本书以物质的最基本的原子、分子的特性和结构为切入点，介绍了纳米材料特殊的效应和性质，包括纳米材料的比表面效应、小尺寸效应、界面效应和巨观量子效应，并介绍了纳米材料的异常特性，如光学特性、电学特性、磁学特性、敏感特性、催化化学特性。并根据纳米材料的物理和化学特性介绍了纳米材料在电子学方面、磁学方面、光学方面、生物医药及生命科学领域、能源化工方面、环保化工方面的套用以及纳米微加工技术。本书还介绍了主要的纳米测量设备和测量技术。
本书可供从事纳米材料研究与器件开发的科技人员学习参考，亦可作为大专院校高年级本科生和研究生教材。

第1章绪论1
11纳米科技的兴起与发展1
12纳米的基本定义5
13纳米材料特性研究的主要内容和意义8
参考文献11
第2章纳米材料的物理和化学特性的基础知识13
21元素和原子结构13
22分子和物质的相态18
23能级与能量22
24纳米排列和自组装29
参考文献31
第3章纳米材料的电子能态特性33
31纳米材料的电子结构33
32纳米材料中的电子关联和激发34
33电子能级的离散特性35
34局域化输运和量子隧穿40
参考文献41
第4章纳米材料的基本效应43
41量子尺寸效应43
42小尺寸效应44
43表面效应45
44巨观量子隧道效应47
45介电限域效应48
参考文献49
第5章纳米材料的物理特性51
51纳米材料的热学性能51
52纳米微粒的磁学性质52
521磁畴结构52
522超顺磁性53
523矫顽力55
524居里温度56
525磁化率57
53纳米微粒的光谱特性58
531宽频带强吸收58
532蓝移和红移现象59
533量子限域效应61
534纳米微粒的发光62
参考文献63
第6章胶体中纳米微粒的物理和化学特性65
61胶体和微粒65
62溶胶中纳米微粒的运动性质67
621扩散67
622布朗运动68
623沉降70
63溶胶的光学性质75
64溶胶的电学性质81
641电动现象81
642质点表面电荷85
643胶团结构及表面电位86
参考文献87
第7章纳米微粒的化学特性89
71吸附89
711非电解质的吸附89
712电解质吸附90
72纳米微粒的分散与团聚92
721分散92
722微粒的团聚93
73纳米微粒的表面活性和催化作用94
74光催化性能96
参考文献101
第8章纳米材料的表征和测量103
81电子显微镜和显微结构分析103
811透射电子显微镜(TEM)104
812扫描电子显微镜(SEM)106
813扫描隧道显微镜（SPM）107
814原子力显微镜（AFM）111
82纳米颗粒的表征和测量114
821颗粒的粒径和分布114
822粒径测试方法116
83颗粒表面及团聚体的表征及表面分析120
831比表面积（BET）法121
832压汞法122
833团聚係数法和瓶颈数法124
834素坯密度压力法125
835表面能谱分析126
84化学组成和晶态分析128
841化学分析法128
842特徵X射线分析法129
843原子光谱分析法130
844质谱法131
845中子活化分析132
846晶态的表征132
85振动光谱技术133
851分子的振动光谱133
852红外光谱135
853拉曼光谱137
844紫外可见吸收光谱138
参考文献140
第9章纳米材料在电子学方面的套用141
91引言141
92量子电子器件143
921高电子迁移率三极体145
922量子干涉电晶体147
923单电子电晶体（SETS）147
924碳纳米管三极体149
925DNA模板组装和在电子学中的套用150
93量子信息和量子计算机150
931量子计算机与经典计算机的区别151
932量子计算机的工作原理153
94量子计算机的样机156
参考文献157
第10章纳米材料在磁学方面的套用159
101引言159
102磁性材料在生物、医药领域的套用161
1021磁靶向製剂162
1022固定化酶163
1023磁流体热疗和磁控血管内磁性微球栓塞164
1024生物分离和提纯166
103在磁记录中的套用168
1031磁性记录与读写168
1032量子磁碟与高密度磁存储169
104在材料分离技术上的套用170
1041化工分离170
1042催化剂分离171
1043矿物分离171
105在巨磁电阻中的套用172
106纳米微晶软磁材料及套用173
107纳米磁流体及套用174
108在其他领域的套用176
参考文献177
第11章纳米材料在光学方面的套用179
111引言179
112纳米材料中的一些基本光学现象181
1121光的反射181
1122光的透射181
1123光的折射182
1124光的偏振182
1125辐射185
113光和纳米结构的相互作用185
1131光子捕获和电浆激元186
1132介电常数和极化对光学特性的影响186
1133纳米孔洞和光子188
114新型纳米光学成像188
115光学调製和太阳能吸收板191
1151减反射纳米薄膜191
1152热反射薄膜191
1153纳米结构聚合物193
116光子技术194
1161光子晶体，表面光波导和光路控制194
1162光子存储和光电脑195
参考文献196
第12章纳米材料在生物医药及生命科学领域的套用197
121引言197
122纳米生物医用材料198
1221纳米颗粒和固体生物材料198
1222纳米生物薄膜201
1223纳米複合生物材料203
123药物和基因输送的纳米载体204
1231药物载体204
1232输送基因的纳米载体207
1233导向药物209
124纳米药物输送、控释系统210
1241纳米药物输送、控释系统的特点210
1242纳米药物给药系统的发展趋势211
125纳米生物感测器212
1251纳米生物感测元212
1252纳米生物感测器件214
126纳米仿生学和纳米机器人215
参考文献216
第13章纳米材料在能源化工方面的套用217
131引言217
132纳米催化218
1321一般工业催化218
1322石油化工催化223
1323燃料（固体推进剂）催化225
133储能227
1331储氢227
1332碳纳米管储氢228
134蓄热及能源转换231
1341蓄热技术和纳米蓄热材料231
1342硅太阳能电池234
135保温节能237
参考文献241
第14章纳米材料在环保化工方面的套用243
141引言243
142抗菌材料244
1421纳米Ag抗杀菌材料245
1422纳米TiO2抗杀菌材料247
143功能涂料250
1431纳米抗老化环保複合涂料251
1432抗菌防污纳米複合涂料254
1433抗干扰及电磁禁止涂料256
144纳米材料在其他降污染方面的套用257
1441有害气体治理257
1442废水处理260
1443阻声降噪262
参考文献264
第15章纳米微加工技术267
151纳米操作工具267
1511纳米操纵器267
1512原子操纵器268
152纳米加工技术269
1521光刻技术269
1522电子束刻蚀技术271
1523分子束外延271
153自组装技术273
参考文献275