文档介绍：973计划2005-2006年纳米材料和纳米结构的性能与应用
973计划2005-2006年纳米材料和纳米结构的性能与应用
项目名称: 纳米材料和纳米结构的性能与应用基础
首席科学家: 解思深中国科学院物理研究所
起止年限:
依托部门: 中国科学院
一、研究内容
本项目拟解决的关键科学问题是:纳米材料和纳米结构的可控生长是纳米材料与纳米结构研
究中的基本问题之一。本项目拟从研究可控生长的条件及生长动力学出发,总结基本实验规
律及纳米尺度下物质和能量的输运的规律和理论模型,实现纳米材料生长中尺寸、形状、方
向、位置及结构的控制。纳米体系中的尺寸效应、表面与界面、电子相干性是纳米材料与纳
米结构研究中的另一基本问题。
本项目拟研究纳米材料中的发光行为、电子的量子输运、纳米复合体系的磁性及其它量子相
干效应、位错与界面的交互作用、纳米材料在外场中的响应,以及它们与电子、声子等元激
发的基态和激发态的关系。得到经验规律,提出理论模型,实现对纳米材料与结构的性能调
控,揭示纳米材料的优异性能。在纳米材料可控制备和结构性能关系研究的基础上,探索纳
米材料与纳米结构在制造业、信息技术、能源、环境、健康医疗、生物技术和国家安全等领
域中的应用。本项目拟探索若干种关键的纳米材料和纳米结构,在场发射平板显示、光电器
件、传感器的应用,并发展高强、高导热、高导电等实用纳米材料和纳米结构。具体的科学
问题分解为以下三个方面:
(一)纳米材料和纳米结构的生长动力学及可控生长
1、纳米材料的物相、结构和形状的可控生长及机理
2、纳米超结构(核壳、异质、同质异性结构、有序阵列等)的设计与合成
3、金属材料结构纳米化的动力学过程
4、纳米氮化物和碳化物材料的可控制备和应用探索
5、与标准的半导体制备环境相兼容的纳米管/纳米线制备技术
(二)纳米材料和纳米结构中的结构-性能关系的新规律及其演化
1、一维纳米材料中的电输运和热导行为及其器件设计、制备中的基本问题
2、纳米结构对磁熵变、居里温度及磁电阻的调控规律
3、金属及其合金纳米结构的综合力学和电学性能
4、纳米体系的热力学及纳米材料的结构演化规律及稳定性
5、纳米异质结构及阵列的表、界面结构和环境(气氛、外场)对性能的影响
6、研究电极材料与电极结构纳米化对离子、电子传输动力学的影响
(三)纳米材料和纳米结构优异性质的应用
1、一维纳米材料为基的原理型量子器件的探索
2、纳米材料在场发射器件中的应用和性能提高
3、高强、高导热、高导电等纳米材料和纳米结构的应用探索
4、纳米复合磁性材料在磁致冷和磁传感领域中的可能应用
5、通过比表面的调控提升金属-空气电池容量、功率与寿命
本项目的主要研究内容
(一)纳米材料合成方法探索及可控生长研究
1、系统研究纳米材料合成及可控生长的热力学和动力学过程,寻找有利的纳米材料合成与
生长的工艺条件。由经验规律导出纳米尺度下影响生长过程的热力学和统计物理的规律,从
理论上对热力学和动力学控制纳米材料合成生长进行诠释,发展无机纳米材料制备技术和研
究其形成机理,以期实现纳米材料的可控合成与生长。
2、探索“自下而上”制备纳米材料的新途径。以溶剂热和复合溶剂热合成为主要方法,发