金属和半导体纳米颗粒因具有独特的物理和化学特性而备受人们的关注。本论文采用物理方法,即离子束技术和超声剥离技术,围绕典型的贵金属Ag纳米颗粒、半导体TiO2纳米颗粒和新型半导体黑磷纳米颗粒的合成、调控与特性开展了一系列研究,其主要内容、结果和结论如下:（1）在SiO2基底中顺次注入105 keV、1×1017 ions/cm~2的Ti离子和100 keV的不同剂量(1×1016、3×1016和5×1016 ions/cm~2)的Cu离子,借助于多种分析技术详细地研究了纳米结构的形成、空间分布、结构以及光学特性及其热演变规律。研究发现:Ti和Cu离子的顺次注入可以明显地促进热处理过程中TiO2纳米颗粒的生长,高温热处理形成的TiO2结构的形貌不仅依赖于热处理过程中退火氛围,而且还依赖于Cu离子的注入剂量。N2气氛中高温热处理有利于TiO2纳米棒的形成,并且所形成的TiO2纳米棒的长度及其密度随Cu剂量增加而增加,并在高剂量趋向饱和。TiO2纳米棒的形成不仅导致其光带隙变窄,而且可以增强可见光范围的吸收和提高光催化性能。Raman技术分析揭示,TiO2纳米棒的形成与热处理过程中形成的Cu2O密切相关。基于实验结果,对TiO2纳米棒的形成和生长过程进行了详细讨论,给出了相应的物理机制。此外,离子束技术为制备镶嵌于SiO2中的功能型TiO2纳米棒提供了一条有效途径。（2）采用高剂量Ti离子注入并结合后续O2气氛下高温热处理在SiO2基底表面合成TiO2纳米颗粒膜,对该TiO2纳米颗粒膜进行不同剂量(5×1015、1×1016和3×1016 ions/cm~2)的100 keV的Cu离子注入掺杂,借助于多种分析技术详细地研究了Cu离子掺杂注入对TiO2纳米颗粒的形貌、结构和光学性质的影响及其热演变规律。结果表明:类球形的TiO2纳米颗粒经过N2气氛900℃退火后转变成了Ti3+和Cu+共掺杂的TiO2纳米棒,这使得整个可见光范围内的吸收显著增加和光带隙变窄。进一步分析表明,可见光范围内的吸收显著增加和光带隙变窄可能归因于TiO2的禁带中产生了一些孤立带以及注入掺杂在TiO2纳米棒中产生的大量本征缺陷和空位缺陷。（3）在SiO2/Si基底中预先注入不同能量（15、30和45 keV）、相同剂量(2×1016 ions/cm~2)的Zn和Cu离子,再注入相同剂量21 keV的Ag离子,详细研究了预注入离子的能量与种类对后续Ag纳米颗粒的合成及空间分布影响。结果表明:预注入的方法均能有效抑制后续注入Ag离子的自溅射,且该抑制效应与预注入离子的种类和能量密切相关。结合SRIM模拟计算提出了Ag原子沉积量增加的可能机制,即预注入产生的大量空位等缺陷可增加Ag纳米颗粒的成核位点,而预注入离子的快速迁移率能增强其沉积过程。（4）采用超声剥离技术成功地合成了超小黑磷纳米颗粒,并对其稳定性、毒性以及电子辐照改性进行了相应的研究。结果表明:黑磷纳米颗粒在黑暗和光照环境中均不太稳定,容易氧化;能够降低HeLa细胞存活率,这可归因于黑磷纳米颗粒的半导体特性,即在光照射下产生电子和空穴,然后与水和氧气形成一些活性氧自由基,进而杀死细胞;电子辐照能够增强黑磷纳米颗粒的发光,这可能与辐照产生的缺陷有关。