第一章绪论——什么是纳米化学？1、名词溯源2、发展简史3、研究范畴4、课程安排“纳米化学”名词溯源1. Science, 1991, Vol. 254, 1312-1319Molecular Self-Assembly and Nanochemistry: A Chemical Strategy for the Synthesis of NanostructuresGeorge M. Whitesides,J. P. Mathias, C. T. SetoGeorge M. Whitesides Dept. of ChemistryHarvard UniversityOne major focus of nanochemistry to date has been toattempt to understand and use the astonishing variety ofsophisticated strategies and processes encounted in livingsystems . Increasingly, however, nanochemistry is beingappreciated as a subject with very broad implications, and asone that would ultimately involve many areas: interface andcolloid science, molecular recognition, electronicsmicrofabrication, polymer science, electrochemistry, zeolitesand clay chemistry, scanning probe microscopy,and others.2. Advanced Materials, 1992, Vol. 4, 612-649Nanochemistry : Synthesis in Diminishing DimensionsN a n o c h e m i s t r y i s a nemerging subdiscipline ofsolid-state chemistry thatemphasizes the synthesisrather than the engineeringaspects of preparing littlep i e c e s o f m a t t e r w i t hnanometer sizes in one, twoo r t h r e e d i m e n s i o n s.Geoffrey A. OzinAdvanced Zeolite Materials Science Group, Lash Miller Chemistry Department, University ofToronto3. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1996, Vol.35, 1154-1196Self-Assembly in Natural and Unnatural SystemsKeywords:molecular recognitionnanochemistrynanostructuresnoncovalent interactionssupramolecular chemistry1. The need for NanochemistryBottom up or engineering up approach toconstruction of nanoscale structures andnanosystems J. F. Stoddart & D. Philip School of Chemistry University of Birmingham“纳米化学”名词溯源(国内情况)1. ，化学进展，1995, Vol.7, 1-9卤化银成像体系中的纳米化学（第四届全国感光科学大会上的报告，1993年11月，北京）任新民纳米化学研究的对象是尺寸在1－100纳米的化学实体，它构成了一个介乎微观相和宏观相之间的介观相，介观相不仅反映了化学实体在尺寸上从微观向宏观的过渡，而且表现了一系列特殊的效应和功能。
2. 林铭章，朱清时，现代科学仪器，1998，Vol.1-2, 17-24液相纳米化学纳米化学是当代化学中最富有挑战性的分支之一。
它以纳米粒子或团簇的合成、表征及其化学性质为主要研究对象。
3. 郭景坤，科学，2000，Vol.51,13-16纳米化学研究及其展望纳米化学研究物质在微米尺度以下、纳米尺度以上的化学问题。
纳米化学的提出，为化学家开拓了一个新的研究领域。
物质到达纳米的尺度，将为化学合成、物质性质及其他的问题，带来新的科学研究内涵。
纳米物质的合成是纳米化学首先所面临的问题。
4.薛群基，徐康，化学进展，2000, Vol.12, 431-444纳米化学5.白春礼，纳米科学与技术（专著，1995），54－62纳米化学6.王夔，江苏化工，1998，Vol.26, 1-5新层次上的化学－－－化学发展动向之一7.张琳（上海市虹桥中学），化学教学，1996（1），25－26跨世纪的新学科－－纳米化学8.刘忠范，朱涛，张锦，大学化学，2001，Vol.16(5)，1－10；2001，Vol.16(6),9-16纳米化学纳米化学的定义：化学的一个新分支，是研究原子以上、100纳米以下的纳米世界（介观世界）中的各种化学问题及其应用的科学。
纳米化学的研究对象是至少一个维度的尺寸在100纳米以下的原子或分子的集合体。
它的主要任务是研究纳米材料与结构的化学制备方法，探索有限原子或分子体系的性质及反应规律等。
中国大百科全书“纳米化学词条”2002中国化学年鉴化学的机会与挑战●当前化学发展的总趋势从宏观到微观；从静态到动态；从定性到定量；从体相到表相；从描述到理论等。
●当前化学的主要任务和发展动向开发最佳的化学过程；以社会需要为导向，寻找和设计最佳的化合物和材料；发展分析测试新方法。
●化学研究的六个发展趋势更加重视不同学科之间的交叉和融合；理论和实验更加密切结合；在研究方法和手段上，更加重视尺度效应；合成化学的新方法层出不穷；造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然趋势；分析化学已发展成为分析科学。
●21世纪化学的四大难题化学的第一根本规律——化学反应理论和定律化学的第二根本规律——结构和性能的定量关系纳米尺度的基本规律活分子运动的基本规律纳米化学发展简史一门新学科诞生的几大要素：1. 科学自身或社会发展的需求（必要性）2. 新技术的诞生或新理论的出现（可行性）3. 共性的新问题和新方法4. 预见性和导向性5. 广阔的应用前景（学科发展的推动力）纳米化学是伴随着纳米科技的发展而逐渐作为化学的一个新的分支发展起来的。
扫描隧道显微技术（STM）是纳米化学的重要技术基础。
纳米材料和纳米器件研究的需求是纳米化学诞生的主要推动力。
纳米科技的预言者——理查德·费曼先生♦“当人类有朝一日能够按照自己的主观意愿排列原子的话，世界将会发生什么呢？”♦“就物理学家而言，一个一个原子地构造物质并不违背物理学规律。
”♦“对大尺度的表观物质而言，微小原子的行为无足轻重，但它们都服从量子力学定律。
因此当我们下到微观世界把原子胡乱拨弄一通时，我们将在不同的规律下工作，而且可以期望做出不同的事情。
”♦“在原子水平上，我们面对着新的力和新的效应，材料的制造和生产问题将十分不同。
”－1959年12月29日在美国应用物理年会上的讲话－Richard P. Feynman Dec. 29,1959 APS AnnualMeetingRichard P. Feynman 1965年诺贝尔物理奖获得者认识与改造微观世界的有力武器——扫描隧道显微镜(STM)G. Binnig和H. Rohrer及其在1981年发明的STM（1986年诺贝尔物理奖）I ∝Vexp (-Aφ1/2S)b第一张原子分辨STM图像（1983，Binnig& Rohrer）——Si(111)表面的7×7重构HOPG表面的碳原子像（1989, Liu）大约2个世纪以来，原子与分子是理论科学家的天堂中的实在，它们是“任何人始终无法看到的”（Robinson,1984）。
STM的发明使科学家得以直接看到个别原子及分子的电子结构。
STM及随后衍生出来的一系列扫描探针显微技术（SPM）使得人们能够在实空间内观测原子、分子以及纳米尺度的表面结构细节，也实现了人们操纵原子、操纵分子的梦想。
同时，也使得实验研究纳米尺度乃至单个分子、单个原子水平的各种化学问题成为可能，从而为纳米化学新学科的诞生奠定了重要的技术基础。
原子操纵及化学键的剪裁氙原子在镍(110)表面排成的最小IBM商标铜(111)表面上的铁原子围栏铂表面上一氧化碳分子排成的“纳米人”搬走原子写“中国”铁原子在铜(111)表面排成的汉字硅表面原子的STM剪裁硅(111)-7x7表面在超高真空中室温下实施的一系列化学键剪裁实验。
(a)在箭头所示位置针尖定位于接触前1Å处；(b)1.0V电压脉冲移去3个原子而留下第4个原子在针尖之下；(c)移走该原子的最初尝试导致它向左移动并束缚在中心顶戴原子的位置上；(d)第二个脉冲移走第4个原子；(e)一个新的角原子被移走；(f)角原子又回到其初始位置。
（详见Avouris，Lyo，1992）硅(001)表面上SiH 3--> SiH 2(ads) + H(ads) 反应的STM 图像。
(a) 暴露于Si 2H 6气氛之前的清洁Si(001)表面；(b) 暴露0.1 Langmuir 单层Si 2H 6（300K ），给出吸附态的SiH 2和SiH 3基；(c) 8分钟之后，给出SiH 3解离为SiH 2之后的图像变化，图中可见由于H 原子吸附引起的原子大小的图像凹陷。
STM可以看到原子轨道 波函数的形状！硅(001)-(2x1)表面的填充态(a,负偏压)和空态(b,正偏压)的STM图象。
下方示意图显 示硅(001)表面重构的侧视模型，给出了π、π* 轨道的形状。
实际上，负偏压下得到 的STM图象反映了π分子轨道的空间分布，而正偏压下得到的图象反映了π* 未占据二 聚体轨道的空间分布。
π* 轨道波函数中央部分呈“节”型。
在STM图象中，该节平 面直接反映为Si＝Si二聚键中心部分的凹陷。
因为在节中央的电子态密度降为零，所 以针尖为维持恒电流必须向样品表面接近。