纳米科学与技术应用物理第一章课件.ppt

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1、纳米科学与技术TheSmallWorld欢绳艺改缀狡搏簿仇姆膊钮熙嫡沫逾视冬菠畴熔湛猖纽迟沟充釜俗裹赁茵纳米科学与技术应用物理第一章纳米科学与技术应用物理第一章本课程的内容绪论纳米材料2.1零维纳米结构：纳米粒子2.2一维纳米结构：纳米线、纳米棒、纳米管2.3二维纳米结构：薄膜、石墨烯2.4特殊纳米材料纳米材料的制备方法纳米材料的表征纳米材料的性能纳米材料的应用枯脱柱氦五壬沟族晶瞒余腮溅镣鞋钧为涨海疮酱履抽姨翘嚷幅咒彪肤年管纳米科学与技术应用物理第一章纳米科学与技术应用物理第一章一、绪论1、引言21

2、世纪是高新技术的世纪，信息、生物和新材料代表了高新技术发展的方向。在信息产业如火如荼的今天，新材料领域有一项技术引起了世界各国政府和科技界的高度关注，这就是纳米技术。纳米技术包含下列几个主要方面：纳米材料、纳米能源、纳米动力学、纳米生物学和纳米药物学、纳米电子学。1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。日本最早用蒸发法制备超微颗粒，并通过

3、研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约20-30nm大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。原因：磁畴中的单个原子排列的并不是很规则，而单原子中间是一个原子核，外则是电子绕其旋转的电子，这是形成磁性的原因。但是，变成单磁畴后，单个原子排列的很规则，对外显示了强大磁性。这一特性，主要用于制造微特电机。如果将技术发展到一定的时候，

4、用于制造磁悬浮，可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速列车。具虱恢目挚轻付阎伏依摹巷荡咎讯试诛笆村罚旨礼竞捻折擞增得宇专弗缅纳米科学与技术应用物理第一章纳米科学与技术应用物理第一章2、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。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，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

5、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。理论上讲：可以使微电机和检测技术达到纳米数量级。一、绪论剩棠钙撂橡看趋皿苏牡努搔梯萍桐婿朽防怒窃兜挺啮嘻姜枯藕吩窟手询题纳米科学与技术应用物理第一章纳米科学与技术应用物理第一章3、纳米生物学和纳米药物学：如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可

6、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），则可溶于水。纳米生物学发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，可以用于定向杀癌细胞。4、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。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷，更小，是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。

7、但是更小并非没有限度。一、绪论蓖厉彤秸贮本孔烹淤蛰瘫坑密阵拢刷氓宝鸟钩晤嗽阁缝刁烁辅嘴丑俩柑带纳米科学与技术应用物理第一章纳米科学与技术应用物理第一章“Thereisplentyofroomatthebottom.”-R.P.Feynman,(Dec29,1959).“Whatwouldhappenifwecouldarrangetheatomsone-by-onethewaywewantthem?”2.纳米技术的发展历程护欣盼唬剧殷蔑稼颅妥剿腥渤舟镰准顽徊拆恨沁姨斧礁祈搔桃阮蛊毫倪欠纳米科学与技术

8、应用物理第一章纳米科学与技术应用物理第一章纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德费曼1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。费曼质问道，为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要求？他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。1990年7月在美国巴尔的摩召开了国际第一届纳米科学技术学术会议，正式把纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支公布于世。2.纳米技术的发展历程驼剁片期药总橇