Au超微粒膜红外传感器
(3) 湿敏传感器：
5、纳米结构高效电容器阵列
二、纳米材料的应用
1、陶瓷增韧 2、磁性材料 (1) 巨滋电阻材料： 巨磁电阻效应(GMR)是指强磁性材料在受到外加磁场
作用时引起的巨大的电阻变化.巨磁电阻效应是 1988 年 法 国 巴 黎 大 学 的 Albert Fert 和 德 国 的 Peter Grünberg教授几乎同时发现的。2007年诺 辈尔物理学浆授予这两位“硬盘技术之父”。
§6.6.5 纳米结构和纳米材料的应用
一、纳米结构的应用 1、量子磁盘与高密度磁存储 2、高密度记忆存储元件 3、高效能量转化纳米结构 (1) 高效再生锂电池： (2)太阳能电池： (3)热电转化
量子磁盘 扫描电镜像
4、微型传感器
(1) 气体传感器
(2) 红外线传感器
超微粒气体感应 膜的结构模型
第三阶段(从1994年到现在)：纳米组装体系、 人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越 受到人们的关注或者称为纳米尺度的图案材 料。
§6.6.3 纳米材料与其他学科的交叉、渗透
纳米材料——凝聚态物理 纳米材料——半导体材料 纳米材料——化学 纳米材料——复合材料 纳米材料——医学药物
§6.6.4 纳米材料在高科技中的地位
纳米新科技重要进展： (1) 利用扫描隧道电子显微镜直接操作原子 (2) 纳米材料的奇异特性 (3) 纳米生物学——基因工程 (4) 纳米微机械和机器人
§6.6.2 纳米技术研究的对象和发展的历史 一、纳米技术研究的对象 •纳米颗粒限制到1～100 nm范围。 •纳米材料的基本单元可以分为三类： (i)0维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，
§6.6 纳米技术 §6.6.1 纳米科技的基本概念和内涵
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。

纳米科学技术基本涵义
如量子点、纳米尺度颗粒、原子团簇等；
(ii)1维，指在空间有两维处于纳米尺度，
如量子线、纳米丝、纳米棒、纳米管等； (iii)2维，指在三维空间中有一维在纳米尺 度， 如量子阱、超薄膜，多层膜；超晶格等。
纳米材料可分为人工制备与天然
天然：
•天体的陨石碎片，人体和兽类的牙齿
•蜜蜂：蜜蜂的体内存在磁性的纳米粒子， 具有“罗盘”的导航作用，并利用这种 “罗盘”来确定其周围环境在自己头脑里 的图像而判明方向。
二、纳米技术发展简史
•1000多年前。中国古代墨、染料； •中国古代铜镜表面的防锈层，证实为纳米 氧化锡颗粒构成的一层薄膜； •1861年，对直径为1～100 nm的粒子系统即 所谓胶体的研究 •1962年，久保及其合作者针对金属超微粒 子的研究，提出了著名的久保理论
1963年，Uyeda及其合作者用气体冷凝法， 对单个的金属超微颗粒的形貌和晶体结构进 行了透射电子显微镜研究。
1990年7月在美国巴尔的摩召开了国际第一届 纳米科学技术学术会议，正式把纳米材料科 学作为材料科学的一个新的分支公布于世， 这标志着纳米材料学作为一个相对比较独立 学科的诞生。
1994年在美国波士顿召开的MRS秋季会议上 正式提出纳米材料工程。并决定出版《纳米 结构材料》、《纳米生物学》和《纳米技术》 的正式学术刊物。
螃蟹原先并非“横行”运动，而是前后运动，这 是因为亿万年前的螃蟹第一对触角里有几颗用于 定向的磁性纳米微粒——小指南针。螃蟹的祖先 靠这种“指南针”前进后退。后来，由于地球的 磁场发生了多次剧烈的倒转，使螃蟹体内的小磁 粒失去了原来的定向作用，于是使它失去了前后 行动的功能，变成了横行。
大海龟：海龟的头部有磁性的纳米微粒，起导航 作用。
1984年，德国萨尔大学的G1eiter教授等 人首次制备了纳米粒子，加压成纳米固体， 并提出了纳米材料界面结构模型。随后发 现CaF2纳米离子晶体和TiQ2纳米陶瓷在室 温下出现良好韧性，使人们看到了陶瓷增 韧的新的战略途径。
•1985年，Kroto等采用激光加热石墨蒸发 并在甲苯中形成碳的团簇——C60
纳米材料发展的3个阶段
第一阶段(1990年以前)：主要是在实验室探 索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体， 合成块体(包括薄膜)，研究评估表征的方法， 探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。 研究的对象一般局限在单一材料和单相材料， 国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米 相材料。
第二阶段(1994年前)：热点是如何利用纳米 材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性 能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒 与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合 及发展复合纳米薄膜，国际上通常把这类材 料称为纳米复合材料。
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。
纳米科技是研究由尺寸在1 ～100 nm之间的 物质组成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。
•以单电子隧道效应为基础的单电子晶体管（日本） •高速数据处理提供分子电子器件及阵列（德国）
•开始用分子电子器件、量子效应器件开发生物计算机 （日本）。
•21世纪电子工业的关键材料都具有纳米结构 比例芯片中的各个元件之间的耦合，纳米尺寸的开
关材料、敏感材料、纳米级半导体/铁电体、纳米级半 导体/铁磁体、纳米金属/纳米半导体集成的超结构材料、 单电子晶体管材料、用于存储的巨磁阻材料、超小型 电子干涉仪所需材料、电子过滤器材料、智能材料、 新型光电子材料等。
1970年，江崎与朱兆祥首先提出了半导体超 晶格的概念，张立纲和江崎等在实验中实现 了量子阱和超晶格，观察到了极其丰富的物 理效应。
20世纪70年代末到80年代初，对一些纳 米颗粒的结构、形态和特性进行了比较 系统的研究。描述金属颗粒费米面附近 电子能级状态的久保理论日臻完善，在 用量子尺寸效应解释超微颗粒的某些特 性时获得成功。