《讲_纳米技术》PPT课件

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1、邓建新湘潭大学2008纳米技术及相关产业内容提要纳米技术简介纳米技术在世界各国纳米技术与当代中国1.1纳米及纳米技术1纳米=10-9m，大约等于十个氢原子并列一直线的长度。形象地讲，一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般，这就是纳米长度的概念。人类头发的直径大约有6万至8万纳米。1.1纳米及纳米技术纳米技术：是20世纪80年代末期兴起的新技术，其基本含意是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操纵和安排原子、分子而达到创新的目的。主要是在纳米尺度(0.1-100nm)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用，以及如何利用这些特性和相互作用的具有多科交叉性质的

2、科学和技术。纳米科技研究内容纳米科技的研究内容：纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等学科。纳米技术涉及机械、电子、材料、物理、化学、生物、医学等多个领域。纳米科技大厦在达到纳米层次后，决非几何上的“相似缩小”，而出现一系列新现象和规律。量子效应、界面效应、尺寸效应等不可忽略，甚至成为主导因素。人们发现，在0.l一100nm的空间尺度内，物质存在许多奇异的性质。任何物质到了纳米量级，其物理、化学性质都会发生巨大的变化，也会因此而具有一些新的特性。例如，纳米铁粉一改“不怕火烧”的“英雄本性”，而变成一旦遇到空气，就能马上燃烧起来，生成氧化铁。纳米

3、感觉1.2纳米材料的基本效应小尺寸效应：当微粒分割到达一定程度时，其性质将会发生根本性的变化。量子效应：电子能级由准连续变为离散能级的现象。界面效应：纳米材料由于大量的原子存在于晶界和局部的原子结构不同于大块晶体材料，使纳米材料的自由能增加，纳米材料处于不稳定状态。表面效应：纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子或分子所占的比例非常大。特点：尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大四个方面应用:纳米电子学纳米材料科学纳米生物学纳米医学:发明、设计及生产纳米级的新药物1.3特点及应用观察和研究固体表面的微观结构1.3特点及应用砷化镓GaAs表面的真空STM图像1.3特点及应用石墨表

4、面碳原子的规则排列1.3特点及应用观察DNA分子——揭示生命的奥秘世界上第一张DNA图像小白鼠DNA1.3特点及应用DNA合成瞬间观察DNA分子——揭示生命的奥秘1.3特点及应用改造微观世界的手段——操纵原子不是梦1.3特点及应用构造超微结构—量子围栏48个Fe原子在Cu表面围成围栏1.3特点及应用进行纳米级微加工——表面刻蚀1.3特点及应用进行纳米级微加工——表面刻蚀1.3特点及应用进行纳米级微加工——表面刻蚀600nm石墨表面上刻蚀1.3特点及应用1.3特点及应用1981年：科学家发明研究纳米的重要工具—扫描隧道显微镜，原子、分子世界从此可见。1990年：首届国际纳米科技会议在美国

5、巴尔的摩举办，纳米技术形式诞生。1991年：碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍，成为纳米技术研究的热点。2.1国外纳米技术进展2.1国外纳米技术进展移动原子——世界上最小的广告1990年，IBM公司的科学家展示了一项令世人瞠目结舌的成果，他们在金属镍表面用35个惰性气体氙原子组成“IBM”三个英文字母。科学家在试验中发现STM的探针不仅能得到原子图象，而且可以将原子在一个位置吸住，再搬运到另一个地方放下。这意味着人类从此可以对原子进行操纵！这在过去只能从科幻小说上看到的情节现在已经成为现实。移动原子——世界上最小的广告用STM移动分子组成的IBM字样

6、2.1国外纳米技术进展1991年，NEC实验室观察到碳纳米管合成了其它纳米管材料纳米组装体系是以纳米颗粒、纳米丝或纳米管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系，如人造超原子体系、有序阵列等。人工组装合成的纳米结构的体系纳米齿轮纳米轨道状C纳米索线纳米多层管C纳米管和C60球C纳米管多层C纳米管纳米变阻箱C脚手架C60晶体管纳米棒纳米洋葱状2.1国外纳米技术进展实心的纳米棒、纳米线、量子线材料世界中的大力士-纳米金属块体金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料，它会变得十分结实，强度比一般金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富于弹性。纳米金属铜的超延展性纳米陶瓷粉制成的陶瓷有

7、一定的塑性，高硬度和耐高温，使发动机工作在更高的温度下，汽车会跑得更快，飞机会飞得更高。纳米陶瓷刚柔并济！纳米陶瓷如果有一种超微型镊子，能够钳起分子或原子并对它们随意组合，制造纳米机械就容易多了。科学家用DNA制造出了一种纳米级的镊子。利用它将可以制造出分子大小的电子电路，使未来的计算机体积更小，运算速度更快。匪夷所思的DNA镊子纳米存储器，存储密度可达每平方厘米10万亿字节。用光刻技术做成的微米尺寸的微机械用光刻技术做成的微米尺寸的微机械