呢！放再多的书也不要担心放不下。这些房间都软绵绵的，书本们在里面“睡觉”，就像躺在席梦思床上一样。
即使老师有时候不留家庭作业，小主人也天天把我带回家去。他怕我一个人在学校里会感到寂寞，因为我已经成了他学习中不可缺少的好朋友。
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摘要：本文主要研究了污染物的光催化降解原理， 进一步分析了光催化纳米材料在环境保护工作中的应用， 同时对于光催化纳米材料的应用趋势和方向也进行了必要的研究， 希望对这一工作的开展提供一定的指导作用。
工业废水和废气中都含有较多的毒害物质， 比如有机磷农药或是二氯乙烯等， 这些物质对于人体的影响都是十分明显的。传统的水处理方式， 比如吸附法、混凝法等方法在现阶段实际应用环节中仍然存在较大的困难， 效果并不理想， 所以在今后的实际发展过程中就需要不断探索和获取一种经济、合理的方式， 实现对传统方法处理后水中的残留物质进行更有效的降解。1976年， 科学家在对紫外线光照射下对纳米Ti O2进行了研究， 发现这种方式可以将难以降解的有机化合物多氯联苯脱氯进行有效降解。当前， 已经发现超过3000余种难降解的有机化合物都可以借助此种方式进行降解， 尤其是水中有机污染物浓度较低或是其他降解方式不佳的时候， 这项技术更是能发挥出前所未有的技术优势。
光催化的纳米材料采用的绝大多数都是金属氧化物或是硫化物等半导体材料， 是一种特殊的电子结构。和金属相比， 这种半导体存在明显的不连续性， 在对电子的低能价带进行填满的过程中会和空的高能导带存在明轩的禁带， 所以当二者产生的能量大于光照射的时候， 在价带上的电子就会被转移到导带上， 最终在半导体表面形成具备高活性的电子[1]。
在光催化反应中， 获取光激发所出现的空穴， 和对给体或是受体产生的作用也是有效的。所以在实际工作中为了确保光催化反应能更有效的进行， 就应该适当降低电子和空穴之间的简单复合。
传统的水处理方式中可以对污水中出现的悬浮物质或是泥沙等大颗粒的污染物进行去除， 但是对于浓度较低的可溶性物质却很难进行有效的处理， 并且由于这项工作的工作效率比较低， 花费的经济成本比较高， 所以很多时候并不能进行有效的处理。但是借助纳米材料的光催化方法， 就可以将很多难以降解而定污染物进行合理转变， 从而将原本水中的污染物转化为水分子或是二氧化碳等无污染的分子物质。
比如在对有机废水的处理环节中， 光催化纳米材料就可以将水中的绝大多数有机污染物进行转化， 使其成为无污染的物质， 比如可以将酸。表面活性剂等有机污染物进行氧化， 使其转变为水或二氧化碳等无害的物质。借助纳米材料可以的对物质表面性能进行转变， 通过这种方式对水中纳米的分散性进行优化。从而实现对光激发作用下产生的电子和空穴复合问题进行抑制， 进一步实现对催化活性的提升[2]。
再比如对无机废水的处理环节中， 由于无机物在纳米粒子表面存在明显的光化学活性， 因此光催化纳米材料后所出现的电子和空穴都可以对高氧化状态的物质进行还原， 也就是借助此种方式实现对无机物污染的有效消除。
对大气污染产生影响的主要成分就是二氧化硫、一氧化碳等物质， 这些气体如果长期存在于空气中必然会对人体的健康造成不利的影响。光催化剂可以和一些气体吸附剂进行有效结合， 从而更有效的实现对降解浓度的有效降低。
将一些对日光有相应的半导体纳米材料涂抹在墙壁或是其他合理的位置上可以形成空气清洁剂的作用， 而二氧化硫、一氧化碳等物质吸附在上面的时候， 就可以在光的作用下被转变为无害物质， 这种方式对于去除臭气的影响也是十分重要的环节[3]。纳米对于氟利昂具备较强的光催化活性， 因此将这以技术进行融合后， 可以在表面对酸性进行催化， 通过这种方式获取较高的光催化活性作用， 这对于物质稳定性的提升也将起到一定的帮助作用。
此外， 纳米技术还能对室外的气象有机污染物进行分解， 比如在紫外线的照射下， 纳米材料可以将室内装饰建材中产生的甲醛、氯乙烯等物质进行有效分解。将活性炭纤维作为重要载体的过渡金属离子中适当进行纳米材料光催化剂的融合， 通过此种方式将紫外线光照射下浓度更低的甲醛进行或降解， 但是这种技术手段对于浓度高的污染物降解效果比较差， 同时由于使用时间的增加， 最终催化剂的活性也将大大降低， 最终甚至会出现活性的完全消失。
结束语:
综上所述， 光催化纳米材料在当前环境保护中有着越来越显着的应用， 不仅可以对难处理的污染物进行有效处理， 同时还能借助自身的吸附作用对低浓度的有害物质进行分解。在当前光催化纳米技术的不断发展过程中， 环境保护工作效率和质量也必然会得到显着提升。总而言之， 当前我国环境保护工作已经受到了越来越多的影响， 甚至对人们的身体健康产生了威胁， 所以在此种背景下， 更需要加强对相关技术的研究， 不断为我国环保工作的顺利开展提供帮助作用， 实现可持续工作的顺利进行。
[1]熊玉宝.光催化纳米材料在环境保护中的应用研究[J].低碳世界， ， 58 (06) :28-29.
[2]王骞.Ti O_2光催化纳米材料在环境保护中的应用[J].鞍山师范学院学报， ， 13 (06) :17-20.
[3]于兵川， 吴洪特， 张万忠.光催化纳米材料在环境保护中的应用[J].石油化工， 2014， 36 (05) :491-495.
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我有过很多书包，各种各样的，但是只用了一两个学期就坏了。这不是我自己弄坏了的，而是因为书实在是太多了，压久了，就坏了。
记得在五年级的时候，书包里有很多乱七八糟的东西，导致我的书包重的要命。于是回家把这些乱七八糟的东西拿出来，就感觉轻多了，没那么重。第二天早上去上学，书包就轻多了，背起来也轻松。一天下来，我的作业比之前多了，放学后又背起书包。虽然是同一个书包，但感觉完全不一样，来的时候轻多了，一放学又重的跟泰山一样，书包里也挤满了东西。当我走出教室门，听到书包里一阵吵闹。
我打开书包一看，原来是书本们和其它东西在吵架呢。书本军团大队长语文书说：文具们，让开点，挤到本王了。铅笔不服气得说：为什么要让你，我们也很挤呀，又不是就你一个人挤。跟着，其它文具也起哄：就是，就是，就你挤，我们不挤啊？语文书发怒了，说：你你们这些虾兵蟹将！
听了他们的话，我不耐烦地把书包猛的一拉，背上继续走上回家的路。在路上，书包里的书本大军团和文具军团一直在吵。动来动去的，终于，书包支撑不住了，它的背带断了。后面也终于停止了争吵。以书包的命运，换来了世界终于清净。
回到家，只好跟妈妈说换了书包，还特地跟她说：买的书包一定要结实，不然又要悲剧重演了。妈妈笑了笑同意了。
这都怪老师，作业太多，不仅让学生压力大，书包都坚持不住了。哎，希望老师能少布置点作业。
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“它是我的好朋友，每个同学全都有，笔墨书本帮我拿，可我还得背它走。”猜猜这是什么？没错，就是书包！它是我形影不离的好伙伴。
我的书包无私紫色的，看上去只有两层，其实背后还有一层。书包很大，没有什么图案，只是右下角写着“nikki”下面写着“naonaomi”。我还给书包挂上一个大白的小挂件，大白看起来很可爱，那是买书包送的赠品。打开很小的第一层，里面装着我的笔袋。打开笔袋，里面有削尖脑袋的铅笔，有一肚子墨水的卡通钢笔，还有性格直爽的水笔。打开最大的第二层，里面装了很多东西：语文书、数学书、英语书、作业本……后面一层放了穿着彩衣的蜡笔、密度均匀的直尺和优柔寡断的橡皮。书包旁有两个网兜，里面放了纸巾和水壶。
本来书包很轻，但由于功课越来越多，书包也就越来越重，而我压力也会越来越大。每当我背上书包时，总是会不由自主说一句：“哎，书包，你吃得太胖啦！”
这个书包是我最好的朋友，虽然有点旧，但是它陪了我三年，我也不会丢掉它。我爱我的书包，我爱我的“老伙伴”！
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今天，我正开心地走在路上，忽然一个穿着黑色大衣的人向我跑过来。后面还有几个手袋带枪的人追着他。他不小心撞到我了，又跑开了。我看了一下我的手，发现了一个小粉球，我就想拿掉它。就发现拿不掉。嗖的一下就进了我的身体，我不管它了。
正当我要进我家公寓，楼上就掉下一个花盆，我来不及躲，忽然我的手不听使唤，就举起了起来变成了一个巨盾。我匆忙跑回家，我跟爸爸说了一下经过。我爸爸就拿来一个针管，来验我的血。验完后我爸跟我说我身体里有三亿以上的纳米机器人。
我爸继续跟我说，我身体里的机器人很不听话，想让它们听话就得往我身体了注入一种叫强力药水的东西。注入后我就听见一个声音：“我不会臣服于你的！”我跟它们打了三百个回合，忽然身后出现了一条巨龙，它说它是我爸制造的。之后我又跟它们大战了三百回合。之后我得到了机器人的认可，获得了掌控权。之后我想变什么就变什么。之后每天上学、放学都会练一练。见到小偷就抓给警察。我又想变成钢铁侠，我让纳米机器人变成纳米战神，与坏人做斗争。
之后我就变成了市民眼中的英雄。
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从小到大，我不知换了多少个书包。但至今我还清楚地记得，我的第一个书包是我六岁生日的时侯，爸爸亲自带我去挑选的――那是个非常漂亮的红书包。爸爸当时温柔地给我背上书包，笑呵呵地说：“小丫头背上大花书包上学咯，考试能考个100分咯！”我心里也美滋滋的。却年少无知，不知道爸爸对我寄托了多大的希望。
时光如梭，我渐渐地从一个什么都不懂的小丫头变成了追求时尚的中学生。班里的同学有些同学上学从来不背书包，上什么课带什么书。我觉得他们好酷啊，想想自己背着那个沉重的书包显得特别笨重也不时尚。然后我也就学着他们的样子，学着他们每天不带书包去上学。第一次甩掉了“包袱”，感觉后背上特别轻巧。
几天不背书包去上学，终有一天，爸爸发现了。便问我：“你上学怎么不背书包啊？”
“不想背。”我轻描淡写地说道。
“去上学不背书包，哪有点学生的样子……”爸爸又唠叨着。
“那书包又丑又重谁愿意背啊！都什么年代了还天天背书包，俗不俗啊！”我顶嘴。说完我抱着一本书就向学校跑去。留下爸爸在后面沉重的叹息声。
到了学校，上数学课。我才发现，早上匆匆跑出来，只带了一本书，昨晚做的试卷丢在家里了，并且什么文具都没带。我不禁自责道：“以前可从没像现在这样丢三落四的。”数学老师要讲试卷，检查同学们都写了没有。检查到我时，老师问我：“试卷呢？”我说：“丢在家了。”“没写找什么借口？下午叫你家长来！罚你出去站！”我一向是老师眼中的乖乖女，此时此刻感到特别委屈。
就在我准备出去站着的时候，一个清瘦的身影慌慌忙忙的赶来。教室门被打开了，是爸爸！他怀中抱着我的书包，身上大汗淋漓。
爸爸来不及喘两口气，便说：“这位老师，实在不好意思，我家孩子把书包丢在家里了。”
老师特别不客气地说道：“作为学生，书包都能忘了，还上什么学！”
“不好意思，实在不好意思，是我们做家长的没管好孩子，这位老师，孩子不懂事，你就再给她一次机会吧……”
我看着爸爸在那么多人面前那么恳求我的老师，我原本委屈的心情更加酸涩了。眼泪不争气的在眼眶里打转。
老师见此状，也不好再说什么。
中午回到家，我原本爸爸会劈头盖脸批评我一顿。然而并没有。他做了好多的好吃的，沙发上放着一个特别漂亮的带轮子的多功能书包。爸爸见我回来了，笑盈盈地招呼我吃饭了。然后不好意思地说：“乖女儿，早上是爸爸错了，没有考虑到你的感受，爸爸给你买了一个新书包，你会喜欢吗？”我一下子大哭起来。爸爸吓坏了，忙来安慰我。
我抱着爸爸说：“爸爸，我错了。我的书包很好，我以后都背书包去上学。爸爸，我一定好好学习！”
爸爸欣慰地笑了。
那个书包我背了很久，直到坏了也没舍得扔。因为在我心中，那不仅仅是一个简单的书包，更是爸爸对我的期盼，对我的爱！
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纳米加湿器其实是做美容的。但是我们现在学校非常流行这个玩具。它是可以喷出武器比空调还要凉快。只不过它的功率小了一点。有一次爸爸给我20元钱。我狠心的买下了它。把盒子拆开，里面是有充电器的。他是一个像胶囊一样的东西。只不过是交往的放大版。它的上层可以打开，上面可以放上水。就可以喷出雾气。喷的时间长了，脸会发白，也会感觉湿湿的。夏天没事的时候就可以喷喷，会让你感觉很凉快。感觉很凉快，在户外的时候就更实用了。
我喜欢我的纳米加湿器，因为在户外的时候可以用它来当空调吹。真希望它是太阳能的。
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我很想变成纳米医生，为人们治病，有一天，我真得变了。
那天，变成纳米医生的我被一位护士放在一个盒子里，那里全是和我一样的纳米医生，过了一会儿，我们被护士放进了一个病人的嘴巴里，我们开始执行任务了！我们手持“刀枪”直冲病人体内。我们一直冲到病人肾部，发现了病菌的“大本营”。我们口中喊着“杀呀！”边奋力杀了过去。病菌对我们做着各种鬼脸，好象在说：“来啊，谁怕你们啊！”这可把我们激怒了，举起“刀枪”一同向敌人冲去！这下可不得了，不外几分钟，敌人就被我们杀得一干二净。
忽然，我想起来了，医生让我父带个活细菌回去给他们做研究，我们在病人的体内徘徊~~找到了，我们在病人心脏后面找到了一个“滋米拉西“微生物，它会在人心脏里产卵，再让卵吸收心脏血液里的营养为生。我们不顾一切地用微型吸尘器把它们全部吸了出来。“啊，完成任务了！”我高兴地说，随后又从病人嘴巴里出来，接着我又变成了人。
这时，我忽然醒来，才知道这只是个梦，这个梦也恰是我真实的梦想：做一名为人治病的好医生。
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书包每天上学放学都在我们的背上悬挂，只要去学校上课，每个人都会背一个，红橙黄绿蓝五颜六色，然而它对生活中的每个人意义却大不相同。
对于我来说：书包是一个累赘，每天都要背着他，背的是写不完作业，就像大山压抑着我的心情，想玩却得写作业。
对于老师来说：书包是希望，是一颗颗含苞待放的希冀，是对莘莘学子的认可，是老师对学生的考量，这个不是书包，是老师的心血。每一个夜晚老师在灯下辛苦的批改着我们的作业，一点一滴的把批语认真改写，这是园丁辛勤的成果。每当看到老师对我寄以希望的目光看到作业后却叹息的摇头，就觉得自己深感愧疚，玩耍或许重要，但是老师对我寄于更要啊！
对于父母来说：书包是我的衣食住行，由于我是住校生，每周回家一次，父母总是给我带吃的带喝的，总是关注天气变化让我带衣服，最后总是询问作业写完了没，叮嘱让我不要忘记带作业去学校。每当到这些时候或许会觉得很烦，但事后想起来又觉得是父母对自己的关心，世上谁最好？那就是父母了。
书包每个人都有，即使它不大，但是涵义却包含了日常生活，包含了你忽略的爱和美好，我们应该带着它勇敢的走向未来。
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今天，我乘着时空飞船来到纳米王国，让我看到了许多许多的新鲜事。
我来到大街上，哇！这么多人呀！我的目光落在了一个卖陶瓷品的商店，琳琅满目的陶瓷品吸引了我，我走了进去，左看右看，不知道选哪一个好。就在这时，我的衣服不小心碰倒了一个陶器，那陶器落在了地上，就在我不知所措的时候，店主拾起了陶器，笑嘻嘻地说道：走路小心点呀！怎么回事？把我弄得像个丈二和尚似的，怎么会没碎呢？店主见了我的模样笑着说：怎么，你还不知道陶器为啥没碎？我摇摇头，他接着说：因为在陶瓷制品制作的过程中，掺入了一些纳米粉，制成的陶器就不容易摔碎了，而且像橡胶一样有弹性，还可以防火、防尘，色泽也很鲜艳。哦！我点了点头，心想，纳米王国的东西可真不简单呀！
好戏还在后头呢！
我走出陶瓷制品商店，来到了一条河边，我看了看河水，不由地大声尖叫起来：这是什么河呀？水竟然这么清亮，没有一点杂质。这时，一个五、六岁的姑娘走到我跟前，说：你是外星来的吧！不知道我们的河水放了一种叫超高效净水剂的东西。我更不明白了，问净水剂可以把水变得这么清亮？这不是一般的净水剂，它是添加了纳米技术做成的超高效净水剂，是专门用来做污水处理的。哎呀！纳米王国的东西都添加了纳米技术的，我怎么没有想到呢？我边说边把自己的脑袋拍了拍。
我又继续往前走，嗡什么声音？我抬头一看，竟是一架像蜜蜂大小的飞机，怎么会有这么小的飞机？难道是我们那儿小孩玩的遥控飞机？我的好奇心促使我跟踪这架飞机，不知不觉竟来到了当地的环保局，原来，这架飞机是环保局派出的检查城市卫生的飞机，这飞机到底有什么秘密呢？
就在我正弄明白这飞机秘密时，一阵悦耳的声音打断了我的思路，刘一洁，快起床了，要迟到了。是妈妈的声音！我这才睁开眼睛，原来是一场梦，我不由自主在大声叫道：纳米王国真奇妙！妈妈莫名其妙地说：这孩子怎么啦？
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人在实验室中成功地制备了超晶格和量子阱，并观察到了许多全新的物理效应，使超晶格和量子阱这一人工低维物理体系在以后的二十多年中成为半导体物理和理论物理中最热门的研宄领域在该领域持续不断的研宄导致了0维量子点或人工原子观念的出现及其各种理论和实验处理法。在将来对纳米粒子物理特性作深入的理论研究时，有些对量子点的理论处理方法必定可以移植使用。
1981年3月G.Binnig和H.Rohier在瑞士苏黎世IBM研究实验室中研制成了扫描隧道电子显微镜,开辟了一条在原子水平研究物质表面原子和分子结构以及和电子行为相关的物理、化学性质的全新途径。STM以前所未有的“超能力”延长了人类的“手”和“眼”，使人类能直接按自己的意愿操纵和观察原子。1990年在美国加州IBM公司的实验室中Eiger等科学家采用STM成功地在长和宽不超过一个病毒（~100nm)的范围内按自己的意志写出了当时世界上最小的公司名称“mM”3个字母(见图1)首次实现了R.P.Feynman所预言的人类对原子的直接的任意操纵。
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这些发展导致在科学研究领域中诞生了一门名为纳米科技的以0.1~100nm长度范围中的物质的结构、特性、现象和应用为研究对象的分支学科,纳米科技的最终目标是直接以原子、分子、原子簇等为基本构件设计和制造具有特定性质的产品。1993年M.F.Crommie等人用STM,在温度为4K和超高真空条件下，对在清洁的Cu(111)面上由48个Fe原子围成的半径为7.13nm的量子围栏中的电子态进行了直接测量。实现了对原来停留在概念上的量子力学中定态波函数的观测，从实验上证实了量子力学中重要的物理量一波函数一是物理实在而不是理论假设。由此可见，量子隧道效应支持了STM,STM反过来又证实了量子力学中波函数的物理实在性。基础理论和先进技术间的密不可分的关系在此可见一斑。
最近几年作为材料物理研究的热点，纳米材料研究的内涵不断扩大，纳米科技属于多学科交叉和综合的研究领域。其研究领域主要包括纳米材料、纳米电子学与器件、纳米生物与医药、
纳米检测与表征等方面。目前世界各发达国家对具有重要战略意义的纳米科技都给以足够的重视，从战略高度部署纳米材料及其相关研究。
归纳而言，目前各国纳米科技研究人员感兴趣的纳米研究领域大致有下面五方面：
1)科学家试图在不改变材料化学成分的前提下，利用在纳米层次上电子和原子间的相互作用受到变化因素的影响，在纳米层次上重新组织物质的结构以控制物质的基本特性，如光学、电学、磁学特性和催化能力等。
2)由于在纳米层次上生物系统具有整套系统的组织，科学家尝试把人造组件和装配系统放入细胞中，以制造出结构经过组织后的新材料，
使人类有可能模拟自然界自行组装的特性。
3)纳米组件具有很大的比表面，利用这一点M佣纳米组件做理想的催化剂和吸收剂，并尝试着在释放电能和向人体细胞施药方面的应用。
4)利用纳米科技制造出的材料与一般材料相比，在成分不变的情况下体积大大地缩小而强度和韧性却会有很大的提高这一特性以制造强度大的复合材料。
5)与微电子结构相比，纳米结构在空间上的数量级很小，因而互动作用发生更快，利用这一特性人们尝试着研究效率更高、性能更好的微系统。
纳米材料体系是纳米领域中的一个重要的分支学科，由于该体系奇特的物理现象及与下一代量子结构器件的联系，从而成为现在科学研究热点。纳米材料是以纳米尺度的物质为基础按一定规律构成的全新体系，它包括零维、一维、二维和三维体系。这些物质单元包括纳米微粒、稳定的原子团簇或人工原子(artificialatom)、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的多孔物质。意大利科学家M.Rontani等人指出当少数粒子局限于nm数量级时，其载流子状态取决于它们的动能和Coulomb关联能间的平衡。在耦合人工原子中，通过改变人工原子间的隧道效应效果和相互作用可调整两者间的平衡，并且该系统的特性由依赖于人工原子间耦合的不同自旋组态决定[18。正如人们所知，原子有序排列可形成有自身特点相对独立的分支。纳米材料体系大致可分为两种:①人工纳米结构组装体系:按人类的意愿，利用物理和化学方法人工地将纳米尺度的物质单元组装、排列构成零维、一维、二维和三维的纳米体系，包括纳米有序阵列和多孔复合体系等。②纳米结构自组装体系:通过弱的和较小方向性的非共价键和弱离子键协同作用把原子、离子或分子连接在一起构成纳米材料。
在认识纳米材料和纳米结构时，应持打破常规看事物的态度，从结构和物性关联这一物理直觉出发，纳米材料与常规材料的不同是由于纳米材料和重组纳米结构的特性所决定的。在纳米材料和结构中有以下一些基本物理效应，而正是它们造就了纳米材料和结构的一系列不同于大块物质的物理和化学特性。
球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，因此其比表面(表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒的直径变小，比表面会显著增大，这表明表面原子所占的百分比显著增加。对直径大于0.1^m的颗粒表面效应可忽略，当尺寸小于0.1^m时，其表面原子百分数显著增长，这时表面效应所造成的贡献将不可忽略。超微颗粒的表面与大型物体的表面十分不同。庞大的比表面，键态严重失配，出现许多活性中心，表面台阶和粗糙度增加，出现非化学平衡、非整数配位的化学键，从而导致纳米体系的化学性质与化学平衡的体系有很大的差异。若用高倍率电子显微镜对金属超微粒进行观察，会发现这些颗粒并没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状，它既不同于一般固体，又不同于液体，可视作为一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了“沸腾”状态，用MD模拟Al团簇表面，图3显示了沸腾的表面状态。
超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化和燃烧，即自燃甚至爆炸。若需要防止自燃则可采用表面包裹或有意识地控制氧化率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定性。另外，利用表面活性，金属超微粒可望成为新一代的高效催化剂和储氧材料以及低熔点材料。目前世界上有许多研究组利用纳米粒子表面效应所引起的特性，制造国防中急需的新式高能固体推进燃料。P.Mukheq'ee对CdSxSe1-x(x=0.3)掺杂的SiO2的光学吸收谱以及考虑表面效应对介电特性的影响,对纳米晶粒的消光系数和光学密度进行了分析。
原子模型与量子力学采用能级的观念，对各种原子具有特定光谱线这一事实作了合理的解释:27。由无数（~1023/cm3)原子构成固体时，单独原子的能级合并成能带，由于电子数目很多，能带中的能级间距S很小，从而可以看成是连续的。能带理论成功地解释了大块金属、半导体、绝缘体间的区别和联系[28。对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，由于量子尺寸效应14],大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级。例如.导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，磁矩的大小和颗粒中的电子是奇数还是偶数有关。比热也会出现反常变化，光谱线会产生向短波方向的移动，这是量子尺寸效应的宏观表现。因此，对超微颗粒在低温条件下必须考虑量子效应，原有的宏观规律已不再成立。
微观粒子如电子具有波粒二象性，因而存在隧道效应。近年来人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，通常称为宏观量子隧道效应。量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将是未来微电子、光电子器件的基础，或者可以说它指出了现有微电子器件进一步小型化的物理极限，当微电子器件进一步微型化时必须考虑上述的量子效应。如在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近波长时，电子借助于隧道效应而溢出器件，器件便无法正常工作。经典电路的物理极限尺寸大约为0.25nm。目前研制的量子共振隧穿晶体管是利用量子效应而制成的新一代器件。
随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。一般而言，如果某种结构的某一方向的线度小于Fermi面上的deBroglie波的波长(deBroglie波的波长与材料中的电子浓度相关)，则在该方向上量子尺寸效应就极其明显。由于纳米材料尺寸小到与物理特征量相差不多，即可与电子的deBroglie波长、超导相干波长、磁场穿透深度以及激子Bohr半径相比拟，电子被局域于一个体积极小的纳米空间，其输运受到限制，平均自由程变得很短，电子的局域性和相干性增强。几何线度下降使纳米体系所包含的原子数大大减少，根据久保理论，电子能级间隔S大于kBT,即宏观固体的准连续能带消失，能量取分立值，电子结构类似于原子的分立的能级，量子尺寸效应十分显著。同时由于粒子尺寸变小，比表面显著增加，大的比表面使处于表面态的原子、电子与处于粒子内部的原子、电子的行为有很大的差别。这就使得纳米体系的光、热、电、磁等物理性质与常规材料有很大的不同，即使得纳米体系具有同样材质的宏观大块物体不具备的新物理特性，从而产生下面一系列新奇的特性：
光学特性方面:当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，就失去原有的光泽而呈现黑色。事实上，所有的金属在超细微颗粒的状态都呈黑色。尺寸愈小，颜色愈黑。由此可见，金属超细微颗粒对光的反射率很低，填充可低于1%，大约几微米的厚度就能完全消失。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等变换材料，可以高效地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等，这一点在军事装备现代化方面会特别有用。
纳米氧化物和氮化物在低频条件下，介电常数e有很大的增强效应，可增大几倍，甚至增大一个数量级。纳米氧化物对红外、微波有良好的吸收特性。当纳米粒子的尺寸小到一定值时可在一定波长的光激发下发光。其物理原因大致为当粒子的粒径小到某一程度时，发生对称性破缺，平移对称性消失，从而出现发光现象。作为微电子学的明星材料，Si表现出半导体的特性，由于Si是间接型半导体，在动量空间中导带底和价带顶间的直接跃迁属于禁戒跃迁，通常情况下没有发光现象，但当Si的尺寸达到纳米级(大致为6nm)时，在近可见光范围内，出现较强的光致发光现象。多孔Si的发光现象也与尺度达到纳米级有关。在纳米Al2O3、TiO2、SiO2.Z1O2中，也观测到在常规材料中根本观测不到的发光现象。
波兰物理学家I.V.Kilyk利用两相互同步的脉冲YAG:Nd激光器和N脉冲激光器，在尺度为10至20nm的非晶SiC中观察到了PISHG非线性光学现象[38,且发现随N脉冲激光器功率增加，PISHG输出信号增加并在N脉冲激光器的光子通量为6GW/cm2时达到其最大值，此时二阶非线性光学系数为1.2pm/V，PISHG输出信号随试样的温度下降而增加。他同时也对PISHG的时间依赖性进行了测量，分析表明纳米SiC六角结构在PISHG现象中起了关键的作用。俄国VI.A.Magulis等人考虑纳米碳管的Gaussian、矩形和三角形三个不同的分布，对纳米碳管阵列的三阶光学非线性系数（THG)研究发现[39存在增幅的展宽和强度的增强以及在THG谱中三声子共振峰的红移，且共振峰的幅度依赖于纳米碳管的具体分布。这样人们就可以通过测量THG找出试样中占优势的分布，得出被测对象有效的结构信息。Nishio等人对9X9Si纳米线阵列的光学吸收特性研究发现，在能量低于3.4eV时光子吸收主要发生在Si纳米线阵列内部区域中的Si原子，而且当表面的Si迁入到内部位置时，其对阵列的光吸收起增大作用，物理起因在于表面边界条件引起靠近价带顶的能级波函数被局域于Si原子中心处所致。
宽频带强吸收:纳米粒子大的比表面导致了平均配位数下降，不饱和键和悬键增多，与常规大块材料不同，没有一个单一的择优键振动模，而是存在一个较宽的键振动模的分布。在红外光场作用下，他们对红外吸收的频率也就存在一较宽的分布，从而导致纳米粒子对红外吸收带的宽化[41]。许多纳米粒子（如ZnO,Fe2O3TiO2等)，对紫外光还有强吸收作用，它们对紫外光的吸收主要来源于它们的半导体性质，即在紫外光的照射下，电子被入射光子激发由价带向导带跃迁从而引起紫外光吸收。
蓝移和红移现象:所谓蓝移即吸收边朝短波方向移动。纳米微粒的吸收带蓝移主要是由于量子尺寸效应，颗粒的尺寸下降使能隙变宽;又由于表面效应纳米粒子颗粒小，大的表面张力使晶格畸变，晶格常数变小。键长的缩短导致纳米微粒的键本征振动频率增大，使红外吸收带移向了高波数。在一些情况下，粒径减小到纳米级时，可观察到光吸收带相对粗晶材料呈现红移现象。即吸收带移向长波长。这是因为光吸收带的位置是由影响峰位的蓝移因素和红移因素共同作用所致。如前者的影响大于后者，吸收带蓝移，反之则红移。随着粒径的减小，量子尺寸效应会导致吸收带的蓝移，但粒径减小的同时，颗粒内部的内应力会增加，从而导致能带结构的变化，电子波函数重叠加大，结果带隙、能级间距变狭，导致电子由低能级向高能级及半导体电子由价带向导带跃迁引起的光吸收带和吸收边发生红移。
量子限域效应:当半导体的粒径r小于激子的玻尔半径时，电子的平均自由程受小粒径的限制，局限在很小的范围，空穴很容易与电子形成激子，造成电子和空穴波函数重叠，产生激子吸收带。重叠因子随粒径的减小而增加，激子带的吸收系数增加，出现激子吸收增强并且蓝移，此称为量子限域效应：4344。增强的量子限域效应是纳米半导体微粒的光学性质不同于通常半导体材料的重要原因之一。印度研究小组通过利用光声子谱仪对由量子限域效应所引起的闪锌矿结构的半导体CdS纳米结构中的激子跃迁现象研究，指出随着纳米粒子线度减小，跃迁的起始位置发生蓝移[45。C.D.Simserides[46等人对于纳米粒子的局域吸收谱的研究表明，三维限域导致Coulomb关联增强，谱依赖于探头的线度。由于Coulomb关联，作为分辨率函数的光学峰强度会现出非单调行为。G.Broket等人采用EELS法对III族氮化物半导体纳米材料的介电特性测量表明，该方法由于有优于10nm的空间分辨率和0.35eV的能量分辨率以及基本上不受表面因素影响等优点，适合于研究局域行为，如局域缺陷和边界等对于介电特性的作用。C.Delerue等人最近还分析了量子限域效应对多孔Si和Si纳米团簇的光学能带隙的影响，指出了其对具体结构的依赖性。
电学和磁学特性方面:金属纳米粒子的电阻随线度下降而增大，电阻温度系数下降甚至出现负值;反之，原来是绝缘体的氧化物当达到纳米级时，电阻反而下降，作者认为Mott相变的概念和理论处理方法在对纳米粒子的这一电学特性的研究中必有其用武之地。纳米非晶化合物还存在随测量频率减少介电常数急剧上升的反常介电现象[50。10至25nm的铁磁金属微粒矫顽力比相同的宏观材料大1000倍，而当颗粒的尺寸小于10nm时，矫顽力变为零，表现为超顺磁性。超细微颗粒磁性与大块材料显著不同。利用磁性超细微颗粒具有高矫顽力的特性，人们已做成高储存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等方面。利用超顺磁性，人们已将磁性超细微颗粒制成用途广泛的磁性液体。最近由S.A.Solin领导的美国普林斯顿NEC研究所的一研究小组基于异常磁阻(EMR)现象，成功地用Si-InSb研制出了纳米级无磁磁盘读出头，其阅读密度可达1Tb/in2。
热学、力学及其他特性方面:固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后其熔点却显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤其显著。因此超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，此吋元件的基板不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可以用塑料。采用超细银粉浆料，可以使膜厚均匀，覆盖面积大，既节省材料又具有高质量。通常陶瓷材料呈脆性，而由纳米超细微粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列相当混乱，原子在外力的作用下很容易迁移，因此表现出很好的韧性和一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。氧化氟钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。有研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。成纳米晶粒的金属要比传统的粗金属硬3至5倍。至于金属陶瓷等复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，应用前景十分宽广。超微颗粒的量子尺寸效应还表现在超导电性、介电性能、声学特性以及化学性能等方面。
上述特殊的物理效应以及非定域量子相干、多体关联和非线性等效应及其由它们所造就的纳米粒子和结构的一系列物理特性充分表明，纳米体系的出现丰富了凝聚态物理学的研究内容，并且向凝聚态物理学提出了许多新的具有挑战性的理论课题，为凝聚态物理学的发展和拓展凝聚态物理学对自然界的认识层次提供了很大的机遇。随着对纳米科技研究的深入，必将促进物理理论的进一步发展和人类对周围世界认识的'提高。
纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点。纳米科技被公认为是本世纪最具前途的科学研究领域它拓宽了人类认识自然的范畴，增强了人类观察自然和改造自然的能力使人类能够从纳米粒子这一基本结构出发，根据自己的意愿设计出在自然界中本不存在的具有全新功能的新材料，为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题以及为设计具有新功能、新特性的新材料、新器件开辟了新天地，为人类改造自然提供了极大的机遇。目前纳米科技主要应用于以下几个方面：
1)医学、医药和环保领域:利用纳米微粒进行了细胞分离，用纯净的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等。另外，利用纳米颗粒作为载体的病变病毒诱导物已经已取得了突破性进展。研究纳米技术在生命医学上的应用，可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获得生命的信息。设想利用纳米技术制造出分子机器人，在血液中循环，对身体各部位进行检测、实施治疗等。使用纳米技术可使药品生产过程愈来愈精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排序制造具有特定功能的药品。纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便。如用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可以主动搜索并攻击癌细胞或修补病灶。利用纳米材料制作功能独特的纳米膜、器件能探测到化学和生物制剂造成的污染，并能对它们进行过滤而消除污染。纳米金属氧化物粒子对生化武器可起到净化作用，例如，用磁性氧化物做成的散播于空气中纳米粒子，在室温下可杀死在空气中散播的耐热炭疽杆菌拟形体同样也可以杀死大肠埃舍利希氏杆菌，这对战场上军事战斗人员有极大的好处，可有效地减小生化武器对他们的杀伤力。纳米、微米以及介观多孔介质也可用于空气净化和灭齋。纳米氧化物也可以作为光催化剂在波^385nm的光照射下对污染的空气、水和物体表面进行净化，图4所示的纳米碳管具有光催化净化作用。
2)微电子和光电领域：纳米电子及光电子学和技术立足于最新的物理理论和技术用全新的技术来制造新电子和光电子系统，开发物质潜在能力和处理信息的能力，可为信息采集和处理能力带来革命性变革。倘若用纳米材料做电脑芯片和存储器以及其它电子器件，如开关、传输线等可使电脑体积大为减小。科学家正利用纳米技术将各种电子器件微型化。V.M.Balzani等人发现了如图5所示的目前世界上最小的具有很高灵敏度和效率的开关一分子开关。由于纳米线和纳米管可有效地带电和载有激子，因而是潜在的纳米电子器件和纳米光电子器件的基本构件，用碳纳米管可以做场效应和单电子晶体管。Park等人制作了单原子晶体管，观测到了单原子晶体管中的单电子现象并研究了其中的Coulomb阻塞和Kondo效应，为人们提供了另一条用化学方法制造和设计单原子器件及其中的电子态的途径，以及在研究纳米体系物理特性时重要的对单原子电子器件的测量手段。纳米技术的发展，使微电子和光电子的结合更加紧密，在光电子信息传输、储存、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高。将纳米技术应用于现有雷达信息处理上，也可以使其能力提高十至几百倍，甚至可以将超高分辩率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。
3)机械领域:X对机械零件的金属表面用纳米粉处理后可以提高机械零件的耐磨性、硬度和使用寿命。最简单有趣的分子机械的传动部件为分子齿轮。图6是直径为2nm的作为纳米机械传动部件的纳米碳管齿轮，该齿轮的轴是单壁纳米碳管，而齿轮的齿部是与纳米碳管相结合的苯分子。
4)陶瓷领域：在传统陶瓷材料中掺入纳米粒子可以克服陶瓷材料的脆性使其能像金属一样柔和以便加工。在此技术的关键是在纳米陶瓷烧结过程中，不能让纳米粒子发生团聚以及有效控制纳米粒子的分布和尺度;在经济上降低纳米粒子的生产成本则有望在生产成本不高的条件下改进陶瓷材料的力学性能。研究表明掺纳米氧化钛粒子以及掺纳米氧化铝粒子的陶瓷材料具有很高的延展性,这种特性可以用晶界滑移模型来解释。
5)化工与纺织领域：大气中的紫外线的主图6纳米碳管齿轮。齿轮的轴是单壁纳米碳管，
要波段是在300至400nm范围内，太阳对人体齿是与纳米碳管相结构的苯分子有伤害的紫外线也在此波段。研究表明,纳Fig-6Carbonnanotuberbasedgearswithbenzeneteeth.Shaftsare米ZnO、纳米TiO2、纳米SiO2、纳米Al2O3等都对singlrwalled-onn-sandgearteeth^benzene
moleculesbondedontothenanotube此波段中紫外线有吸收。将纳米TiO2等粉末按一定的比例掺入到化妆品中，可有效地抵抗紫外辐射。将金属纳米粒子掺到化纤制品或纸张中，又可大大地降低静电作用。用纳米材料制成的多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用。在合成纤维中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2、纳米Al2O3和纳米FttO3等复合粉体材料，可得到抗紫外和对人体红外线有强吸收功能的纤维，这样既可以屏蔽人体红外线的辐射，在战场上起到隐蔽作用，又可提高保暖作用，同时可以减轻衣服的重量增加战斗人员的有效负重能力，在改善和提高我国军事装备方面极有应用价值。
6)分子组装:如何合成有一定尺寸、粒度均匀又无团聚的纳米材料是需要解决的问题。基于对单原子的操作，可以实现按意愿对分子组装。软化学和主客体模板化学方法，以及与超分子化学相结合的技术正在成为分子组装和裁剪的主要手段。R.W.Wagner等人以六方液晶为模板合成了直径为1至5nm的CdS纳米线。也有人提出采用生物分子和自组装合成纳米晶和纳米管。
纳米粒子具有特别高的表面区，因此这些粒子组装在一起时就具有很大的界面区。我们不仅要详细了解这些界面的结构.而且需要详细了解局部的化学性质和纳米级构件与其环境之间的隔离效应与相互作用，更需要了解纳米结构大小的控制、大小分布、组合与组装。在某些应用中，对这些参量有严格的要求，在其他应用中，则不太严格，因此必须搞清楚所研制纳米材料的特殊性。同时必须重视由此制得的纳米结构材料和器件的热、化学、和结构稳定性，因为结构稳定性在材料应用中是至关重要的因素。
以0.1~100nm长度范围中的物质的结构、特性、现象和应用为研究对象的纳米科技，为人类在这一小尺度范围内提供了一个认识世界和改造世界的大舞台。纳米体系在维度上的限制使其中的电子态、元激发和各种相互作用过程表现出与大块三维体系十分不同的特性。在纳米体系中，表面、量子、非定域量子相干、多体关联和非线性等效应都显得至关重要，对这些新奇的物理效应和特性的研究，必使人们重新认识和定义现有的物理理论和规律，必将导致新物理概念的引入和新物理规律的建立。纳米科技作为一种最具有市场应用潜力的新兴科技，其重要性和乃至彻底改变人类现有生活质量和方式的巨大潜力是不容置疑的。现在在很多方面已显端倪。随着对纳米科技研究的深入，必将在本世纪引起一场新的工业革命，对人类的生活产生深远的影响。
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