稀土纳米材料研究及应用

      稀土纳米材料的开发研究是纳米材料领域中的研究热点之一，其原因在于该材科集稀土特性和纳米特性于一体，具有非稀土纳米材料和稀土非纳米材料所不具有的综合优良特性，因而具有十分广阔的应用前景。

      稀土特性：稀土元素原子结构特殊，内层4f轨道未成对电子多、原子磁矩高；电子能级极其丰富，比周期表中所有其它元素电子能级跃迁的数目多1-3个数量级；稀土金属活泼，几乎可与所有元素发生作用，容易失去电子形成多种价态、多配位数(从3到12)的化合物，因此稀土被认为是新光源、新磁源、新能源、新材料的宝库。

      纳米材料特性：纳米材料是介于体相材料与单个原子、分子之间的一类新型材料，组成纳米材料的纳米(0.1～100nm)微粒具有下述效应，：(1)小尺寸效应。晶体周期性的边界条件被破坏；非晶态纳米微粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热等特性发生变化，如磁有序态变为磁无序态、超导相向正常转变等等。(2)表面效应。纳米粒子的粒径小，表面原子数增多，表面积和表面张力变大，原子配位不足，使纳米粒子具有很高的化学活性，容易与其它原子结合。(3)量子尺寸效应。当粒子尺寸降到某一值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级。能级间距发生分裂，必将导致纳米粒子磁、光、声、热、电以及超导电性与宏观特性有显著不同。(4)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。研究发现宏观物理量如微颗粒磁化强度，量子相干器件中的磁通量也具有隧道效应。并且，纳米材料又存在组合引起的协同效应和量子偶合效应，而且纳米材料的许多奇异性能可以通过外场进行调控。

      稀土纳米材料将稀土和纳米的特性融为一体，制备出稀土纳米粉体材料、流体材料、薄膜材料、介孔材料、块状纳米晶体材料、有机－无机复合材料以及稀土纳米改性材料等新材料，这些稀土纳米材料具有优良的光、电、磁性质、超导性、高化学活性等，在光学材料、发光材料、晶体材料、磁性材料、电池材料、电子陶瓷、工程陶瓷、催化剂等高科技领域发挥重要的作用，形成新的经济增长点。