为何单分散纳米材料或团簇可以稳定存在?(2)

      按照基本物理定义概念 ,材料比表面能以连续函数来表达，它是只与材料单位比表面积（或者粒径的平方线性关系）和自身化学键性质有关.这是从中学教材到大学研究生教育一直被研究者深信不疑的概念。但是对于纳米尺度材料，这以连续函数来表达的方式是否合适呢？对纳米材料表面能不仅仅与比表面积和化学键性质有关,而且还与纳米材料内部量子驻波储能大小相关, 这也许就是这么多年来纳米材料难以制备单分散的热力学原因。

      既然单个纳米尺度材料会由于量子隧道效应而产生相对界面上原子的外围未配对电子产生的量子隧道波, 同一种材料这两列波只是方向相反而相位相同, 虽然德布罗意波是面波,但是也可以在纳米材料结构内部中间对称位置形成驻波. 量子驻波储能的效果,导致纳米材料表面电子能级下降。这造成虽然纳米材料总体能量增高，但是局部表面电子能级反而适度降低。这是单个纳米材料单分散稳定存在的原因。虽然这也导致表观上单分散稳定态纳米材料表面电子能级离散化，但是与久保公式离散化的起源有本质不同, 久保的理论是以费米的理论为基础的，他认为是界面电子能级差, 是在纳米界面发生的离散，我们的观点是能量转移到了纳米材料内部是导致离散的主要因素。

      因为这样可以很好的解释纳米团簇之所以存在幻数的原因, 是因为其表面电子能级由于必须满足实现相对表面电子形成量子驻波，才可以达成稳定态, 只有特定尺寸团簇表面电子处于可以稳定处于电子能级离散化的能级波谷. 所以团簇的稳定性有了原理很简单的一个解释。而不再是大家公认的谜团和难题。

      同理，制备空气和真空中单分散纳米材料是一个公认的难题，原因在于空气中或者真空中单分散需要更多额外能量注入纳米材料让其形成驻波能储存起来。可以从热力学角度对这一难题找到旁证。而表观比表面能此时不再只与表面积相关,也不是线性关系. 而且纳米材料比表面能用连续函数表示不合适。

      因为纳米材料表观熔点会降低,   为了解释这一问题， 有包括诺奖得主的在内学者提出纳米材料声子机制变化导致材料比热变化， 还有其他推测机制等论文, 但是都比较复杂，而且这是在纳米材料研究一直存在的理论争议问题。按照我们的理论，我们对既然单分散稳定纳米材料属于一驻波蓄能状态，那么这一问题解释变得很简单, 纳米材料在融合时释放了储存的驻波能,  那么表观测定的结果显示熔点降低了，材料比热无变化。这一争议十几年的问题，这样解释的简单明了。

     纳米尺度材料的力学性能不但与本身特性有关,其表面强度和中心强度也会不同,也可以由此得出推论 。

注：  相关论文观点已经在arxiv.org发表。