奈米材料之物理效應
奈米材料之物理效應
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當材料的尺寸進入奈米級(1~100 nm)，其材料本身便會出現以下嶄新的物理效應：
(1)小尺寸效應
指當材料隨奈米化，大小趨向奈米尺寸，導致其對光、電磁、熱力學、聲等物性展
現跟其塊材(bulk materials)時不同的效應。諸如大多數的金屬材料為之光吸收顯著增
加、矯頑力(coercive force)增加、熔點下降。
(2)表面效應
奈米微粒尺寸小，表面能高，位於表面的原子佔相當大的比例。隨著粒徑減小，表
面原子數迅速增加，這是由於粒徑小，表面積急劇變大所致。由於表面原子數增多，原
子配位不足極高的表面能，使這些表面原子具有高的活性，極不穩定，很容易與其他原
子結合。諸如一些金屬或金屬氧化物為之很容易跟其他原子結合，曝露在空氣中會吸附
氣體，並進行反應，甚而自燃。
(3)量子尺寸效應
當粒子尺寸下降到某ㄧ值時，費米能階(Fermi level)附近的電子能階由準連續變為
離散(discrete)能階的現象，以及奈米半導體微粒存在不連續的最高被佔據分子軌域，和
最低未被佔據的分子軌域能階，而使能隙變寬現象，均稱為量子尺寸效應。
(4)巨觀量子隧道效應
微觀粒子具有貫穿電位障(potential barrier)的能力，稱為隧道效應(tunneling effect)。
近年來，人們發現一些巨觀量子如微顆粒的磁化強度、量子干涉元件中的磁通量等也具
有隧道效應，稱之為巨觀量子隧道效應。
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