纳米结构和纳米材料的应用.ppt

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1、第十四章纳米材料和纳米结构的应用第十四章纳米结构和纳米材料的应用特点及应用前景：纳米材料具有奇特的物理化学特性，因此在信息，生物技术，能源，环境，制造和国防等领域具有广泛应用前景，而且在很多方面也取得初步成果．纳米材料为实现材料的小型化，智能化，元件的高集成，高密度存储和超快传输提供了可能性。1量子磁盘与高密度磁存储2高密度记忆存储元件3单电子晶体管的用途4高效能量转化纳米结构5超微型纳米阵列激光器纳米结构的应用6光吸收的过滤器和调制器7微型传感器8纳米结构高效电容器阵列9超高灵敏度电探测器和高密度电接线头1

2、0纳米结构离子分离器1陶瓷增韧2磁性材料3纳米微粒的活性及其在催纳米材料的应用化方面的应用4在生物和医学上的应用5光学应用6在其他方面的应用一、纳米结构的应用1.量子磁盘与高密度磁存储计算机中具有存储功能的磁盘发展总趋势是尺度不断减小,存储速度快速提高，人们曾经试图通过减小磁性材料的颗粒尺寸继续提高磁盘的存储密度，但受到超顺磁性的限制.1995年,人们根据需要设计新型的纳米结构，提高磁存储密度，1997年，量子磁盘问世，使磁盘的尺寸比原来的磁盘缩小了10000倍，磁存储密度达到4xl011bit/in2．19

3、97年，密尼苏达(Minnesota)大学电子工程系纳米结构实验室成功制备了纳米结构的磁盘，尺寸为100nmxl00nm，它是由直径为10nm，长度为40nm的Co棒按周期为40nm排列成阵列（如右图）.这种磁性的纳米棒阵列实际上是一个量子棒阵列，它与传统磁盘磁性材料呈准连续分布不同，纳米磁性单元是分离的，因而人们把这种磁盘称为量子磁盘．硬盘的物理结构（以下资料可参看《硬盘大世界》、《优因培少儿科技大全》）1、磁头硬盘内部结构磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的磁头是读写合一的

4、电磁感应式磁头，但是，硬盘的读、写却是两种截然不同的操作，为此，这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读/写两种特性，从而造成了硬盘设计上的局限。而MR磁头（Magnetoresistiveheads），即磁阻磁头，采用的是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。另外，MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读

5、取数据的准确性也相应提高。而且由于读取的信号幅度与磁道宽度无关，故磁道可以做得很窄，从而提高了盘片密度，达到200MB/英寸2，而使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2，这也是MR磁头被广泛应用的最主要原因。目前，MR磁头已得到广泛应用，而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制作的GMR磁头（GiantMagnetoresistiveheads）也逐渐普及。2、磁道当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的，因为它们仅是盘面

6、上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，同时也为磁头的读写带来困难。一张1.44MB的3.5英寸软盘，一面有80个磁道，而硬盘上的磁道密度则远远大于此值，通常一面有成千上万个磁道。3、扇区磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。1.44MB3.5英寸的软盘，每个磁道分为18个扇区。4、柱面硬盘通常由重

7、叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。硬盘是一种主要的电脑存储媒介，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数

8、硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。计算机的外部存储器中也采用了类似磁带的装置，比较常用的一种叫磁盘。将圆形的磁性盘片装在一个方的密封盒子里，这样做的目的是为了防止磁盘表面划伤，导致数据丢失。软盘都有一个塑料外壳，比较硬，它的作用是保护里边的盘片。盘片上涂有一层磁性材料(如氧化铁)，它是记录数据的介质。在外壳和盘片之间有一层保护层，防止外壳对盘片的磨损。软盘的读写是通过软盘驱动器