公共課1納米科技

1、Progress in atomic-level understandingDNA2 nm wide自然物質(zhì)自然物質(zhì)人工物質(zhì)人工物質(zhì)尺度尺度10 nmCell membraneATP synthaseSchematic, central coreCat 0.3 mDust mite300 mmMonarch butterfly 0.1 mMEMS (MicroElectroMechanical Systems) Devices10 -100 mm wideRed blood cellsPollen grainFly ash 10-20 mm Bee 15 mmAtoms of silicons

2、pacing tenths of nmHead of a pin1-2 mmMagnetic domains garnet film11 mm wide stripesQuantum corral of 48 iron atoms on copper surfacepositioned one at a time with an STM tipCorral diameter 14 nmProgress in miniaturizationIndium arsenidequantum dot Quantum dot array -germanium dots on siliconMicroele

3、ctronicsObjects fashioned frommetals, ceramics, glasses, polymers .Human hair 50 mm wideBiomotor using ATPThe Microworld0.1 nm1 nanometer (nm)0.01 m mm10 nm0.1 m mm100 nm1 micrometer (m mm)0.01 mm10 m mm0.1 mm100 m mm1 millimeter (mm)0.01 m1 cm10 mm0.1 m100 mm1 meter (m)100 m10-1 m10-2 m10-3 m10-4 m

4、10-5 m10-6 m10-7 m10-8 m10-9 m10-10 mVisiblespectrumThe NanoworldSelf-assembled “mushroom”The 21st century challenge - Fashion materials at the nanoscale with desired properties and functionalityRed blood cellswith white cell 2-5 mm meterm1001 mcentimetercm10-2 0.01 mmillimetermm 10-30.001 mmicromet

5、ermm 10-60.000001 mnanometernm 10-90.000000001 mChart from /production/bes/scale_of_things.html介觀物理介觀物理n介觀(mesoscope)宏觀(Macroscope)和微觀(Microscope)之間的部分n宏觀 使用經(jīng)典力學(xué)，能帶理論處理連續(xù)物質(zhì)n微觀 使用量子力學(xué)處理單體問題n兩者之間的物質(zhì)的理論處理和計(jì)算非常困難n存在嶄新的特性1990年 Nano Science & Technologyn巴的爾摩NST會議n專業(yè)國際刊物Nano technol

6、ogy Nanobiology古代的納米尺寸制造技術(shù)19世紀(jì) 作為測量手段的納米鉑絲 更久以前 金箔 松煙墨 顏料 銅鏡黑漆自然界的納米結(jié)構(gòu)生物組織煙塵油膜納米并不困難納米并不困難也并不神秘也并不神秘前景廣闊前景廣闊b 知道但是無法制備 （工藝問題）c 知道而且能制備，但是應(yīng)用不廣 （性質(zhì)熟悉 和制造工藝）第二階段（1994年前）人們關(guān)注的熱點(diǎn)，是如何利用納米材料已挖掘出來的奇特物理、化學(xué)和力學(xué)性能設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料，通常采用納米微粒與納米微粒復(fù)合，納米微粒與常規(guī)塊體復(fù)合。第三階段（從第三階段（從1994年至今）年至今）納米組裝體系、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)材料體系越來越受到人的關(guān)注，正在成為納米

7、材料研究的新熱點(diǎn)。SAM納米材料（Self Assembling material自組織材料）背景：量子物理能帶理論X射線衍射久保理論原子顯微鏡80-90 年代 Gleiter團(tuán)簇粒子制備1861年膠體化學(xué)90年 鎳上氙原子圖案 IBM85年美國Kroto等 碳6060年代 久保理論20世紀(jì)初 鉑黑 白碳黑二維納米材料通常指在一個(gè)方向上具有納米尺寸，而在其余兩個(gè)方向上具有宏觀尺寸的物質(zhì)，包括納米薄膜、納米涂層等形態(tài)。三維納米材料指由納米尺度的物質(zhì)單元直接構(gòu)成的物質(zhì)、或者納米尺度的物質(zhì)單元與基體相構(gòu)成的物質(zhì)。包括納米固體材料、納米復(fù)合材料。納米固體材料指由納米尺度水平的晶界、相界或位錯(cuò)等缺陷的原子排列而獲得的具有新原子結(jié)構(gòu)或微結(jié)構(gòu)性質(zhì)的固體，又分為納米晶體材料、納米結(jié)構(gòu)材料破碎 球磨蝕刻 光刻煅燒 噴霧法從下到上 把分子尺寸累積成納米尺寸蒸發(fā)凝結(jié)氣相沉積共沉淀法量子點(diǎn)原子團(tuán)簇C60團(tuán)簇納米顆粒1-100nm 是制備二維，三維材料的基礎(chǔ)。制備方式直徑大小單層、多層扭曲方式納米帶各種金屬納米線半導(dǎo)體納米線自然形成管狀 需要片層結(jié)構(gòu)模板CNT陽極氧化鋁沸石反膠束DNA徑跡蝕刻聚合物 復(fù)合膜多層超晶格巨磁阻薄膜 單層