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1．1 纳米材料 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于 10~100 个原子紧密排列在一起的尺度[2]。
1.1.1 纳米材料的发展 1861 年，随着胶体化学的建立，科学家们开始了对直径为 1~100nm 的粒子体系的研究工作。 20 世纪30年代的日本的为了军事需要而开展的“沉烟试验”，用真空蒸发法制成了世界第一批超微铅粉，但光吸收性能很不稳定。 到了 20世纪 60年代人们开始对分立的纳米粒子进行研究。 1963 年，Uyeda 用气体蒸发冷凝法制的了金属纳米微粒，并对其进行了电镜和电子衍射研究。 1984 年德国萨尔兰大学的 Gleiter 以及美国阿贡实验室的 Siegal 相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。Gleiter 将粒子直径为 6nm 的铁粒子在高真空的条件下加压成形、烧结，得到了纳米微晶体块，从而使得纳米材料的研究进入了一个新阶段[3]。 1990年7月在美国召开了第一届国际纳米科技技术会议（International Conference on Nanoscience&Technology） ，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。 从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段[4]： 源]自{751·~论\文}网·www.751com.cn/ 1990 年以前：主要是在实验室探索用不同材料（单一材料和单相材料，国际上称为纳米晶或纳米相材料）的纳米颗粒的制备方法以及如何研究评估表征纳米材料，研究它的特殊性能。 1990~1994 年：人利用纳米材料的物理和化学特性来设计以及制备纳米复合材料。 1994 年至今：以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系（纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系） 。
1.1.2 纳米材料的特性 1.1.2.1 尺寸效应 自从原子、分子概念确立后，人们已经认识到，当物质分割到比原子、分子还小时，物质的性质就会发生改变[5]。而纳米材料尺寸是达到光波波长、传导电子德布罗意波长或者超导态的相干长度或透射深度等尺寸甚至更小，使得周期性的边界条件将被破坏，产生其他不同于大尺寸物质的性质。 1.1.2.2 表面效应以及界面效应 纳米颗粒直径小，比表面积较大，颗粒表面原子数相对块体材料增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这种表面原子的活性就是表面效应。这种高活性使得无序度增加，晶体的对称性变差，因而又会出现了界面效应。较大的比表面积和小尺寸的纳米粒子，导致位于表面的原子占有相当大的比例，原子配位不足，表面原子的配位不饱和性导致大量的悬空键和不饱和键、表面能高，因而这些表面原子具有高的活性[5]。
1.1.2.3 宏观量子隧道效应 宏观量子隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应，它是从量子力学的粒子具有波粒二象性的观点出发的[6]。用此概念可以定性解释纳米镍晶粒在低温下继续保持超顺磁性现象。量子尺寸效应和宏观量子隧道效应将是未来微电子器件的基础，或者说它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限。
1.1.2.4 介电限域效应 随着纳米晶粒粒径的不断减小和比表面积不断增加，其表面状态的改变将会引起微粒性质的显著变化。例如，当在半导体纳米材料表面修饰一层某种介电常数较小的介质时，相对于裸露在半导体纳米材料周围的其他介质而言，被包覆的纳米材料中电荷载体的电力线更易穿过这层包覆膜，从而导致它与裸露纳米材料的光学性质相比发生了较大的变化，这就是介电限域效应。当纳米材料与介质的介电常数值相差较大时，使产生明显的介电限域效应。纳米材料与介质的介电常数相关越大，介电限域效应就越明显，在光学性质上就表现为明显的红移现象。同时介电限域效应越明显，吸收光谱的红移也就越大。