纳米科技概论20140226(总论)

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1、纳米科学技术概论主讲教师：杨辉，郭兴忠杨辉教授，博士生导师浙江加州国际纳米技术研究院常务副院长；浙江省科技厅新材料专项专家组组长；浙江省特级专家；全国优秀科技工作者；……研究方向：纳米材料制备、改性及产业化应用；电子陶瓷材料及其器件；特种功能玻璃及陶瓷绿色建材任课教师介绍郭兴忠博士，副教授，硕士生导师；中国硅酸盐学会溶胶凝胶分会常务理事、秘书长杭州市硅酸盐学会副理事长兼秘书长研究方向：溶胶-凝胶多孔材料先进陶瓷材料联系方式：TEL:13067764767，87953313(Office)Email:msewj01@zju.edu.cn任课教师介绍课程大纲与要求大纲内

2、容纳米科技总论与基础（物理、化学），纳米材料制备与表征，纳米机械学/纳米生物学/纳米电子学，纳米科技其他应用与进展课程学习要求学习的主动性教师：启发和引导同学：积极思考和讨论课堂发言和讨论课堂提问与发言不限次数分组讨论（1-2次）课堂作业（5次）课后作业（3次）教学考核教学考核：传统考核（基本模式，兼顾）经考试评定掌握知识程度培养研究能力（强调）学习兴趣与主动性、提问发言运用知识解决问题的思路考核指标1）期末考试卷面成绩2）平时成绩：课堂出席率、作业与报告、课堂提问和发言、课后讨论与交流等。科学研究素质与能力的提高：研究型大学的学生培养重要目标（分析问题，解决问题）

3、教学内容与进度教学内容课时分配1、总论3▲2、纳米体系物理学基础3▲3、纳米体系化学基础3▲4、纳米材料与结构制备3▲5、纳米材料检测与表征3▲6、纳米机械学2▲7、纳米生物医学2▲8、纳米电子学2▲9、纳米科技在其它领域的应用2▲10、纳米科技最新进展1▲11、考试总论纳米科技是20世纪80年代发展起来的交叉、前沿的新兴学科，对未来的科技、经济和社会发展产生重大影响。一、纳米科技的概念与发展历程二、纳米科技的研究意义和基本内涵三、纳米科技的体系范畴四、纳米科技的国际竞争及发展态势五、我国纳米科技发展纲要六、纳米热潮中的问题与思考七、当前国际纳米科技发展趋势一、纳米

4、科技的概念与发展历程（1）科学技术的发展与加工尺度的关系科学技术发展简述纳米的概念纳米是长度单位。1纳米(nm)=10-3微米(m)=10-6毫米(mm)=10-9米纳米尺度：1-100nm一、纳米科技的概念与发展历程（2）不同组织结构的相对尺度大小纳米的概念：纳米尺度：1-100nm一、纳米科技的概念与发展历程（3）纳米尺度的大小与常见球形物质的比较纳米的概念：纳米尺度：1-100nm一、纳米科技的概念与发展历程（4）纳米科技的概念：是指在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学与技术。是指在分子水平上，通过操纵原子来控制物质的结构

5、，利用单个原子组建分子系统，制备不同类型的纳米器件（1990年，MIT的Drexler博士）一、纳米科技的概念与发展历程（5）纳米科技的发展历程一、纳米科技的概念与发展历程（6）2002年1959年1981年1985年1986年1987年1988年1989年1990年1991年2000年1997年纳米科技发展的里程碑节点纳米科技的概念提出、形成与发展1959年，著名的物理学家，诺贝尔奖得主RichardFeynman在美国物理学年会上，作了题为“Theresplentyofroomatthebottom”的报告，指出“我认为物理学原理并不排斥通过操纵单个原子来制造

6、物质。这样做并不违反任何定理，而且原则上是可以实现的”。这个演讲已经被看作是纳米科技概念的起源。1962年，久保（Kubo）等人提出了超微粒子的量子限域理论，推动了实验物理学家向纳米尺度微粒进行探索。1963年，Uyeda等利用气相冷凝技术，在高纯惰性气体中，通过金属的蒸发-冷凝过程，制备了金属的超微颗粒。1974年，Taniguchi等将纳米科技应用于精细机械加工过程。1981年，IBM公司苏黎世实验室的Binning和Rohrer利用扫描隧道显微镜，（ScanningTunnelingMicroscopy,STM）实现人类首次在常温大气条件下观测到了原子，为纳米

7、科技的发展奠定了基础。一、纳米科技的概念与发展历程（7）纳米科技的概念提出、形成与发展1984年，Gleiter等人首次采用惰性气体的蒸发-冷凝法制备了具有清洁表面的纳米金属粉末，并原位加压制备了纳米固体。1985年，诺贝尔奖获得者Kroto等采用激光加热石墨，蒸发并在甲苯溶液中形成C60，在全世界掀起了C60的研究热潮。同年，利哈廖夫等人提出通过控制单个电子进入或者离开所谓的库仑岛，实现一定规模的电路才能实现的功能，这是单电子器件的基础。1986年，MIT的Drexler博士在“创造的动力-纳米时代的来临”一书中，对Feynman提出的纳米科技概念进行了拓展。