中国”863”,”973”,国家自然科学基金
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第一章 概述


21世纪是高新技术的世纪，信息、生物和新材 料代表了高新技术发展的方向。在信息产业如 火如荼的今天，新材料领域有一项技术引起了 世界各国政府和科技界的高度关注，这就是纳 米科技。 处于新材料科技前沿的纳米科技，它的应用领 域非常广泛。应用于制造业，现在已经造出只 有米粒大小且能开动的汽车、只有蜜蜂大小的 直升机。应用于生物医学，可以制出只有几毫 米的人造手，帮助医生实施虚拟的现实手术。


纳米科学技术 (Nano-ST) 是 20 世纪 80 年代末 期刚刚诞生并正在崛起的新科技，他的基本涵 义是在纳米尺寸 (10-9—10-7m) 范围内认识和 改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创 制新的物质． 早在 1959 年，美国著名的物理学家，诺贝尔 奖获得者费曼就设想：“如果有朝一日人们能 把百科全书存储在一个针尖大小的空间内并能 移动原子，那么这将给科学带来什么 !”这正是 对纳米科技的预言，也就是人们常说的小尺寸 大世界

(2) 近年来刚刚发展起来的纳米材料出现许多传统 材料不具备的奇异特性，已引起科学家的极大兴 趣．德国萨尔大学格菜德和美国阿贡国家实验室席 格先后研究成功纳米陶瓷氟化钙和二氧化钛，在室 温下显示良好的韧性，在 180℃经受弯曲并不产生 裂纹，这一突破性进展，使那些为陶瓷增韧奋斗将 近一个世纪的材料科学家们看到希望．英国著名材 料科学家卡恩在从 Nature 杂志上撰文说：“纳米陶 瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。”纳米材料在光吸 收、催化、敏感特性和磁性方面都表现出明显不同 于同类传统材料的特性，在高技术应用上显示出广 阔的应用前景．
纳米新科技诞生才几十年，就在几个重要的方面有 了如下的重要进展： 1 ）美国商用机器公司 (IBM) 两名科学家利用扫描 隧道电子显微镜(STM)直接操作原子，成功地在Ni(镍) 基板上，按自己的意志安排原子组合成“IBM”字样， 日本科学家已成功地将硅原子堆成一个“金字塔”， 首次实现了原子三维空间立体搬迁．1991年IBM的科 学家还制造了超快的氙原子开关．专家们预计，这一 突破性的纳米新科技研究工作将可能使美国国会图书 馆 的 全 部 藏 书 存 储 在 一 个 直 径 仅 为 0.3cm 的 硅 片 上．据英国《科学与共同政策》杂志报道，科学家们 最近制造出一种尺寸只有 4nm 的复杂分子，具有“开” 和“关”的特性，可由激光计算机提供可能的技术保 证．

有人预言，处于 2l世纪高新技术前沿和核心 地位的纳米科技所引起的世界性技术革命和 产业革命对社会经济、政治、国防等所产生 的冲击，将比以往的技术革命时代带来的影 响更为巨大。纳米科技将会掀起新一轮的技 术浪潮，领导下一场工业革命。人类将进入 一个新的时代-----纳米科技时代。
由“苍蝇间碟”说起
纳米材料概论
基本内容



纳米科技的基本概念 纳米结构单元 纳米微粒的结构与物理化学特性 纳米微粒的制备 纳米固体及其制备 纳米固体材料的性能 纳米复合构，张立德 牟季美， 科学出版社 纳米材料导论，曹茂盛 关长斌等，哈尔 滨工业大学出版社 纳米技术与应用，顾宁 付德刚等，人民 邮电出版社

20世纪90年代初的一天，美国驻某国大 使馆一份重要的情报突然失密。这是一 份涉及美国安全的核心机密情报，美国 中央情报局的主管首脑一听，深感事态 严重，焦急万分，连夜派出了由高级特 工约翰逊率领的一个精悍的小组飞赴该 国。

从微型电台的神奇功能，人们已意识并 发现：未来战场上，应用纳米(10-9米) 技术的武器装备定会大显神通，并将有 可能改变今后战争的面貌，使战场变得 面目全非。
美国一研究所在“杀人蜂”背后贴上微芯片和红外发射器以追踪监 视
1.纳米科技的基本概念和内涵

1959 年，著名的理论物理学家、诺贝尔 奖金获得者费曼曾预言：“毫无疑问， 当我们得以对细微尺度的事物加以操纵 的话。将大大扩充我们可能获得物性的 范 围 。 ” 在 这 里 ， 通 常 界 定 为 1— 100nm的范围内纳米体系是细微尺度的 事物的主角．
相关的网站:

1.美国国家纳米行动计划 2.日本纳米计划 http://www.jst.go.jp/erato http://www.iijnet.or.jp/MMC 3.德国纳米计划 http://www.nanonet.de/english/default.htm 4.英国纳米行动计划 5.世界纳米结构科学和技术调查报告 /nano/
纳米科技是研究由尺寸在 1—100nm 之间的 物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可 能的实际应用中的技术问题的科学技术． 纳米科技主要包括： (1)纳米体系物理学；(2)纳米化学； (3)纳米材料学； (4)纳米生物学； (5)纳米电子学； (6)纳米加工学； (7)纳米力学．



这7个部分是相对独立的。隧道显微镜在纳米科技 中占有重要的地位，它贯穿到7个分支领域中，以 扫描隧道显微镜为分析和加工手段所做工作占有 一半以上． 纳米科学所研究的领域是人类过去从未涉及的非 宏观、非微观的中间领域，从而开辟人类认识世 界的新层次，也使人们改造自然的能力直接延伸 到分子、原子水平，这标志着人类的科学技术进 入了一个新时代，即纳米科技时代。以纳米新科 技为中心的新科技革命必待成为21世纪的主导．