2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——納米技術(shù)在分子科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填涂在答題卡相應(yīng)位置上。）1.下列哪個現(xiàn)象是納米尺度物質(zhì)區(qū)別于宏觀物質(zhì)的重要特征？A.密度降低B.表面效應(yīng)顯著C.體積膨脹D.量子尺寸效應(yīng)消失2.在制備納米材料時，使用溶劑熱法通常需要？A.極高的真空環(huán)境B.高溫高壓的反應(yīng)容器C.強烈的紫外光照射D.大量的催化劑前驅(qū)體3.下列哪種表征技術(shù)主要利用物質(zhì)相互作用引起的能量變化來獲取信息？A.掃描電子顯微鏡（SEM）B.透射電子顯微鏡（TEM）C.X射線光電子能譜（XPS）D.傅里葉變換紅外光譜（FTIR）4.納米材料在催化領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)異的主要原因是？A.熱穩(wěn)定性高B.電導(dǎo)率大C.具有極高的表面積和豐富的活性位點D.成本低廉5.下列哪項不屬于納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用？A.磁共振成像造影劑B.基于納米粒子的靶向藥物遞送C.使用納米機(jī)器人進(jìn)行細(xì)胞手術(shù)D.傳統(tǒng)化學(xué)合成方法6.當(dāng)納米顆粒的尺寸減小到特定值時，其光學(xué)性質(zhì)（如吸收邊、熒光強度）會發(fā)生突變，這種現(xiàn)象稱為？A.小尺寸效應(yīng)B.表面效應(yīng)C.量子尺寸效應(yīng)D.宏觀量子隧道效應(yīng)7.下列哪種方法利用原子或分子的物理運動來移動探針，從而實現(xiàn)原子級分辨率成像？A.掃描電子顯微鏡（SEM）B.原子力顯微鏡（AFM）C.透射電子顯微鏡（TEM）D.掃描隧道顯微鏡（STM）8.碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和力學(xué)性能，這主要歸因于其？A.碳原子sp2雜化軌道的共軛結(jié)構(gòu)B.空間螺旋結(jié)構(gòu)C.高比表面積D.金屬催化劑的存在9.在利用納米材料構(gòu)建分子傳感器時，其高靈敏度主要來源于？A.納米材料的小尺寸B.納米材料的大比表面積C.納米材料的特殊光學(xué)性質(zhì)D.納米材料的生物相容性10.下列關(guān)于納米藥物遞送系統(tǒng)的描述，錯誤的是？A.可以提高藥物在特定組織或細(xì)胞內(nèi)的濃度B.可以降低藥物的毒副作用C.所有類型的納米載體都具有良好的生物相容性D.可以實現(xiàn)藥物的定時釋放二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置上。）1.納米材料通常指三維尺寸中至少有一維在______到______之間的材料。2.納米材料的制備方法主要分為______法和______法兩大類。3.原子力顯微鏡（AFM）通過檢測探針與樣品表面之間的______力隨掃描位置的變化來成像。4.納米尺度下，物質(zhì)的表面原子數(shù)占總原子數(shù)的比例顯著增加，導(dǎo)致______效應(yīng)十分突出。5.利用納米顆粒作為信號轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)對特定分析物檢測的技術(shù)稱為______技術(shù)。6.基于脂質(zhì)體或聚合物膠束等納米載體將藥物包裹起來，可以改變藥物的______和______。7.在納米催化中，催化劑的______和______是其發(fā)揮高活性的關(guān)鍵因素。8.量子點作為一種典型的納米半導(dǎo)體粒子，其熒光顏色隨尺寸的變化而變化，這是由于______效應(yīng)的存在。9.將納米線或納米帶等一維納米結(jié)構(gòu)作為導(dǎo)電探針，用于檢測生物分子相互作用的技術(shù)，通常稱為______。三、簡答題（每題5分，共20分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置上。）1.簡述量子尺寸效應(yīng)對納米材料電子結(jié)構(gòu)的影響。2.比較掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）在樣品要求和分辨率方面的主要區(qū)別。3.簡述納米藥物遞送系統(tǒng)相比傳統(tǒng)藥物劑型的優(yōu)勢。4.解釋為什么碳納米管（CNTs）被認(rèn)為是極具潛力的納米材料之一。四、論述題（每題10分，共20分。請將答案填寫在答題卡相應(yīng)位置上。）1.結(jié)合具體實例，論述納米技術(shù)在發(fā)展新型分子傳感器方面的作用和潛力。2.探討納米材料在提高催化效率方面面臨的挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.C5.D6.C7.D8.A9.B10.C二、填空題1.1；1002.物理；化學(xué)3.接觸4.表面5.傳感6.載體；靶向性7.活性位點；表面積8.量子尺寸9.納米電極表面等離子體共振（SPR）傳感三、簡答題1.量子尺寸效應(yīng)是指當(dāng)粒子尺寸減小到納米尺度，其束縛電子的能級從連續(xù)變?yōu)榉至?，能級間距隨尺寸減小而增大。這導(dǎo)致納米材料的電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著變化，例如吸收邊紅移、熒光峰位藍(lán)移或顏色變化、磁矩增強等。2.SEM使用二次電子成像，樣品無需導(dǎo)電處理或需噴金，可直接觀察固體表面形貌，分辨率約為幾納米到幾十納米。TEM需要制備超薄樣品（<100nm），且樣品通常需導(dǎo)電處理，利用透射電子束成像，可觀察樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分辨率可達(dá)亞納米級別。3.納米藥物遞送系統(tǒng)的優(yōu)勢包括：①提高藥物靶向性，將藥物精確輸送到病灶部位，減少對正常組織的損傷；②提高藥物生物利用度，保護(hù)藥物免于在體內(nèi)過早降解或清除，增加有效濃度；③實現(xiàn)控釋或定時釋放，按需釋放藥物，提高療效，降低副作用。4.碳納米管（CNTs）因其獨特的結(jié)構(gòu)（sp2雜化的碳原子形成的蜂窩狀單層卷曲而成）而備受關(guān)注。其優(yōu)勢體現(xiàn)在：①優(yōu)異的力學(xué)性能，如極高的強度和彈性模量；②優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，遠(yuǎn)超許多傳統(tǒng)材料；③獨特的電子結(jié)構(gòu)，使其在電學(xué)和磁性方面有特殊應(yīng)用潛力；④可加工性強，可通過不同方法制備不同形貌和性質(zhì)的CNTs，易于與其他材料復(fù)合。四、論述題1.納米技術(shù)為發(fā)展新型分子傳感器提供了強大的工具。首先，納米材料（如量子點、碳納米管、納米金、納米酶等）具有高比表面積、獨特的光學(xué)/電學(xué)性質(zhì)和表面效應(yīng)，可以與目標(biāo)分析物發(fā)生高度敏感的相互作用，從而提高傳感器的靈敏度。例如，利用納米粒子作為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)器，通過測量信號的變化（如熒光強度、電阻、表面等離子體共振波長等）來檢測痕量分析物。其次，納米技術(shù)可以構(gòu)建具有高選擇性的傳感界面，例如通過分子印跡技術(shù)結(jié)合納米材料制備分子印跡傳感器，實現(xiàn)對特定目標(biāo)分子的高選擇性識別。此外，納米結(jié)構(gòu)（如納米線場效應(yīng)晶體管）可用于構(gòu)建微納尺度的高通量傳感器陣列，實現(xiàn)快速、并行檢測。這些優(yōu)勢使得納米技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測、食品安全、醫(yī)療診斷（如疾病早期檢測、生物標(biāo)志物分析）等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。2.納米材料在提高催化效率方面面臨的主要挑戰(zhàn)包括：①納米催化劑的穩(wěn)定性問題，尤其是在反應(yīng)條件（高溫、高壓、強酸堿）下易發(fā)生團(tuán)聚、結(jié)構(gòu)坍塌或失活；②活性位點識別與調(diào)控困難，如何精確控制納米材料的尺寸、形貌和表面化學(xué)狀態(tài)以暴露高活性的活性位點是一大挑戰(zhàn)；③分離回收與循環(huán)利用問題，納米催化劑通常難以從反應(yīng)體系中分離，導(dǎo)致成本高、難以實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用；④傳質(zhì)限制，當(dāng)催化劑顆粒尺寸過小時，反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴(kuò)散可能成為限制步驟，反而影響整體催化速率。可能的解決方案包