纳米材料的优异物理特性

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1、纳米材料及纳米技术一.相关概念1.纳米2.纳米技术3.纳米材料二.纳米材料及技术的发展1．自然中存在及人工最早制备的纳米材料2．纳米科技的诞生3．当今世界出现的“纳米热”三.我国纳米材料及科技的研发现状1.在我国召开的标志性纳米会议2.我国取得的标志性成果3.我国的研究现状四.纳米材料的优异性能及应用1.纳米材料的常见物理特性1)表面效应2)小尺寸效应3)量子效应2.在信息工程和生物医学工程中的应用前景1)纳米分子开关及纳米计算机的研制2)纳米材料及技术在生物医学上的应用26纳米材料及纳米技术一.相关概念1.纳米2.纳米技术3.纳米材料二.纳米材料及技术的发展1．

2、自然中存在及人工最早制备的纳米材料2．纳米科技的诞生3．当今世界出现的“纳米热”三.我国纳米材料及科技的研发现状1.在我国召开的标志性纳米会议2.我国取得的标志性成果3.我国的研究现状四.纳米材料的优异性能及应用1.纳米材料的常见物理特性1)表面效应2)小尺寸效应3)量子效应2.在信息工程和生物医学工程中的应用前景1)纳米分子开关及纳米计算机的研制2)纳米材料及技术在生物医学上的应用26五．“纳米”还不是“大米”1．现今市场上所谓的纳米产品2．“纳米”走出实验室的路还很长一．纳米的有关概念人类将世界划分为：宏观、介观、微观。纳米（nanometer）是一个极小的长

3、度单位：1nm=10-9m,1纳米是1米的十亿分之一，相当于十个氢原子一个挨—个排起来的长度，人的一根头发丝的直径相当6万个纳米。物质结构的最小单元是原子，一纳米相当于五个原子并排起来的长度。那么原子有多大？打个比方，把一个原子放大一亿倍。它的大小就如一乒乓球，把一乒乓球放大一亿倍，它的大小就如月球。红血球的尺寸为6000-9000纳米，细菌为2000-3000纳米，病毒为几十纳米，纳米在物理上虽然是一长度单位，但是在纳米科技中却具有更深层次的意义，它不仅意味着空间尺度，而且提供了一种全新的认识方法和实践方法，纳米技术的内容：在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直

4、接操纵和安排原子、分子而创造新物质。它的出现标志着人类认识改造自然的能力已延伸到了一个新的层次，标志着人类科技已经进入了一个新时代——纳米时代。纳米科技是一门多学科交叉的、基础研究和应用开发紧密联系的高新技术，纳米科学几乎涉及了现有所有科技领域，1993年，国际纳米科技委员会将纳米科技分为纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学和纳米计量学等6个分学科，纳米技术将成为21世纪的主导科技。26纳米材料是纳米科技的重要组成部分，由尺寸为1-100nm的超微粉组成的固态或液态材料。可分为两个层次，即纳米微粒和纳米固体或液体。二．纳米材料及技术的发展1.自

5、然中存在及人工最早制备的纳米材料l在广博的自然界、生物界中早已充满了纳米科学的内涵。量子力学的奠基人薛定谔在《生命是什么》一书中指出：生命活动是由分子机器实现的,酶是一种分子机器，它能打断化学键而使分子重新组合，DNA可以作为存储系统，把命令转移到核糖体中，而核糖体这种分子机器可以制造蛋白质分子。在坚硬的牙齿的外表面排列着纳米尺寸的微晶。广义地说，动植物按最微基准来定义，就是纳米机器的组合体。蜜蜂、螃蟹、海龟的体内具有纳米磁性粒子。l中国古代利用燃烧的蜡烛的烟雾制成碳黑作为墨的原料，用于着色的染料等。l1861年胶体化学出现，并随之人们逐渐对直径为1-100nm的

6、微粒进行研究。l70年代末80年代初，人们对纳米微粒的结构、形态和特性进行了较为系统的研究。2.纳米科技的诞生l纳米科技的诞生是以扫描隧道显微镜(ScanningTunnelingMicrosocopy)发明为先导的。该仪器是1981年由美国的IBM公司在苏黎世实验室的教授G.Binning和H.Rohrer博士发明的。这是目前为止进行表面分析最精密的仪器，可以直接观察到原子，横向分辨率为0.1nm,纵向分辨率为0.01nm。l261990年7月在美国巴尔基摩召开了国际第一届纳米科学技术会议。这次会议标志着纳米科技领域的正式形成。l1992年9月在墨西哥召开了国际

7、第一届纳米结构材料会议。正式把纳米材料作为材料科学的一个新分支公布于世。每两年召开一次，1994年在德国召开了第二届，第三届在美国的夏威夷召开，1998年在瑞典召开第四届，2000年在日本的仙台召开第五届。3.现今世界出现的“纳米热”如今街谈巷议大有言必谈纳米之势，近来科学家们纷纷预测：“纳米技术将是21世纪科技革命的生力军”。“纳米技术将像微电子技术引发科技革命一样成为21世纪信息时代的核心。”美国制定了纳米技术战略。它与21世纪信息技术战略并列为最优先研究开发的重点。2000年1月，美国政府发布了《国家纳米技术计划》，此计划被认为是面向未来的重大战略举措。美国

8、科学技术委