纳米材料---ppt

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1、1纳米材料2主要内容一、纳米和纳米科技二、纳米材料的概念和分类三、纳米材料的性质及应用3纳米在哪里？早在中国古代，安徽出的墨，从烟道里扫出来后一遍遍地筛，研制出来的墨非常细非常均匀、饱满，写字非常好，这实际就是纳米颗粒。一、纳米和纳米科技41、什么是纳米？纳米不是“米”，是长度计量单位，一米的十亿分之一(10-9米)，万分之一头发粗细（人的头发直径约为80-100微米），形象地讲，一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。纳米结构:通常是指尺寸在100纳米以下（1-100nm）的微小结构。“纳”(nano)来自于希腊文，本意是“矮子”或”侏儒”(dwarf)的意思。5Huma

2、nHair一纳米有多小？6病毒：30-100nm纳米粒子与病毒大小相当红血球：200-300nm细菌：200-600nm胃幽门螺杆菌72、什么是纳米科技？1959年费曼在一次题为《在底部还有很大空间》（“ThereisPlentyofRoomattheBottom.”）著名的演讲中提出“如果有一天能按人的意志安排一个个原子和分子，将会产生什么样的奇迹呢？”并预言，说人类可以用新型的微型化仪器制造出更小的机器，最后人们可以按照自己的意愿从单个分子甚至单个原子开始组装，制造出最小的人工机器来。可以说这些都是纳米技术的最早的动意/梦想。最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是美国著名物理学家、诺贝尔

3、奖金获得者理查德·费曼(RichardPFeynman)。8纳米科技的迅速发展是在1980年代末1990年代初。1982年，宾尼希(C．Binnig)和罗雷尔(H．Rohrer)等人发明了费曼所期望的纳米科技研究的重要仪器－－扫描隧道显微镜(scanningtunnelingmicroscopy，STM)。STM不仅以极高的分辨率揭示出了“可见”的原子、分子微观世界，同时也为操纵原子、分子提供了有力工具，从而为人类进入纳米世界打开了一扇更加宽广的大门。9扫描隧道显微镜具有很高的空间分辨率，横向可达0.1纳米，纵向可优于0.01纳米。它主要用来描绘表面三维的原子结构图，在纳米尺度上研究物质的

4、特性，还可以实现对表面的纳米加工，如直接操纵原子或分子，完成对表面的剥蚀、修饰以及直接书写等。STM头部由STM头部、电子学处理系统，减震系统以及计算机系统组成。扫描隧道显微镜10基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。它是用一个极细的探针（针尖头部为单个原子）去接近样品表面，当针尖和样品表面靠得很近（小于1纳米）时，针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时若在针尖和样品之间加上一个偏压，电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级（10-9A）的隧道电流；隧道电流对距离非常敏感，保持针尖与样品表面间距的恒定，控制压电陶瓷使探针沿表面进行精确的三维（x,y,z)移动扫描时，由

5、于样品表面高低不平而使针尖与样品之间的距离发生变化，而距离的变化引起了隧道电流的变化；控制和记录隧道电流的变化，并把信号送入计算机进行处理，就可以得到样品表面高分辨率的三维形貌图像。扫描隧道显微镜一般用于导体和半导体表面的测定。扫描隧道显微镜的工作原理11高序石墨原子STM图象用STM描绘样品表面三维的原子结构:硅表面硅原子STM图象121990年，纳米技术获得了重大突破。美国IBM公司阿尔马登研究中心（AlmadenResearchCenter）的科学家展示了一项令世人瞠目结舌的成果，他们使用STM把35个氙原子移动到各自的位置，在镍金属表面组成了“IBM”三个字母，这三个字母加起来不到

6、3纳米长，成为世界上最小的IBM商标。131991年IBM公司的“拼字”科研小组利用STM把一氧化碳分子竖立在铂表面上、分子间距约0.5纳米的“分子人”，这个“分子人”从头到脚只有5纳米，堪称世界上最小的人形图案。141993年中国科学院北京真实物理实验室用STM操纵硅原子写出“中国”两个字，标志着中国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。（在室温下，用STM的针尖，并通过针尖与硅样品之间的相互作用，把硅晶体表面的原子拨出，从而在表面上形成“中国”的图形。）15世界上最小的中国地图中国科学院化学所的科技人员利用STM在石墨表面上通过搬迁碳原子绘制出的世界上最小的中国地图。16目前科技界普遍公

7、认的纳米科技的定义是：在纳米尺度（1～100纳米）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。17纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳