走进纳米世界资料

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1、走进纳米世界主要内容纳米科技的意义及发展过程纳米材料的应用纳米与生物交叉学科研究状况碳纳米管主要内容概念、纳米科技的意义及发展过程纳米材料的应用纳米与生物交叉学科研究状况碳纳米管纳米的基本概念纳米是英文nanometre的音译.纳米源自拉丁语“NANO”,意为“矮小”.纳米是一种物理度量单位,是一长度单位.1纳米(1nm)=10-9m.十的二十五次方米，大约十亿光年，十亿光年这个范围是我们人类目前已经观测到的宇宙的大致范围。如果减小到十的二十一次方米，这个大约是十万光年，这个范围我们可以看到，银河系的全貌。到十的十四次方米，是1000亿公里，可以看到太

2、阳系到十的七次方米就是一万公里，我们就可以分辨出地球的一部分，从航天飞机上可以看到。到十的三次方米是一公里，从飞机上，我们看到分辨城市建筑物的排列，街区。到十的一次方米，就是十米，我们就可以看得很清楚草坪上有一个人在睡觉。我们把我们的目光聚焦那个人的手掌继续我们的缩小范围，到十的负二次方米是一个厘米，就可以看到他手上的汗毛孔了，皮肤表面的皱纹就可以看到；再继续往下走，到十的负五次方米，是一百个微米，就可以分辨细胞，细胞大小在十几个微米。到十的负七次方米，一看这么高度螺旋的结构就知道是染色体了。看到这个规则的等距双螺旋结构，也就是常说的DNA。分子结构清

3、晰可见。再往下到十的负九次方米，这就是一个纳米，我们可以分辨出，DNA里边的分子结构到十的负十次方米是一埃或一百个皮米，我们可以看到电子云笼罩下的原子的轮廓，大家都知道，一个原子它是由原子核和电子构成的，外围的电子有一个大概的轮廓。到十的负十三次方米，是一百个飞米，那么我们从整体上可以分辨出原子核，可以看出很多个球来，它们是带正电的质子和不带电的中子往下到十的负十四次方米，是十个飞米，我们就可以看到原子核当中的质子和中子，原子核是由质子和中子组成再往下到10-15米，是一个飞米，我们就可以分辨出组成质子和中子的夸克，6个夸克来组成原子核。再往下到10-

4、16米是100个阿米，我们可以进一步看清夸克，一个夸克的大小在10-19米，就是0.1个阿米左右。纳米就在我们身边古代“文房四宝”中的墨水----用碳纳米微粒溶于水形成。蜜蜂、海龟不迷路----体内有纳米磁性微粒（相当于生物罗盘）。人体的牙齿、骨骼都是有含钙的羟基磷灰石(HAP)纳米微粒组成.纳米科技的发展过程著名的科学家爱因斯坦曾经说过：未来科技的发展，无非是继续向宏观世界和微观世界进军。——宏观世界指的是人类的肉眼可以分辨出来的物体。当然极大至于宇宙，宇宙的深处。——微观世界指的是原子分子，以及原子分子以下的那些层次。极小至于夸克。1、在工业革命以

5、前，大部分人类生产、科研不需要用到毫米，“毛估估”的做法说明了我们对这个世界认知的粗浅。2、以蒸汽机等机械发明为主要标志的第一次工业革命，将人类认知推向毫米层次。纳米科技的发展进程3、第二次工业革命，发明了电，从机械时代进入微电子时代，毫米不够用了，毫米的千分之一——微米诞生了。4、随着科学技术的发展，微米层次的局限越来越明显，例如，电脑芯片虽然已越做越小，但即将达到材料的物理极限，只有进入另一个层次——纳米层次，才会有更大的突破，比如将现在的笔记本电脑变得像手表一样小，或更小，可以把它固定在纺织品面料上。纳米科技及其发展进程正如牛顿力学只适用于低速的

6、宏观物体，而高速运动，只能用相对论来解释;在纳米层次，许多原来在宏观尺度上使用的规律、定理、方式、方法，都将不再适用，世界将从此是另一个模样。我们现在所熟悉的“原材料”将是小至纳米级的原子、分子。纳米科技的发展进程纳米结构的特性1、纳米微粒的表面效应纳米粒子的表面原子与总原子数之比随纳米粒子的尺寸的减小而大幅度地增加，粒子的表面能及表面张力也随着增加,从而引起纳米粒子性质的变化。2、纳米微粒的小尺寸效应随着颗粒的量变,在一定条件下会引起颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。3、纳米微粒的量子效应量子效应是指随着纳米微

7、粒尺寸的减小，纳米微粒的能隙加宽并发生“蓝移(blueshift)”的现象，即材料中电子的能级或能带与组成材料的颗粒尺寸之间的效应关系。１９５９年，诺贝尔奖获得者、被认为继爱因斯坦之后最为睿智的理论物理学家—理查得·费因曼教授在加州理工大学发表了题为《在底部还有很大空间》的演讲。在费因曼看来，人类社会目前的生产方式，总是“从上而下”的，他提出：为什么我们不可以从单个分子、甚至原子开始出发，进行组装，达到我们的要求？……物理学的规律不排除一个原子一个原子制造物品的可能。”纳米科技及其发展进程德国人跨出第一步美国人拉开序幕显微镜远场显微镜近场显微镜第一代显

8、微镜:光学显微镜第二代显微镜:电子显微镜第三代显微镜:STM纳米科技发展的历程１９８１年，德国