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纳米材料因其独特的性能和在各个领域的潜在应用而备受关注，有助于开发高效可持续的能源。纳米材料（如量子点、钙钛矿纳米粒子和纳米线）可以调节光吸收特性和电子传输，可用于制造更高效的太阳能电池装置和 LED。石墨烯基材料、金属氧化物和纳米复合材料在电池和超级电容器等储能装置中可提供更好的性能。纳米结构半导体材料可为热电应用提供热回收，从而实现协同声子迁移效应。同样，它们还提高了光电探测器的灵敏度和响应时间，使其适用于通信、传感、成像和激光设备中的应用。纳米粒子可以功能化，以增强特异性和控制释放来递送药物，从而改善治疗效果并减少副作用。基于纳米材料的生物传感器能够快速灵敏地检测生物分子，有助于疾病的诊断和监测。
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