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(kāi)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(guò)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(chēng)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(jiàn)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(wèn)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(mén)材料。
