纳米技术及其进展.doc

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1、第三章纳米技术及其进展教学目的：掌握纳米技术的概念，理解STM的原理，掌握纳米材料特性及应用教学重点：纳米技术及其应用、纳米材料的奇异特性。教学难点：扫描隧道显微镜。课时分配：一、纳米与纳米技术0.5课时；二、扫描隧道显微镜0.5课时；三、纳米材料的奇异特性0.5课时;四、纳米技术的应用0.5课时。踝内容:纳米技术（对于8课时的课程设置，19页以后可以摘要或不讲）引言古人曾经幻想，沿着昆仑山顶峰上的大树向上爬，爬到树顶就能讲入天庭，这棵树就是上天的天梯。这个高度在今天看来离“天”差的实在太远了，而这个天梯也实在太短。今天的科技己I•分发达

2、，难道不能应用先进的技术和材料制作一架上夭的天梯吗？1982年，科普作家朱毅麟对这个问题做了讨论。他认为天梯的高度至少应该是一颗天上的地球同步卫星那么高。从地面修造一架天梯达到几万T米高的卫星，底部必须是直径358T米粗的柱子，才能支撑得住，才不会被白己的重量压弯，这样的天梯。其底廉相当于江苏省的血积那么大。20世纪90年代，一位外国的科学家也谈到了天梯。他说，从同步卫星上扔下一副绳梯来，一直垂到地球表面，升降机将沿着这个绳缆爬上爬下，人就可以顺着绳梯爬上天去。但是，绳梯不能用普通的麻绳、尼龙绳制作，因为它们都很重，支持不住白身的重量——

3、35800千米长的重量。只有采用碳纳米管作绳梯,才能支持得住白身的重量。碳，做铅笔芯的石墨、吃火锅用的木炭、名贵的金刚石都是很纯的碳。碳纳米管，是指用纳米技术将碳做成的细管，这种管了极细，细到不能用普通的尺了来度量，必须使用精确到纳米的尺了才能度量。一、纳米与纳米技术千姿百态的表血许多表面，在肉眼看来是光坦平滑的，但在显微镜下看起来却凹凸不平。-块用来制作大规模集成电路的芯片，上血有许多的沟槽，这张图片能够清晰的显示出沟槽的深浅和走向。许多人家里有高级音响设备，经常可以听到激光唱片上的美妙音乐，我们肉眼看激光唱片，表面十分光滑。可是，从微

4、观上看，光盘上血有凹凸不平的沟坎的突起，如图所示，这是用扫描隧道显微镜所观察到的激光唱片的表面情况。1・纳米1米的十亿分之一纳米（nanomete）是一个长度单位，，lnm等于十亿分之一（109）米,即等于10AoInm的长度约相当于3〜5个原子紧密地排列在一起所具有的长度。一个身高1米的儿童，假如身高缩小到千分Z—（即1毫米），就只能与一个句号（。）比高矮；再缩小千分么一，成为1微米，还没有头发丝粗（一・根头发丝约有50・70微米）；再缩小下分2—，那么这个儿童就小的用电了显微镜都看不见了，此时儿童的身高就是I•亿分之一米——1纳米。将

5、10个氢原子一个挨一个排成一列相当于1纳米，20纳米约为I根头发丝的三千分区区一个如此小的长度单位，如何又称Z为科技？2.纳米技术20世纪末，随着一种新型显微镜的出现，人们能看清1纳米大小的物质了，看得见原子了，于是就出现了一门新技术：纳米技术，又叫做毫微米技术。纳米技术是指在纳米尺度的范围内，通过直接操纵和安排原了、分了来创造新物质材料的技术。即研究100纳米到0.1纳米这个微观范围内物质所具有的特异现象和特异功能，并在此基础上制造新材料，研究新工艺的方法与手段。简单说，纳米世界就是一个微观世界，纳米技术是我们操纵微观世界要使用的技术。

6、她以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，其最终日标是直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品。纳米科技是继互联网、基因Z后人们关注的又一大热点。有人说纳米技术和生物科技将主导下一轮科技浪潮。近年来，纳米技术已经悄然进入寻常百姓的生活，渗透到了衣、食、住、行等领域，使许多传统产品“

7、口貌换新颜”。把纳米颗粒或者纳米材料添加到传统材料屮，可改进或获得一系列新的功能，而这种改进并不见得昂贵，但却使产品更具特性和市场竞争力。纳米世界虽然神奇，离我们却并不遥远。3・纳米技术概念的提出纳米技术的概念最初是由美国物理学家费曼（1918〜年

8、）提出来的。40年前，诺贝尔物理奖得主、量子物理学家费曼作过一次题为《底部还有很大空间》的演讲，被公认为是纳米技术思想的来源。他当时问道，为什么我们不可以从另一个角度出发，从单个分了茯至单个原了开始组装，以达到我们的要求呢?“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原了地制造物品的可能性。”费曼假定，一旦原子的语言被简洁地编码后，就可以对分子进行精确的工稈加T,把一个原子放到另一个原子上，制造出最小的人工机器來。费曼说，如果把大头针的针头放大2.5力倍，它的面积就相当于24卷大英百科全书所有书页的面积,足以写下这套百科全书的内容。反过

9、来说，若不是把大头针放大，而是把大英百科全书缩小，也能写到一个针头上。费曼是一个严肃的大科学家，1965年曾获得过诺贝尔物理学奖。他想，如果能够以原了的尺度即纳米水平控制、數造物质，就一•定能