新型纳米碳材料之纳米材料简介

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1、新型纳米碳材料NewNano-carbonMaterials纳米材料简介纳米材料简介nmkmμmmmm0.1nm原子1nmDNA双螺旋结构100nm纳米颗粒100μm头发4cm乒乓球5m汽车1纳米=10-9米纳米材料和科技的定义纳米材料：在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~1000个原子紧密排列在一起的尺度。纳米科技:在纳米尺度范围研究物质（包括原子和分子）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科科学和技术。纳米科学技术:20世纪80年代

2、末诞生并在蓬勃发展中的高新科技。在纳米尺寸范围内认识和改造自然通过直接操纵原子和分子而创造新物质(包括材料、器件、性能和使用效能等)，探索在纳米尺度范围内物质运动的新现象和新规律。它的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子和分子水平,标志着人类科学技术水平已进入到一个新时代-纳米科技时代。纳米科学技术是多学科交叉,基础研究和应用开发紧密联系的集成高新科技。主要包括:纳米生物学、纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米机械学等新学科领域,已经并继续对相关各产业领域产生强烈的影响和渗透。4纳米科技与纳

3、米材料人类对纳米技术的研究已有了50多年的历史。1959年，美国著名的物理学家、诺贝尔奖金获得者理查德·费曼认为：能够用宏观的机器来制造比其体积小的机器，而这较小的机器又可制作更小的机器，这样一步步达到分子线度。纳米材料和科技的发展费曼不仅提出了问题，而且证明了它是为规律所允许的，他说：据我所知，物理学并不排除逐个原子地对物质合成实行控制的可能性，这种想法并不违反任何规律，从原则上讲它是能够做到的。1981年，宾尼西、罗雷尔发明世界上第一台扫描隧道显微镜(简称STM)，1986年获诺贝尔物理奖。G.Binni

4、gH.RohrerOmicron低温超高真空STM扫描隧道显微镜的发明扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”，是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。CSTM——9000型扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜(STM)通过探测物质表面的隧道电流来分辨其表面特征样品表面探针表面电子云重叠，由于隧道效应逸出电子U工作原理——对表面间距异常敏感探针与样品间加电压形成隧穿电流扫描隧道显微镜的两种工作模式：恒高度模式恒电流模式STM特点：xy方向0.2nmz方向0.005nm在原子尺度探测

5、具有原子级高分辨率在大气压下或真空中均能工作；无损探测,可获取物质表面的三维图像；可进行表面结构研究,实现表面纳米(10-9m)级加工。硅表面硅原子的排列砷化镓表面砷原子的排列碘原子在铂晶体上的吸附应用实例1990年，美国国际商用机器公司（IBM）阿尔马登研究中心科学家，经22小时的操作，把35个氙原子移动到位，组成IBM三个字母，加起来不到3nm。通过移走原子构成的图形15纳米科学技术宇航、交通传统产业环境、能源医疗和药物新材料电子器件计算机国家安全生物、农业纳米科技向不同领域的渗透“nano”在希腊

6、语中有“矮小”的意思对于纳米研究的研究方式，有“从小到大”(bottomup)和“从大到小”(topdown)两种方式。“topdown"的方式是利用机械和刻蚀技术制造纳米尺度结，而“bottomup”是应用一个原子一个原子或一个分子一个分子创造有机和无机结构。“topdown”或“bottomup”可以用来衡量纳米技术发展的水平。纳米技术的意义1、这是一门新兴的科学技术，它使得人们对于物质世界有了全新的理解。2、纳米技术拓展了人类构成新物质的手段，同时也为生命和信息技术的持续发展奠定了基础。3、随着纳米技术

7、的发展，其成果逐渐深入到人们日常生活的方方面面。纳米元器件领域――日本领先，欧洲次之，美国第三；纳米生物与应用领域――美欧相当，日本次之；高表面积材料领域――美领先，欧次之，日第三；中国在纳米科技领域的总体水平与美、日、欧相比，差距还是很大的，尤其是在纳米器件方面差距更为明显。纳米科技排名纳米技术进展实心的纳米棒、纳米线、量子线纳米技术进展朗讯公司和牛津大学:纳米镊子碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量纳米技术进展DNA开关原子森林由德国实验室托斯顿·邓卓巴拍摄的这一图像显示了一片GeSi量子点“森林”，其实，

8、它们只有15纳米高，直径也只有70纳米。蓝宝石美国伊利诺斯大学香槟分校的斯科特·麦克拉伦及其同事一同建造了这张精美制作的蓝宝石衬底的弹坑图像。此蓝宝石是通过飞秒级激光脉冲击打其表面而受热的，在此过程中，蓝宝石喷射出原子而留下一个浅浅的弹坑。此晶体经再加热和再次喷射，形成了这里所展示的内部深层结构。1飞秒是千万亿分之一秒。纳米线几种植物的叶子，包括荷花，展现出其自洁特性。这种所谓的“荷花效应”也叫作自