纳米科技导论-0概论--修改

《纳米科技导论-0概论--修改》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、绪论纳米技术主要包括四个方面的内容纳米技术包含下列四个主要方面：第一方面是纳米材料，包括制备和表征。纳米材料是纳米科技发展的重要基础。纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度，并且具有特殊性能的材料。其主要类型为：纳米颗粒与粉体、纳米碳管和一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块材。在纳米尺度下，物质中电子的特性（量子力学性质）和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色，而不改变物质的化学成份。对于纳米材料的研究包括两个方面：一是系统地

2、研究纳米材料的性能、微结构和谱学特征，通过和常规材料对比，找出纳米材料特殊的规律，建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论；二是发展新型纳米材料。目前纳米材料应用的关键技术问题是在大规模制备的质量控制中，如何做到均匀化、分散化、稳定化。第二方面是纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS）。用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，

3、而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。第三方面是纳米生物学和纳米药物学。利用纳米技术，人们已经可以操纵单个的生物大分子。操纵生物大分子，被认为是有可能引发第二次生物学革命的重要技术之一。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子）

4、，则可溶于水。纳米生物学和纳米药物学最有发展前景的几个方面，包括：1.纳米技术在生物医药基础研究中的应用。纳米尺度的一些高精度单分子观测操纵技术，在生物医药基础研究中意义重大。2.纳米生物传感器。目前还处于研究前期，但长远发展意义明显。3.纳米生物医用材料，特别是组织工程材料的研究。4.纳米药物，这将是纳米生物医药领域最强的生长点。其中还可以细分为两个方面：(1)纳米药物载体和给药系统，这方面的研究除材料外，还必须加强与药物作用机理的有机结合，以及具体药效的验证；(2)纳米药物粒子，如中药纳米颗

5、粒、重组蛋白、DNA导入粒子等等，这方面的研究需要加强。第四方面是纳米电子学，包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。如现有的硅和砷化镓器件的响应速度最高只能达到10～12秒，功耗最低只能降至1微瓦。而量子器件在响应速度和功耗方面可以比这个数据优化1000～10000倍。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。“更小”是指集成电路的几何结构要小，"更快"是指响应速度要快。"更冷"是指单个器件的功耗要小。但是"更小"并非没有限度

6、。在纳米尺度下，现有的电子器件把电子视为粒子的前提不复存在，因而会出现种种新的现象，产生新的效应，如量子效应。利用量子效应而工作的电子器件称为量子器件，像共振隧道二级管、量子阱激光器和量子干涉部件等。与电子器件相比，量子器件具有高速(速度可提高1000倍)、低耗(能耗降低1000倍)、高效、高集成度、经济可靠等优点。因此，纳米电子学的发展，可能会在电子学领域中引起一次新的电子技术革命，从而把电子工业技术推向更高的发展阶段。纳米是一个长度计量单位，1纳米=10-9米。纳米结构通常是指尺寸在100纳

7、米以下（1-100nm）的微小结构。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(10-9～10-7m)或由它们作为基本单元构成的材料在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质的技术。纳米科学：在纳米尺度上研究材料的制备及其性质、现象的科学。纳米科学技术（简称纳米科技）：制造和研究纳米尺度（10-9～10-7m）的器件和材料的科学技术。操纵3.纳米材料与结构特性量子尺寸效应小尺寸效应表面效应宏观量子隧道效应限制6.纳米科技发展趋势趋

8、势1：各国纷纷制定自己的纳米科技发展计划