0D · 三个方向受限
纳米颗粒与量子点
尺寸决定颜色与能级。从催化用的贵金属颗粒，到显示屏里的 CdSe、InP 量子点。
Au NPs量子点C₆₀
拖动滑块，从一米一路缩小到原子。纳米区间（1–100 nm）会被高亮——在那里，物质的规则开始改写。
最常用的分类方式，是看材料有几个方向被限制在纳米尺度之内。
尺寸决定颜色与能级。从催化用的贵金属颗粒，到显示屏里的 CdSe、InP 量子点。
电子沿一条“高速路”输运。碳纳米管、硅纳米线、ZnO 纳米棒都是一维结构的代表。
只有一个或几个原子厚。石墨烯、MoS₂、h-BN 与 MXene，可以像积木一样堆叠成异质结。
宏观尺寸，内部却布满纳米孔道或晶粒。MOF、COF、气凝胶与纳米晶陶瓷属于这一类。
两条最基本的物理原因，几乎解释了纳米材料的所有“反常”。
颗粒越小，处在表面的原子比例越高。表面原子配位不饱和、活性更高——这就是纳米催化剂高效的原因。
估算：球形颗粒，表面层厚度取约 0.25 nm（单原子层）。
当颗粒小于激子玻尔半径，电子能级从连续变为分立。尺寸越小、带隙越大、发光越偏蓝——同一种材料，可以发出整条彩虹。
示意：CdSe 量子点的尺寸与发射颜色。
没有单一的方法能回答所有问题。形貌、结构、成分与化学态，需要互相印证。
| 方法 | 回答的问题 | 典型分辨率 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| TEM / HRTEM | 形貌、晶格条纹、尺寸分布 | ~0.05–0.2 nm | 样品需极薄；电子束可能损伤样品 |
| SEM | 表面形貌、元素分布（配合 EDS） | ~1 nm | 不导电样品需喷金或低电压 |
| AFM | 表面起伏、二维材料层厚 | 纵向 ~0.1 nm | 针尖卷积会放大横向尺寸 |
| XRD | 晶相、晶粒尺寸（Scherrer） | 统计平均 | 非晶与超小颗粒信号弱 |
| XPS | 表面成分与化学价态 | 深度 ~5–10 nm | 只看表面；需谨慎校准结合能 |
| Raman | 碳材料缺陷、层数、应变 | 光斑 ~1 µm | 激光功率过高会加热样品 |
| DLS | 溶液中的水合粒径 | ~1 nm – 10 µm | 对少量大颗粒极其敏感 |
费曼在加州理工的演讲中设想在原子尺度上操纵物质。
Binnig 与 Rohrer 首次实现实空间的原子成像，1986 年获诺贝尔物理学奖。
Kroto、Curl 与 Smalley 发现足球状的碳分子，1996 年获诺贝尔化学奖。
饭岛澄男在电镜下观察到多壁碳纳米管，一维纳米材料研究由此爆发。
Geim 与 Novoselov 用胶带剥离出单层石墨烯，2010 年获诺贝尔物理学奖。
Drexel 大学团队从 MAX 相刻蚀得到 Ti₃C₂，二维材料家族迅速扩张。
Bawendi、Brus 与 Ekimov 因发现与合成量子点获奖，纳米材料进入显示与生物成像的日常。
“纳米材料的有趣之处，不在于它们更小，而在于小到一定程度之后，规则本身变了。” — 本站的写作初衷
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