20世紀(jì)90年代以來(lái)，氧化鋅逐步受到人們的關(guān)注，最大的原因在于它廣泛的應(yīng)用，如作為紫外光發(fā)射體、變阻器、透明電子器件、壓電器件、氣體傳感器、顯示器和太陽(yáng)能電池材料等。被開發(fā)和研究的各種氧化鋅材料中，氧化鋅納米材料是其中發(fā)展最快的一種，因?yàn)檠趸\納米材料在具備氧化鋅各種特性的同時(shí)，納米效應(yīng)賦予了它新的特性。納米材料的分析表征則是其性質(zhì)研究的保證，其中包括組分、純度、形貌、結(jié)構(gòu)、表面和分散等方面。本章我們將先介紹氧化鋅納米顆粒的特性，然后介紹在氧化鋅納米顆粒納米毒理研究過程中所涉及的重要表征技術(shù)和手段。
氧化鋅屬于六方晶系，具有六方纖鋅礦型晶格結(jié)構(gòu)，理想的氧化鋅晶體中，鋅(zn)、氧(0)各自組成一個(gè)六方密堆積結(jié)構(gòu)的子格，這兩個(gè)子格沿f軸平移0．375 nFll，形成復(fù)格子結(jié)構(gòu)。每個(gè)鋅原子和鄰近的四個(gè)氧原子構(gòu)成一個(gè)四面體結(jié)構(gòu)；反之亦然。但現(xiàn)實(shí)中，四面體常常發(fā)生畸變，使結(jié)構(gòu)偏離理想的排列。如果給晶體一個(gè)適當(dāng)?shù)膲毫?，纖鋅礦結(jié)構(gòu)可以轉(zhuǎn)變成不穩(wěn)定的面心立方結(jié)構(gòu)跚。
這種四面體配位使得氧化鋅為非中心對(duì)稱的極性晶體結(jié)構(gòu)，從而具有壓電和熱電等性質(zhì)。此外，ZnO還有兩個(gè)極性表面，即Zn(0001)和O(0001)面。極性表面的存在使氧化鋅晶體沿f軸發(fā)生自發(fā)極化。氧化鋅還具有一些非極性的面，如(2110)和(0110)面，并且不同面的生長(zhǎng)速率不同。所有這些特性使得我們可以獲得多姿多彩的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)。
氧化鋅是一種直接帶隙半導(dǎo)體材料，常溫下禁帶寬度約為3．37 eV，成為紫外和藍(lán)光區(qū)很好的發(fā)光材料。它的激子束縛能高達(dá)60 meV(遠(yuǎn)大于最常見的半導(dǎo)體材料氮化鎵的25 meV和室溫下的熱離化能26 meV)，氧化鋅可在較低閾值下產(chǎn)生激子受激輻射，被認(rèn)為是一種更佳的室溫及以上溫度的紫外光發(fā)射材料。ZnO制備溫度比氮化鎵要低幾百度，這在很大程度上避免了因高溫導(dǎo)致的生長(zhǎng)層與襯底問的原子相互擴(kuò)散對(duì)電學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)的影響。和目前廣泛應(yīng)用的氮化鎵相比，氧化鋅是一種低成本的半導(dǎo)體材料。同時(shí)，氧化鋅對(duì)不同的氣體表現(xiàn)出敏感性，如乙醇、乙炔和一氧化碳，這讓它在傳感器方面有很好的應(yīng)用。這些優(yōu)越的特性使氧化鋅成為目前的熱門材料。
