纳米与生物技术论文.doc

纳米与生物技术论文.doc纳米与生物技术论文磁性纳米材料的特性研究及应用前景班级:地质1001姓名:李梦萍学号:10016121磁性纳米材料的特性研究及应用前景李梦萍(屮国石油大学地球科学与技术学院地质1001)摘要:随着纳米技术的发展,磁性纳米材料作为一种新兴的纳米材料逐渐受到人们的重视。磁性纳米材料不仅具有纳米材料特有的四种特性,即:表而效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,而且结合了磁性材料的特点,使其具有一些更为特殊的性质,如单磁畴,高矫顽力,低居里温度,超顺磁效应等。磁性纳米颗粒因有良好的生物相容性和活性功能团,以及超顺磁性、比表面积大的特点,在生物、医药、材料、工业等方面具有很好的应用前景。关键词:ano-materialCiMengping(EarthScienceandTecfinofogyinstituteofCtiinaVniversityof(petroleum,g^ofogy1001)AbstracWitfitfiedevelopmentofnanotecfinoCogy,ano-materiaCsasanew ofnano-materiaCsgraduallygetattentionafpeopfe・[ic%ano-materia[notonlyhasfouruniquecharacteristicsofnano-materiaCs,namely:surfaceeffect,smallsizeeffect,andmacroscopicquantumtunneRngeffectofquantumsizeeffects,icmaterials,giveitsomemorespecialcharacters,icdomain,higfi-coercwity,CowCurietemperature,Super(^pati6iRtyandreactivefunctionalgroups,aswe[ism,[[widelydevetopintheareasof6iotecfino[ogy,:ic^N'ano-haracterstheouttoo^ofapplication广义地说,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(-lOOnm)或由他们作为基本单元构成的材料。其有四个特性:表面效应这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时,微粒包含4000个原子,表面原子占40%;粒子直径为1纳米时,微粒包含有30个原子,表而原子占99%O主要原因就在十直径减少,表面原子数量增多。小尺寸效应当纳米微粒尺寸与光波波长,传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,从而使其声、光、电、磁,热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如,铜颗粒达到纳米尺寸吋就变得不能导电;绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。量子尺寸效应当粒子的尺寸达到纳米量级时,费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时,会出现纳米材料的量子效应,从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应,它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化,这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。磁性纳米材料在材料科学中是一种新型的科技,其实,它已广泛存在与生物体中,1975年发现的向磁性细菌…体内有一排磁性纳米粒子;蜜蜂腹部也存在磁性纳米颗粒;人类大脑中平均含有20微克(约500万粒)的磁性纳米粒子;石鳖齿舌中含有大量一维纳米磁性丝等。而磁性纳米材料有与普通纳米材料不同之处,关键在于其磁性的变化。一、磁性纳米材料的特性单磁畴尺寸:块状磁性材料因交换作用能,磁各向异性能而导致磁矩平行排列在其易轴方向,但这将导致很强的退磁能。尺寸R越大,退磁能越高,为降低能量,材料必然分裂成磁畴,但在两个畴之间的畴壁过渡区,磁矩必然偏离易轴,相邻磁矩也不再平行,由此产生的畴壁能将介入总能量的平衡。当粒子尺寸R很小吋,畴壁能相对于退磁能更严重,没有必耍再分磁畴,就形成了单畴粒子。纳米磁性材料拥有易磁化轴,外有磁场的介入,就有可能使粒子沿着易磁化轴的方向聚集、融合、生长(如图2)。图2纳米磁性材料的易磁化轴当温度低丁居里点时,材料的磁性很难被改(a)铁磁性(b)顺磁性图3铁磁性和顺磁性示意图超顺磁性和高矫顽力:磁性材料的磁性随温度的变化而变化,变;而当温度高于居里点