宏觀量子***效應(yīng)是基本的量子現(xiàn)象之一，即當(dāng)微觀粒子的總能量小于勢壘高度時(shí)，該粒子仍能穿越這一勢壘。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強(qiáng)度，量子相干器件中的磁通量等亦有***效應(yīng)，稱為宏觀的量子***效應(yīng)。

　　應(yīng)用

　　早期曾用來解釋納米鎳粒子在低溫繼續(xù)保持超順磁性。近年來人們發(fā)現(xiàn)Fe－Ni薄膜中疇壁運(yùn)動(dòng)速度在低于某一臨界溫度時(shí)基本上與溫度無關(guān)。于是，有人提出量子理想的零點(diǎn)震動(dòng)可以在低溫起著類似熱起伏的效應(yīng)。從而使零溫度附近微顆粒磁化矢量的重取向，保持有限的弛豫時(shí)間，即在***零度仍然存在非零的磁化反轉(zhuǎn)率。宏觀量子***效應(yīng)的研究對(duì)基礎(chǔ)研究及實(shí)用都有著重要的意義，它限定了磁帶、磁盤進(jìn)行信息貯存的時(shí)間極限。量子尺寸效應(yīng)，***效應(yīng)將會(huì)是未來電子器件的基礎(chǔ)，或者它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限。當(dāng)電子器件進(jìn)一步細(xì)微化時(shí)，必須要考慮上述的量子效應(yīng)。

　　特征

　　上述的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及量子***效應(yīng)都是納米微粒與納米固體的基本特性。除此之外，納米材料還有在此基礎(chǔ)上的介電限域效應(yīng)、表面缺陷、量子隧穿等。這些特性使納米微粒和納米固體表現(xiàn)出許多奇異的物理、化學(xué)性質(zhì)，出現(xiàn)一些“反常現(xiàn)象”。例如金屬為導(dǎo)體，在低溫時(shí)納米金屬微粒由于量子尺寸效應(yīng)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性；一般PbTiO3，BaTiO3和SrTiO3等是典型鐵電體，但當(dāng)其尺寸進(jìn)入納米數(shù)量級(jí)就會(huì)變成順電體；鐵磁性的物質(zhì)進(jìn)入納米尺度（～5nm）時(shí)，由多疇變成單疇，于是顯示極強(qiáng)順磁效應(yīng)；當(dāng)粒徑為十幾納米的氮化硅微粒組成了納米陶瓷時(shí)，已不具有典型共價(jià)鍵特征，界面鍵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)部分極性，在交流電下電阻很小；化學(xué)惰性***的金屬鉑制成納米粒子（鉑黑）后，卻成為活性極好的催化劑；金屬由于光反射現(xiàn)象呈現(xiàn)出各種美麗的顏色，而金屬的納米粒子光反射能力顯著降低，通常可低于1%，由于小尺寸和表面效應(yīng)使納米粒子對(duì)光吸收表現(xiàn)極強(qiáng)能力；由納米粒子組成的納米固體在較寬譜范圍顯示出對(duì)光的均勻吸收性，納米復(fù)合多層膜在7～17GHz頻率的吸收峰高達(dá)14dB，在10dB水平的吸收頻寬為2GHz；顆粒為6nm的納米Fe晶體的斷裂強(qiáng)度較之多晶Fe提高12倍；納米Cu晶體自擴(kuò)散是傳統(tǒng)晶體的1016***1019倍，是晶界擴(kuò)散的103倍；納米金屬Cu的比熱是傳統(tǒng)純Cu的兩倍；納米固體Pd熱膨脹提高一倍；納米Ag晶體作為稀釋致冷機(jī)的熱交換器效率較傳統(tǒng)材料高30%；納米磁性金屬的磁化率是普通金屬的20倍，而飽和磁矩是普通金屬的1/2。

　　低溫

　　各種元素的原子具有特定的光譜線，如鈉原子具有***的光譜線。原子模型與量子力學(xué)已用能級(jí)的概念進(jìn)行了合理的解釋，由無數(shù)的原子構(gòu)成固體時(shí)，單獨(dú)原子的能級(jí)就并合成能帶，由于電子數(shù)目很多，能帶中能級(jí)的間距很小，因此可以看作是連續(xù)的，從能帶理論出發(fā)成功地解釋了大塊金屬、半導(dǎo)體、絕緣體之間的聯(lián)系與區(qū)別，對(duì)介于原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續(xù)的能帶將***為分立的能級(jí)；能級(jí)間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當(dāng)熱能、電場能或者磁場能比平均的能級(jí)間距還小時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應(yīng)。例如，導(dǎo)電的金屬在超微顆粒時(shí)可以變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇數(shù)還是偶數(shù)有關(guān)，比熱亦會(huì)反常變化，光譜線會(huì)產(chǎn)生向短波長方向的***，這就是量子尺寸效應(yīng)的宏觀表現(xiàn)。因此，對(duì)超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應(yīng)，原有宏觀規(guī)律已不再成立。

　　波動(dòng)性

　　電子具有粒子性又具有波動(dòng)性，因此存在***效應(yīng)。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出***效應(yīng)，稱之為宏觀的量子***效應(yīng)。量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子***效應(yīng)將會(huì)是未來微電子、光電子器件的基礎(chǔ)，或者它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限，當(dāng)微電子器件進(jìn)一步微型化時(shí)必須要考慮上述的量子效應(yīng)。例如，在制造半導(dǎo)體集成電路時(shí)，當(dāng)電路的尺寸接近電子波長時(shí)，電子就通過***效應(yīng)而溢出器件，使器件無***常工作，經(jīng)典電路的極限尺寸大概在0．25微米。目前研制的量子共振隧穿晶體管就是利用量子效應(yīng)制成的新一代器件。