纳米科学技术简介
纳米科技简介
晏亮谷战军赵宇亮纳米（nm），它与米、厘米、毫米一样，是几何大小的量度单位，1nm=10−9 m，约等于4～5个原子排列起来的长度。
最早提出在纳米尺度上进行科学研究的是著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者理查德·费曼（Richard Feynman）。
1959年，费曼在美国加州理工学院召开的美国物理学会年会上所做的演讲《底部还有很大空间》中提出：能够用宏观的机器来制造比其体积小的机器，而这较小的机器还可能制备更小的机器，这样一步一步达到分子限度。
美丽的梦想往往是人类前进的动力，科学家开始试图从各个角度提出有关纳米技术的构想。
20世纪70年代，美国康奈尔大学的格兰奇维斯特（Granqvist）和比尔曼（Buhrman）利用气相凝集的方法制备出纳米颗粒，并提出了纳米晶体材料的概念，成为纳米材料的创始者。
随后，麻省理工学院的德雷克斯勒教授积极提倡纳米技术的研究，并成立了纳米科技研究小组。
到20世纪80年代，各种表征手段的不断涌现，特别是扫描隧道显微镜，为纳米技术的发展和纳米材料的制备奠定了实验基础。
德国的格莱特（Gleiter）教授利用惰性气体凝集的方法制备出6纳米的纳米颗粒，并且对其从理论以及性能上做了全面的研究，指出了在纳米界面上的奇异结构和特异功能。
进入21世纪以来，各种纳米材料已经可以被大规模生产，并且在工业、农业、食品、生活日用品、医药等领域的消费品和工业产品中广泛使用，以提高原有的性能或获得新的功能。
例如，把纳米级的TiO2添加到防晒霜中可增强对紫外线的吸收，Zn纳米材料也被用作催化剂处理汽车尾气。
纳米材料在各个领域都发挥着巨大的作用，已成为人们日常生活中密不可分的一部分，正在对国民经济发展和社会进步做出巨大的贡献。
正像美国科学家预计的：“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给各个领域带来一场革命。
”一、纳米技术纳米技术是指在纳米尺度下（0.1～100 nm）操纵原子和分子，对材料进行加工，制造具有特定功能的产品，或对物质及其结构进行研究，并掌握其原子、分子运动规律和特性。
纳米技术
• 利用纳米技术还可制成各种分子传感器和探测器。利
用纳米羟基磷酸钙为原料，可制作人的牙齿、关节等
仿生纳米材料。将药物储存在碳纳米管中，并通过一 定的机制来激发药剂的释放，则可控药剂有希望变为 现实。
• 另外，还可利用碳纳米管来制作储氢材料，用作燃料 汽车的燃料"储备箱"。利用纳米颗粒膜的巨磁阻效应 研制高灵敏度的磁传感器；利用具有强红外吸收能力 的纳米复合体系来制备红外隐身材料，都是很具有应 用前景的技术开发领域。
用扫描隧道显微镜的针尖 将原子一个个地排列成 汉字，汉字的大小只有 几个纳米。
纳米技术应用
1 、纳米技术在陶瓷领域方面的应用 2 、纳米技术在微电子学上的应用 3 、纳米技术在生物工程上的应用 4 、纳米技术在光电领域的应用 5 、纳米技术在化工领域的应用 6 、纳米技术在医学上的应用 7 、纳米技术在分子组装方面的应用 8、纳米技术在其它方面的应用
虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其
优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧
性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等 诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强 腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作 用，具有广阔的应用前景。
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纳米级微电子元件
日本日立中心实验室利用半导体材料砷化镍，
认为：“物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物 质的可能性”，并表示： “我深信不移，当人们能操纵 细微物质的时候，将可获得极其丰富的新的物质的性质。”
费曼对纳米技术的最早梦想，成为一个光
辉的起点，人类开始了对纳米世界的探求。
科学家发现，在纳米的世界里，物质发生了质的飞 跃。比如硅晶体是不发光的，但纳米硅却会发光；陶瓷
纳米抗菌防静电面料
纳米技术及应用资料
纳米技术及应用资料纳米技术是一门研究和应用纳米尺度范围内的材料、器件和系统的科学与技术。
纳米尺度在1纳米到100纳米之间，纳米技术主要关注和操纵材料的纳米结构和性质，以实现对材料特性、性能和功能的精确控制和改进。
纳米技术的应用非常广泛，涵盖了各个领域。
以下是纳米技术的一些主要应用领域：1. 电子学和电子器件：纳米技术在电子学领域的应用极为重要，例如微电子器件、纳米电子结构等。
纳米技术可以提高电子器件的性能和功能，使得电子设备更小、更快速、更节能。
2. 材料科学：纳米技术可以用来制备和改进各种材料，包括金属、陶瓷、聚合物等。
纳米结构的材料具有特殊的物理、化学和生物性能，可以应用于传感器、催化剂、纳米粒子药物等领域。
3. 药物传递和医学诊断：纳米技术在药物传递和医学诊断领域有广泛的应用。
纳米粒子可以作为药物载体，通过调控纳米粒子的形状、大小、表面性质等，实现药物的快速、定向、可控释放，提高药物的疗效和减少副作用。
此外，纳米技术还可以用于制备和改进医学影像技术，如纳米探针、纳米共振探针等。
4. 能源和环境：纳米技术在能源和环境领域有着广泛的应用。
通过纳米技术可以制备高效的光电材料、催化剂等，用于太阳能电池、燃料电池、水处理等。
此外，纳米技术还可以应用于空气和水污染的治理，例如纳米材料的吸附和催化等作用可以有效地去除有害气体和污染物。
5. 纳米生物技术：纳米技术在生物领域的应用被称为纳米生物技术。
纳米生物技术可以用于生物传感、分子诊断、生物成像、基因治疗等。
通过纳米技术可以制备纳米生物传感器、纳米探针等，实现对生物分子和细胞的高灵敏、高选择性的检测和干预。
纳米技术的应用给人类带来了很多益处，但也存在一些挑战和问题需要解决。
例如，纳米材料对环境和生物体的安全性需要评估和监控；纳米器件的制备和集成技术仍然面临着一些技术难题；纳米尺度下的物理和化学现象仍然不完全理解等。
总之，纳米技术是一门前沿的科学和技术，其应用潜力巨大。
纳米技术简介
纳米技术包含下列四个主要方面
第一方面是纳米材料(或称超微粒子，尺度小于100nm的粒子)，包括材料的制备和表征．在纳米尺度下，物质中电子的波动性以及原子的相互作用将受到尺寸大小的影响．如能得到纳米尺度的结构，就可能在不改变物质化学成分的情况下控制材料的基本性质，如熔点、磁性、电容甚至颜色等．纳米材料具有异乎寻常的性能．用超微粒子烧成的陶瓷，硬度可以更高，但不脆裂；无机超微粒子加入到橡胶中后，将粘在聚合物分子的端点上，由此做成的轮胎将大大减少磨损、延长寿命．
第二方面是纳米动力学(nanodynamics)，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统(MEMS)．这主要用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统、特种电子设备、医疗和诊断仪器等. MEMS用的是一种类似于集成电路设计和制造的新工艺．特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数百微米，而宽度误差只允许万分之一，这种工艺还可用于制作转子直径为400μm的三相电动机，用空气作轴承，转速可达106rad／min—l07rad／min，调向时间小于1μs，用于超快速离心机或陀螺仪等．这方面的研究还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等．虽然此研究目前尚未真正进人纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值．
(3)纳米技术的应用前景
纳米技术不纯粹是材料科学的问题，获益的也不仅仅局限在材料科学方面，下列各个领域将因纳米技术的发展而得益．
电子和通讯： 如用纳米薄层和纳米点记录的全媒体存储器、平板显示器和其他全频道通讯工程和计算机用的器件等．对此，美国军方提出的初期指标是：在室温下，比现有的器件运算速度快10~100倍，信息存贮密度大5~100倍，能耗小50倍．将来则要求存贮密度和运算速度都要比现在大或快3——6个数量级，且廉价而节能．
纳米科技技术的基本原理解析
纳米科技技术的基本原理解析引言：纳米科技是目前科技领域中备受关注的一个研究领域。
作为研发人员和科技爱好者，我们应该了解纳米科技的基本原理是什么，它如何影响我们的生活。
本文将对纳米科技的基本原理进行解析，并探讨其在各个领域中的潜在应用。
一、纳米科技的定义：纳米科技是研究和应用物质的特性和行为在纳米尺度范围内的科学与技术。
纳米尺度通常被定义为1到100纳米之间，即百万分之一至十六分之一的直径。
二、纳米科技的基本原理：纳米科技的基本原理主要涉及纳米材料和纳米结构。
纳米材料在纳米尺度下具备独特的物理、化学和生物学性质，相较于宏观材料具有许多优势。
1. 尺度效应：尺度效应是纳米科技的核心原理之一。
纳米材料的尺寸在原子和分子的尺度上，因此其性质与宏观材料存在明显差异。
纳米颗粒具有更大的比表面积，可提供更多的活性位点，从而在催化、吸附等方面表现出卓越性能。
2. 表面效应：相较于宏观材料，纳米材料的表面积更大，因此有更多的原子或分子暴露在表面。
纳米粒子的表面存在着更多的能级，使得其在催化、光催化、传感等应用中表现出更高的活性。
3. 量子效应：在纳米尺度下，物质的电子和光学性质会受到量子效应的影响。
量子效应使得纳米材料在光电、光学、磁性等方面表现出独特的特性。
例如，纳米晶体的量子点可发光颜色取决于颗粒的尺寸。
三、纳米科技的应用领域：纳米科技的应用潜力广泛，涵盖了许多领域，包括医疗、能源、材料、电子、环境等。
1. 医疗应用：纳米技术在医疗领域中有着巨大潜力。
纳米粒子可以作为载体，用于传递药物、基因，以及在肿瘤治疗中的靶向治疗。
纳米传感器可以用于检测和监测生物分子，以提高疾病的早期诊断和治疗效果。
2. 能源应用：纳米材料在能源领域中有广泛的应用前景。
纳米材料的电子、光学和磁性性质特殊，适用于太阳能电池、电池、液流电池以及催化剂等能源转换和储存设备中。
3. 材料应用：纳米材料在材料领域中应用广泛，可以用于制备高强度、高韧性、高导电导热等新型材料。
纳米技术的基础知识
纳米技术的基础知识纳米技术概述纳米技术是一种以纳米尺度为特征的科学、技术和工程领域。
纳米技术涉及到处理和制造材料、设备和系统，其尺寸通常在1到100纳米之间。
在纳米尺度上，物质的性质和行为与宏观尺度上有着显著的不同，这使得纳米技术成为许多领域的研究热点和创新方向。
追溯纳米技术的起源，可以回溯到20世纪80年代。
然而，纳米技术的进一步发展和应用则是在1990年代末和21世纪初被广泛认识和关注的。
纳米技术的应用领域包括材料科学、生物医学、电子学、能源、化学和环境等，对于科学研究、技术革新和产业发展都具有重要意义。
纳米技术的基本原理是通过控制和操纵材料的结构和性质，实现对其性能和功能的改善和提升。
在纳米尺度下，物质的性质会发生显著的变化，例如导电性、光学性质、磁性等都会发生变化。
通过利用纳米技术，可以制备出具有特殊性能和功能的纳米材料、纳米器件和纳米结构，从而推动科学研究和工程应用的进步。
纳米材料与纳米结构纳米材料是指在纳米尺度下具有特殊性质和性能的材料。
纳米材料可以是纳米颗粒、纳米晶体、纳米管、纳米线、纳米薄膜等。
纳米材料的尺寸通常在1到100纳米之间，具有高比表面积、强化的力学性能、改变的光学和电磁性质等特点。
纳米材料广泛应用于材料科学、电子学、能源学、生物医学等领域。
纳米结构是指在纳米尺度下具有特殊结构和形态的材料。
纳米结构可以是纳米线阵列、纳米孔洞、纳米孪晶、纳米层状结构等。
纳米结构的形成受到物理、化学和生物因素的影响，具有与尺寸相似的特殊性质和应用潜力。
纳米结构在材料科学、化学和生物医学等领域显示出了独特的优势和应用前景。
纳米技术的制备方法纳米技术的制备方法包括自下而上和自上而下两种主要方法。
自下而上的制备方法是通过原子、分子或聚合物等基本单元的自组装或聚集，逐步构建出纳米材料和纳米结构。
自下而上的方法包括溶液法、气相法、凝胶法、磁控溅射等。
这些方法能够实现针对性地合成具有特定性质和功能的纳米材料和结构。
生命科学中的纳米技术
生命科学中的纳米技术纳米技术是现代科学技术中一个深受关注的领域，它是指通过控制物质的结构和组成，使其具有预定的纳米级尺度和性质，将纳米级物质制备出来的技术。
近年来，生命科学中的纳米技术获得了越来越多的关注，其在生命科学中的应用已经变得越来越广泛。
生命科学中的纳米技术主要分为两个部分：纳米医学和纳米生物学。
纳米医学主要是通过纳米技术制备纳米药物来治疗疾病。
而纳米生物学则主要是通过纳米技术研究生物系统的结构与功能，从而揭示其内部机制和生命现象的规律。
在纳米医学方面，纳米技术主要应用于制备纳米药物。
与普通药物相比，纳米药物拥有更小的粒径和更大的比表面积，因此在体内的分布和代谢过程中表现出更好的生物利用度和药效。
同时，纳米药物还可以通过控制粒子尺寸和形状等参数来调节其性质和功能，从而实现有针对性地治疗疾病。
例如，侵袭性黑色素瘤（melanoma）是一种常见的皮肤癌型，传统药物治疗虽然较为有效，但常常存在副作用较大的问题。
近年来，利用纳米技术研制的纳米药物被应用于黑色素瘤的治疗。
通过控制粒子尺寸和形状等参数，制备出具有广谱抗肿瘤活性、可控缓释性和针对性等优点的纳米药物。
实验结果表明，纳米药物在治疗黑色素瘤方面具有很好的作用。
在纳米生物学方面，纳米技术主要应用于研究生物系统的结构和功能。
通过利用纳米级精度的探测技术，可以观察到更细小的生物分子和生命现象，并揭示其内部机制和规律。
同时，纳米技术还可以通过制备纳米生物传感器和器件等工具来对生物分子和生命现象进行监测和测量。
例如，在癌症的研究中，纳米技术可以制备出非常小的纳米探针来观察肿瘤细胞的活动。
这样一来，传统的光学显微镜只能观察到肿瘤细胞表面的现象被大大拓宽，对肿瘤的治疗和预测起到了很好的辅助作用。
纳米技术在生命科学中的应用不仅存在着诸多优点，也存在着一些挑战。
例如，纳米药物的规模较小，易受到各种环境因素的影响，在运输和贮存过程中需要进行一系列的优化。
同时，纳米技术在生物学中的应用需要注意其对生物系统的安全性和生态环境的影响等问题。
纳米科学与技术第一章
• 纳米科技研究涉及一系列快速发展的设备和工 业流程， 业流程 ， 要求对单一的原子或分子簇进行加工 处理， 这些材料通常只有1纳米到 纳米到100纳米大小 。 纳米大小。 处理 ， 这些材料通常只有 纳米到 纳米大小 • 在纳米级别，一些传统材料可以表现出其有价 值的特性，如不同寻常的强度、电导性或者通 过肉眼无法察觉的某些性质，可以通过对不同 纳米级材料间的重新组合制造出新的药物、新 的食品和设备，将对全球经济产生巨大的影响。
• 绪论 (Introduction)
• 美国卢克斯研究公司 美国卢克斯研究公司2005调查报告 调查报告: 调查报告
• 2004年美国联邦政府在纳米技术领域投入了 年美国联邦政府在纳米技术领域投入了10 年美国联邦政府在纳米技术领域投入了 亿美元，各州又另外投入了4亿美元 亿美元。 亿美元，各州又另外投入了 亿美元。 • 迄今只有很少一些纳米技术产品走向市场，也 迄今只有很少一些纳米技术产品走向市场， 几乎没有盈利，但对纳米技术的前景保持乐观。 几乎没有盈利，但对纳米技术的前景保持乐观。 • 1997年各国政府对纳米技术的投入总计不到 年各国政府对纳米技术的投入总计不到5 年各国政府对纳米技术的投入总计不到 亿美元， 年就增长到35亿美元 亿美元，到2003年就增长到 亿美元。 年就增长到 亿美元。 • (摘自：科技日报 2005-01-27) 摘自： 摘自
• 2008年美国《探索》杂志列举的9大最佳纳米产品： • 1、纳米啤酒瓶 纳米复合材料 、纳米啤酒瓶—纳米复合材料 • 米勒醇酒公司采用黏土纳米材料 黏土纳米材料制造塑料啤酒瓶， 黏土纳米材料 可保留二氧化碳，不让氧气轻易进入，避免啤酒 变质，而且不易碎裂。但一些消费者关注纳米材 料用于食物包装是否安全 食物包装是否安全，是否它们会像灰尘一 食物包装是否安全 样对人体无害。
纳米技术的含义
纳米技术的含义纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等纳米技术的作用纳米技术是20世纪90年代出现的一门新兴技术。
它是在0.10至100纳米(即十亿分之一米)尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术。
当空间尺度足够小的时候，以分子或者更小的单位排列的时候，就会发现很多比现实世界更为奇异的事情。
这是因为运用纳米技术之后，分子或者原子等粒子的结构会发生很大的改变，当然也就会产生更多的原来不具备的特性。
比如说运用纳米技术之后，衣服脏了只需要用清水洗一下就干净了，比如玻璃杯摔不坏，当然这是普通的日常生活的应用。
对于高端的技术来讲，纳米技术更为重要。
纳米技术在超导的应用方面，集成电路的发展方面都具有重要的地位。
例如后者，大家都知道CPU是一种超大规模的集成电路，现在很普遍的P4技术是运用 0.09微米的工艺来书写的；当然CPU的集成度还需要提高，运算速度还需要提高等等，这就要求在电路已经达到极限的情况下更注意电路的宽度的提高了。
未来CPU的发展还需要依靠纳米技术来改进和提高了。
纳米技术是一种新型技术，它是建立在微观的技术基础之上的，所以需要投入的资金和技术都是非常大的，但是一旦达到工业生产之后它所创造的产值往往是异常丰富的。
主要用途医药使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。
纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。
使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。
《纳米技术》课件
化学气相沉积
利用化学反应，将衬底上的材 料通过化学反应转化为固态薄
膜或结构。
纳米制造技术的应用
微电子器件制造
利用纳米制造技术可以制造出 更小、更快、更低功耗的微电
子器件。
生物医学应用
纳米制造技术可以用于药物输 送、组织工程和诊断试剂的制 备。
环境监测与治理
纳米制造技术可以用于环境监 测和治理领域，例如空气和水 的净化等。
纳米技术的研发和应用需要克服许多技术难 题，如纳米尺度下的控制和测量等。
02
01
成本问题
纳米技术的研发和应用需要大量的资金和资 源投入，成本较高。
04
03
如何应对纳米技术的挑战
加强监管
建立完善的监管体系， 对纳米技术的安全性和 伦理问题进行评估和管 理。
促进合作
加强国际合作和交流， 共同推进纳米技术的研 发和应用。
医疗领域
用于药物输送、肿瘤诊 断和治疗、生物成像等 。
环境领域
用于水处理、空气净化 、土壤修复等。
电子信息领域
用于制造高灵敏度传感 器、超高速集成电路、 高精度光学器件等。
03 纳米制造技术
纳米制造技术的定义与分类
定义
纳米制造技术是指通过控制原子、分 子等微观粒子，在纳米尺度上制造物 质和器件的工艺和技术。
利用纳米技术提高太阳能电池、燃料电池和 储能设备的效率和性能。
环境
利用纳米技术检测和治理环境污染，如水处 理和空气净化。
D
纳米技术的发展历程
1986年，扫描隧道显微镜的 发明，使科学家能够直接观 察到原子和分子的排列。
1989年，碳纳米管的发现， 为纳米材料的研究和应用开 辟了新的领域。
纳米技术简介
1.1 纳米科技及纳米材料应用进展纳米(nanometer)是一个长度单位，简写为nm。
1nm = 10-3 μm = 10-6 mm = 10-9 m。
在晶体学和原子物理中还经常使用埃(.)作单位，1. = 10-10m，所以1nm = 10.。
氢原子的直径为1.，所以1nm等于10个氢原子一个挨一个排起来的长度。
由此可知，纳米是一个极小的尺寸，但从微米进入到纳米代表人们认识上的一个新的层次。
纳米正好处于以原子、分子为代表的微观世界和以人类活动空间为代表的宏观世界的中间地带，也是物理学、化学、材料科学、生命科学以及信息科学发展的新领地。
纳米材料中包含了若干个原子、分子，使得人们可以在原子层面上进行材料和器件的设计和制备。
1.1.1 纳米科技进展纳米科学技术是20世纪80年代末刚刚诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。
纳米科技是研究尺寸在0.1nm～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：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学。
1.1.2 纳米材料的种类纳米材料是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的材料。
它包含了三个层次，即：纳米微粒、纳米固体和纳米组装体系。
1. 纳米微粒纳米微粒是指线度处于1～100nm之间的粒子的聚合体，它是处于该几何尺寸的各种粒子聚合体的总称。
2. 纳米固体纳米固体是由纳米微粒聚集而成的凝聚体。
从几何形态的角度可将纳米固体划分为纳米块状材料、纳米薄膜材料和纳米纤维材料。
这几种形态的纳米固体又称作纳米结构材料。
3. 纳米组装体系由人工组装合成的纳米结构材料体系称为纳米组装体系，也叫纳米尺度的图案材料。
它是以纳米微粒以及它们组成的纳米丝和管为基本单元，在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
纳米材料和纳米技术简介
五、纳米粒子图片
SnO2纳米棒的TEM 照片
SiO2的SEM照片
花状 ZnO 的TEM照片
TEM image of Fe3O4/SiO2 composite particles
1、家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有
抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可 用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
2、电子计算机和电子工业 阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电 脑”。
纳米材料包括纳米无机材料、纳米聚合物材料、纳米 金属材料、纳米半导体材料及纳米复合材料等。纳米材料 按照形态，可将其分四种纳米：颗粒型材料，纳米固体材 料，纳米膜材料，纳米磁性液体材料。
二、纳米粒子的性质
纳米粒子最大的特点是量子尺寸效应十分显著， 这使得纳米体系的光、热、电、磁等物理性质与常 规材料不同，出现许多新奇特性。
7、橡胶 橡胶是一种伸缩性优异的弹性体，但其综合性能
并不令人满意，生产橡胶制品过程中通常需在胶料 中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性，但由 于炭黑的加入使得制品均为黑色，且档次不高。而 纳米到或米SiO超SiO2过后2作传，为统产补高品强档的剂橡强，胶度在制、普品耐通。磨橡性胶和中抗添老加化少性量等的均纳达 8、在涂料中的应用 因此例它如添：加纳到米涂S料iO中2具能有对极涂强料的形紫成外屏和蔽红作外用反，射从特而性， 达到抗紫外老化和热老化的目的，同时增加了涂料 的拥隔有热庞性 大。 的另 比外 表， 面纳积米，表SiO现2出还极具大有的三活维性网，状能结在构涂， 料干燥时形成网状结构，不仅增加了涂料的强度和 光洁度，而且还能保持涂料的颜色长期不变。
纳米材料和纳米技术简介
Nanomaterials and nanometer technology
(完整版)纳米技术资料
纳米材料从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000纳米，1纳米=10埃），即100纳米以下。
因此，颗粒尺寸在0.1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。
纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。
由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。
并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。
纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。
其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。
纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。
纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
纳米科学技术简介
• 纳米刻蚀： • 目前微电子技术中最细刻度为几分之一微米， 即激光光列。 • 如果把搬迁原子的位臵按照电路的方式搬迁， 便可以用STM进行纳米级的刻蚀。我国已能用 STM刻出10 nm的细线。 • 一是可制备高密度的存储器。 • 日本NEC公司研制出高密度记录技术，在一张 邮票大小的衬底上可以记录下400万页报纸的 内容。 • 二是可用分子束外延技术制造出三维纳米量子 器件。
§1.1 基本概念和内涵
• （2） 纳米材料与传统材料的主要差别： • 第一、这种材料至少有一个方向是在纳米的数 量级上。 • 比如说纳米尺度的颗粒，或者是分子膜的厚度 在纳米尺度范围内。尺寸 • 第二、由于量子效应、界面效应、表面效应等， 使材料在物理和化学上表现出奇异现象。 • 比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散 率等完全不同于或大大优于常规的体相材料。 性能
§1.1 基本概念和内涵
• 5. 纳米尺度的检测和表征
• 纳米尺度的检测与表征：在纳米尺度上研究材 料和器件的结构及性能。 • 包括： • 在纳米尺度上原位研究各种纳米结构的电、力、 磁、热、光学等特性。 • 纳米空间的化学反应过程、物理传输过程。 • 研究原子分子的排列组装与奇异物性的关系。
• 久保理论 • 1961年，久保(Kubo) 针对金属超微粒子的研究 提出了久保理论---超微粒子的量子限域理论。 • 随着粒子中原子数的减少，Fermi能级附近的 电子能级由连续状态分裂为分立状态，能级的 平均间距与粒子中的电子数成反比，在能级间 距大于热能、磁能、静电能、光子能量以及超 导态的凝聚能时，就会产生与宏观物体不同的 所谓量子效应(Quantum Effect)。 • 被科学界称做Kubo效应。
§1.1 基本概念和内涵
• （3）目前该领域的主要研究内容： • A 制备纳米尺寸范围材料的相关技术 • 液相法：如沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、聚合法、 化学镀法。 • 气相法：如蒸发法、电弧法、化学气相沉积法、微 弧氧化法。
纳米技术发展史
1999 年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的 “秤”， 它能够称量十亿分之一克的物体， 即相当于一个病毒的重量;此后不久， 德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤， 打破了美国和巴西科学家联合创造 的纪录。③ 到 1999 年， 纳米技术逐步走向市场， 全年纳米产品的营业额达到 500 亿美元。 近年来， 一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高 地。 日本设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入新 5 年科技基本计划的研发重 点;德国专门建立纳米技术研究网;美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心， 美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从 1997 年的 1.16 亿美元增加到 2001 年的 4.97 亿美元，近些年的投入也在保持大幅增加。 总而言之，纳米科技的迅速发展是在 80 年代末、90 年代初。80 年代初发明 了费恩曼所期望的纳米科技研究的重要仪器——扫描隧道显微镜(STM)、原子力 显微镜(AFM)等微观表征和操纵技术，它们对纳米科技的发展起到了相当大的积 极促进作用。 目前， 纳米技术已经成为人类科学中相对普遍的一项科学，但是纳米技术的 发展却刚刚开纳米技术将在未来为人类带来很多意想不到的利益。 据日本阿普莱德研究所提供的材料介绍， 以研究分子机械而著称的美国风险 企业宰贝克斯公司的一项预测认为，纳米技术的发展可能会经历以下五个阶段： 第一阶段的发展重点是要准确地控制原子数量在100个以下的纳米结构物质 。 这需要使用计算机设计／制造技术和现有工厂的设备和超精密电子装置。这个 阶段的市场规模约为5亿美元。 第二个阶段是生产纳米结构物质。在这个阶段，纳米结构物质和纳米复合材 料的制造将达到实用化水平。 其中包括从有机碳酸钙中制取的有机纳米材料，其 强度将达到无机单晶材料的3000倍。该阶段的市场规模在50亿至200亿美元之间 。 在第三个阶段， 大量制造复杂的纳米结构物质将成为可能。这要求有高级的 计算机设计／制造系统、目标设计技术、计算机模拟技术和组装技术等。该阶段 的市场规模可达100亿至1000亿美元。 纳米计算机将在第四个阶段中得以实现。这个阶段的市场规模将达到2000 亿至1万亿美元。 在第五阶段里， 科学家们将研制出能够制造动力源与程序自律化的元件和装 置，市场规模将高达6万亿美元。 宰贝克斯公司认为，虽然纳米技术每个阶段到来的时间有很大的不确定性， 难以准确预测，但在2010年之前，纳米技术有可能发展到第三个阶段，超越“量 子效应障碍”的技术将达到实用化水平。④ 我相信纳米技术在不久的未来会给人类带来巨大的利益，将会是继计算机、 基因技术之后世界强国追逐的又一大科技热点。 因为纳米科技的魅力主要在于它 几乎可以将人类目前所有的高科技重新定义。随着纳米科技的逐渐起步，很多在 科幻小说中形容的外星人高科技对地球人来说也开始变得极为可能。 ①摘自：纳米材料物理基础 张邦维 化学工业出版社 ②摘自：纳米材料电化学 G.霍兹 科学出版社 ③摘自：纳米生物技术:概念‘应用和前景 C.M.尼迈耶(Christof M.Niemeyer)、 C.A 墨尔金(Chad A.Mirkin)、马纳米技术发展史 纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。 纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学 （混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、 微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将 引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。① 现如今，人类能够研究的物质世界的最大尺度约为 10 亿光年，这是我们 已观测到的宇宙大致范围。而人类所研究的物质世界的最小尺度约为 0．1 阿 米。 所谓纳米科技中的“纳米”用国际单位表示为10−9m，用符号表示为 nm， 用物理中的原子来说，一个原子的直径为 0.1-0.3nm。 纳米科技是指在纳米尺度(1nm 到 l00nm 之间)上研究物质的特性和相互作 用，比如原子和分子，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。当物质 小到 1-100nm 时，其量子效应、物质的局域性及巨大的表面及界面效应使物质 的很多性能发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，也不同于单个孤立原于 的奇异现象。纳米科技的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表 现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。 关于纳米技术的起源， 最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理 学家、诺贝尔奖获得者理查德·费恩曼。1959 年他在一次著名的讲演中提出： 如果人类能够在原子和分子的尺度上来加工材料、制备装置，我们将有许多激 动人心的新发现。他指出，我们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定 其性质。那时，化学将变成根据人们的意愿逐个地准确放置原子的问题。1974 年，Taniguchi 最早使用纳米技术一词描述精细机械加工。20 世纪 70 年代后 期，麻省理工学院德雷克斯勒教授提倡纳米科技的研究，但当时多数主流科学 家对此持怀疑态度。② 虽然当时的主流科学家对纳米技术不是很看好，总是怀疑的态度，但是随 着科学技术的发展， 纳米技术就像出水芙蓉一样渐渐的展现在科学家们的眼前。 20 世纪 70 年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，科学 家们想通过纳米技术来实现当时不能完成化学材料和生物材料， 但是仍有很多 科学家持反面意见， 他们认为纳米技术只是一个只能幻想而不可能完成的技术。 直到 1974 年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。从 此，纳米技术慢慢地被人们认可 1982 年， 科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜， 这个重要 的工具使得人类世界中诞生了一门以 0.1 到 100 纳米长度为研究的分子世 界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。这个 重要的工具对纳米科技发展产生了积极的促进作用。 1990 年 7 月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着 纳米科学技术的正式诞生。 1991 年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度 却是钢的 10 倍，这项技术的发现使得纳米技术成为科学家们研究的热点。诺贝 尔化学奖得主斯莫利教授认为， 纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被 广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。 1997 年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望 在 20 年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。
神奇的纳米技术
4、扫描隧道显微镜的应用
扫描隧道显微镜的发明，不仅可以直接观察原子、分子，而且能够利用 STM直接操纵和安排原子和分子，这就实现了人们由来已久的两个幻想，一 是直接看到原子，二是按人们的意愿去安排原子、分子。
3000000
100
40
20
2
超微粒子表面活性很高，利用表面活性的特点，金属超微粒子可望成为新一 代高效催化剂及储氢材料 。
小尺寸效应
定义：当超微粒子尺寸不断减少，在一定条件下，会引起材料客观 物理、化学性质上的变化 。
陶瓷材料在通常情况下呈现脆性，而由纳米超微粒制成的纳米陶瓷 材料却具有良好的韧性，成为 “摔不碎的陶瓷”。
分辨率达10-8m。 1980年，美国科学家葛·宾尼和海·罗瑞尔发明了扫描隧道显
微镜(STM)，观察到原子，分辨率：横向0.1nm，纵向0.01nm。 (1986年获得诺贝尔物理学奖)
2、隧道效 应
在一段导体的两端施加电压，导体就会有电流通过。 如果把这导体弄断并分开，电流就没有了！ 如果我们把这断为两截的导体放得非常近（＜1nm），情况如何？
以活性炭作为载体纳米zr12ce12o2粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂由于其表面存在zr4zr3及ce4ce3电子可以在其三价和四价离子之间传递因此具有极强的电子得失能力和氧化还原能力再加上纳米材料比表面积大空间悬键多吸附能力强因此它在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物使它们转化为对人体和环境无害的气体二氧化碳和氮气
“如果有一天能按人的意志安排一个原子和分子，将会产生什么样的奇迹呢？” R.P.Feynman
纳米技术是什么
纳米技术是什么
纳米技术是指以纳米级尺寸的材料作为研究对象，并利
用这些材料的特殊性质和现象进行科技创新的一种技术。
纳米是指物质的尺度范围，一般为取微米的1/1000。
因此，一个
纳米就是10的负九次幂米。
在这个尺度下，物质的性质表现
出与宏观尺度下完全不同的特征，如表面积大、化学反应活性高、热力学性质的变化等。
通过对这些特殊性质和现象的研究，纳米技术可以用于开发新材料、改进制造方法、研发新型医药、环保技术等领域。
纳米技术有很多应用领域，其中之一是纳米材料的研究
与应用。
纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学性质，如高比表面积、优异的光学和电子性能、低维限制效应等。
这些特殊性质和现象使得纳米材料在诸多领域中有广泛的应用，如催化、传感、电子、光学、医药、环境和能源等。
例如，纳米材料可以用于制造新型太阳能电池和燃料电池、制作可重复使用的水净化膜、制备高效替代传统催化剂的新型纳米催化剂等。
纳米技术还可以被用于生物医学领域。
纳米颗粒的小尺
寸使其能够进入生物体内，为医学诊断和治疗提供了新的选择。
纳米技术已经被用于研究和开发新型药物和治疗方法，例如，纳米颗粒可以改善药物的溶解度和稳定性，从而提高药效。
此外，针对癌症和其他疾病的纳米技术，如纳米靶向给药、通过纳米技术增加药物在肿瘤细胞内的局限性和针对无法通过传统治疗手段治疗的病例，提供了新的治疗思路和方法。
除了这些应用领域外，纳米技术在其他领域中也有广泛
的应用，如电子学、信息技术、材料学、制造业和环保等。
纳米技术正在日益发展，为我们带来了更多的机会和选择，同时也在这些领域中为我们创造了更多的发展机会和前途。
什么是纳米技术纳米技术的内容
什么是纳米技术纳米技术的内容纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。
那么你对纳米技术了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是纳米技术的内容，希望大家喜欢! 纳米技术的简介纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等纳米技术的理论含义纳米技术(nanotechnology)，也称毫微技术，是研究结构尺寸在1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。
1981年扫描隧道显微镜发明后，诞生了一门以1到100纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。
因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。
从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。
根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。
这种概念的纳米技术还未取得重大进展。
第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。
也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。
这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。
现有技术即使发展下去，从理论上讲终将会达到限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。
此外，还有发热和晃动等问题。
为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。
第三种概念是从生物的角度出发而提出的。
本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
DNA分子计算机、细胞生物计算机的开发，成为纳米生物技术的重要内容。
说明文什么是纳米技术
【说明文】什么是纳米技术“纳米”是英文nanometer的译名，是一种度量单位，是十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。
而纳米技术也就是在纳米尺度(0.1nm到100nm之间)的研究物质的相互作用和运动规律，以及在实际应用中利用这些规律的多学科的科学和技术。
其基本含义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新的物质。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。
纳米科学技术被认为是世纪之交出现的一项高科技。
从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。
第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。
根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。
这种概念的纳米技术未取得重大进展。
第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。
也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。
这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。
现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。
这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。
此外，还有发热和晃动等问题。
为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。
第三种概念是从生物的角度出发而提出的。
本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。
纳米技术包含的主要方面为：纳米材料学(nanomaterials);纳米电子学(nanoelectronics);纳米动力学(nanodynamics);纳米生物学(nanobiology)和纳米药物学(nanopharmics)。
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• 介观领域：
• 在宏观领域和微观领域之间，存在着一块近年 来才引起人们极大兴趣和有待开拓的“处女 地”。三维尺寸都很细小，出现了许多奇异的 崭新的物理性能。
• 1959 年，著名理论物理学家、诺贝尔奖获得者费曼曾 预言：“毫无疑问，当我们得以对纳微尺度的事物加 以操纵的话，将大大的扩充我们可能获得物性的范 围”。
• 这个领域包括了从微米、亚微米，纳米到团簇 尺寸(从几个到几百个原子以上尺寸)的范围。
• 介观领域中产生以相干量子输运现象为主的介 观物理，成为当今凝聚态物理学的热点。（导 体与绝缘体的转变，磁性变化、纳米碳管导电 性等）。
• 从广义上来说，凡是出现量子相干现象的体系 统称为介观体系，包括团簇、纳米体系和亚微 米体系。 • 纳米体系和团簇就从这种介观范围独立出来， 形成一个单独的领域（狭义的介观领域）。
纳米材料技术简介
• 一 纳米科学技术概述 • 二 纳米科学的历史及现状 • 三 纳米科学的基本理论 • 四 纳米材料的制备方法 • 五 纳米材料的检测分析技术 • 六 未来纳米科技展望
一 纳米科学技术概述 Nanoscale science & technology
• 人类对客观世界的认识分为两个层次： • 一是宏观领域，二是微观领域。 • 宏观领域是指以人的肉眼可见的物体为最小物体 开始为下限，上至无限大的宇宙天体； • 微观领域是以分子原子为最大起点，下限是无限 的领域。 • 基本粒子：电子、质子、中子等；亚粒子：夸克。
• 1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米技术 划分为6个分支学科 • （1）纳米电子学、 • （2）纳米物理学、 • （3）纳米化学、 • （4）纳米生物学、 • （5）纳米加工学、 • （6）纳米计量学。 • 其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理 论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内 容。
• 3.纳米材料(nanomaterials纳米以 下的具有特殊功能的材料称为纳米材料。即三 维空间中至少有一维尺寸小于100 nm的材料或 由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材 料。 “功能”概念，即“量子尺寸效应”。
• 常规纳米材料中的基本颗粒直径不到100 nm，包含的原子不到几万个。 • 一个直径为3 nm的原子团包含大约900个 原子，几乎是英文里一个句点的百万分 之一，这个比例相当于一条300多米长的 帆船跟整个地球的比例。
• 1. 纳米科学技术(Nano-ST): • 20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科 技，是研究在千万分之一米 (10–7) 到十亿分之 一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的 运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对 原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为 纳米技术。 • 纳米(nanometer)是一个长度单位，简写为nm。 1 nm=10-9 m。 • 2. 纳米科技的主要研究内容: • 创造和制备优异性能的纳米材料、制备各种纳 米器件和装置、探测和分析纳米区域的性质和 现象。
一、纳米科学技术的基本概念和内涵
• 头发直径：50-100 m, 1 nm相当于头发的1/50000。 • 氢原子的直径为 1埃，所以1 纳米等于 10 个氢原子 一个一个排起来的长度。 • Nanotechnology is the term used to cover the design, construction and utilization of functional structures with at least one characteristic dimension measured in nanometers.
• 量子相干性，或者说“态之间的关联性”。其其一是爱因 斯坦和其合作者在1935年根据假想实验作出的一个预言。 这个假想实验时这样的：高能加速器中，由能量生成的一 个电子和一个正电子朝着相反的方向飞行，在没有人观测 时，两者都处于向右和向左自旋的叠加态而进行观测时， 如果观测到电子处于向右自旋的状态，那么正电子就一定 处于向左自旋的状态。这是因为，正电子和电子本是通过 能量无中生有而来，必须遵守守恒定律。这也就是说， “电子向右自旋”和“正电子向左自旋”的状态是相关联 的，称作“量子相干性”。这种相干性只有用量子理论才 能说明。