随着材料科学的发展,很多拥有优异性能的亚稳材料被发现,研究其形成机理和特殊性质成为了当前新材料的重要方向。本论文利用激光的高温高压和快速淬火的特点以及微波的选择性加热的特点,创造出非平衡的反应条件,得到在平衡条件下无法制备的亚稳材料,深入研究了其形成机理,并将其应用在微波吸收、生物医药和光催化等领域。1.利用激光液相烧蚀法特有的高温高压和快速淬火的特点,在非平衡条件下制备了单质金属非晶的亚稳材料-石墨碳包覆的单质Fe非晶（g-Fe@C）纳米颗粒,并通过选择不同类型的激光器和不同的溶剂探究其形成机理:纳秒脉冲激光的快速冷却速率满足了形成非晶的动力学深过冷条件,消除了同相形核点;Fe-C非晶过渡层的存在实现了无容器凝固,满足了形成非晶的热力学深过冷条件,消除了异相形核点。g-Fe@C纳米颗粒不仅具有良好的热稳定性和化学稳定性,还具有良好的微波吸收性能,表明石墨碳包覆非晶金属纳米颗粒是一种有效的提高微波吸收频段的措施。2.利用激光的光效应,高能光子瞬时将氨硼烷（AB）分子分解得到大量的氮化硼（BN）分子,再经La Mer机制形核生长,在非平衡条件下制备了均匀超小（3.5 nm）的立方相氮化硼（c-BN）纳米颗粒。c-BN是高压稳定相,其在常压下是亚稳的。通过计算表明,激光法制备的c-BN在常温常压下可以稳定存在。研究还表明,纳秒激光可以使得AB分子完全分解为超小的c-BN纳米晶和氢气,在制备超硬纳米颗粒和可控脱氢方面展现出了很大的潜力。3.采用激光气相烧蚀法制备出在常规平衡条件下无法制备的超活泼金属（Mg）的纳米颗粒,并将其用于伽瓦尼置换反应的种子,得到大量的纯Au纳米笼,通过调节溶液的浓度和p H值来调节置换速率和刻蚀速率,实现了对Au纳米笼的形貌和孔隙率的调控。此外,将Au纳米笼作为药物载体,发现原位载药的方式比非原位载药的方式具有更大的载药量和更高的载药率。4.利用微波的选择性非平衡加热的特点,在液相中激活Au纳米颗粒催化合成Cd Se纳米线并探讨了该方法制备半导体纳米线的生长机理。研究发现,Au纳米颗粒在催化过程中一直处于固态,这些形成的Cd Se分子只能在Au纳米颗粒的表面扩散并形成Cd Se纳米线。实验表明,催化剂与基底是否存在以及基底的类型是决定纳米线是否生长的关键因素,基底的大小影响着纳米线的质量。固态催化的Cd Se纳米线比液态催化的Cd Se纳米线具有更宽的吸光范围以及更好的光降解能力。