1.3. 纳米材料的应用

1.3.1. 纳米微机械和机器人

纳米微机械和机器人是十分引人关注的研究方向。在纳米生物和纳米生物零部件的研制中，用原子和分子直接组装成纳米机器，不但其速度和效率比现有机器大大提高，而且其应用范围之广、功能之特殊、污染程度之低是现有机器所无法比拟的。

1.3.2. 纳米粒子的生物应用

纳米技术的一个重要分支是纳米生物技术。纳米生物技术包括：(1)纳米机构的利用，作为生物和/或医学中高精密的机器或材料；(2)生物分子组装纳米尺度结构的利用。例如胶质纳米晶的一个重要生物应用：分子识别。

1.3.3. 带隙工程量子器件

基于Ⅲ-Ⅴ族半导体活性区域的单一或多层量子阱激光器已有二十多年的广泛研究基础。与规则双异质结激光器相比，量子阱激光器提供改进的性能，具有更低的阈值电流和更窄的光谱宽度。量子阱具备独立改变能类、覆层成分和宽度的可能性，因此可单独确定光学限制和电输入。

控制波长的关键参数是点的尺寸。大尺寸点发出比小尺寸点更长的波长。量子点异质结构通常是利用分子束外延技术、以层-岛或Stranski-Krastanov生长模式，在应变异质外延生长的初期阶段合成得到。

1.3.4. 碳纳米管发射器

碳纳米管具有高纵横比和小曲率半径，其优异的化学稳定性和机械强度场是场发射器应用的优势。Rinzle等证实了单个多壁纳米管的激光辐射诱导电子场发射。虽然由于非常小的尺寸而使单个管的发射电流收到限制，但垂直于电极的纳米管阵列能够构成一个有效的场发射器。

1.3.5. 纳米材料的能源应用

纳米材料[6]在清洁和可持续能源产业表现出美好前景。例如，光化学电池，通常也称为光伏电池或太阳能电池[7-10]，强调从太阳能向电能的高转化效率需求；锂离子充电电池质量轻、效能高，且可作为笔记本电脑。数码相机和便携式手机的可在充电能源。此外,它还被广泛研究应用于电动汽车(EVs)和混合动力汽车(HEVs)的能量供应；储氢在氢能科技中具有重要意义。物理吸附和化学吸附是纳米材料储氢[11]的两个基本机制。在物理吸附中，氢分子被强制浸入到具有大比表面积的纳米材料中，如介孔材料。氢气在冷却时被捕获到腔体中，加热时释放出来。在化学吸附中，氢分子与储氢材料如氢元素构成的复杂氰化物以化学键结合。

1.4. 纳米材料的制备方法

自20世纪初，许多物理学家开始考虑一件事情，就是如何制备金属纳米微粒，其中最早研究出制备金属纳米微粒的方法是蒸发法。其原理是使物质处于惰性气体（或不活泼气体）中，然后加热蒸发，再冷凝形成极小的纳米微粒并沉积在基底上。文献综述

近年来，制备出接近理想的纳米粒子成为人们追求的目标，因而开发出了各种制备纳米粒子的技术。其中由激光技术、电子束技术、等离子技术和离子束技术所制备的纳米微粒是一系列具有高质量的粒子。然而，这些制备技术也同样面临一个严重的问题，就是难以实现工业化。

到目前为止，制备各类纳米粒子的技术应运而生。可以根据实际的要求和范围，选择合适的物理、化学以及其它综合性方法来制备纳米粒子，以满足人们不同的需求。通常的物理方法主要涉及几个物理过程，如蒸发、凝固、熔融形变等。化学方法制备纳米粒子通常包含着基本的化学反应。综合方法制备纳米粒子时通常要施加一定的物理手段来保证化学反应的顺利进行。