负曲率纳米结构的表面和界面及相关尺度效应

负曲率纳米结构，如零维纳米空洞、一维纳米管及三维纳米多孔材料等，在化学催化、生物工程、微电子器件以及自组装纳米结构的模板等介观领域应用十分广泛。 这些应用都与负曲率纳米结构的内表面能性质相关。深入理解这些亚稳态纳米结构的表面能性质有助于对其微观结构和特性的全面了解。本课题旨在应用纳米热力学和连续介质力学理论，并根据其结构特点，建立起负曲率纳米结构表面的物理模型（考虑内壁多层原子的贡献，包括配位数缺陷导致原子单键能和结合能的变化以及内壁原子间的弹性应变能）。这些研究包括：负曲率纳米结构的表面能；温度、压强及晶面取向等参数对其物性的影响；内表面原子的弛豫特性及缺陷（低配位数原子）对表面的影响以及形核、生长及相关物性的系列纳米尺度效应。在实验上开展从一维半导体氧化物纳米管和复合纳米电缆等具有负曲率纳米结构的尺度效应研究，以验证我们的理论预言，并且探索这些新的尺度效应的实际应用可能性。