纳米材料的制备和合成.ppt
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纳米材料的制备和合成
纳米科技概念的提出与发展
n“The
principles of physics, as far as I can see, do not speak
against the possibility of maneuvering things atom by atom.”
“Put the atoms down where the chemist says, and so you make the
electron-rich interior whose effective circular van der Waals
packing just touches that of the nanotube framework.
第六页，共81页
什么是纳米材料(nanomaterial)?
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度
high-resolution, low-temperature scanning tunneling microscope (STM)
(Science----1 February 2002)
第二十四页，共81页
Nano rings
JACS 2005
第二十五页，共81页
Nano-flowers
中科院物理所先进材料与结构分析实验室李超荣
• 纳米技术是一门高新技术，它对21世纪材料科学和微型器 件技术
的发展具有重要影响，纳米技术，就是要做到，从小到大，从下到上
。要什么东西，将分子、原子搭起来，就是什么东西，原材料浪
费为零，能耗降到极低，彻底从技术上解决了环保问题。
第九页，共81页
什么是纳米技术(nanotechnology)？
纳米技术是当前全球都在谈论的热门话题。所谓纳米技术，
《纳米材料制备》PPT课件
• 纳米材料颗粒与生物细胞结合力很强。
ppt课件
4
纳米金
ppt课件
纳米金和块 状金的颜色
5
碳纳米管
碳纳米管是由碳原 子按一定规则排列形成的 空心笼状管式结构，其直 径不超过几十纳米（一纳 米为十亿分之一米）。导 电性强、场发射性能优良、 强度是钢的100倍、韧度 高等，是一种用途广泛的 新材料。
簧，用作汽车或火车的减震装置，可大
大减轻车辆的重量。
ppt课件
7
纳米管做成的“纳米秤”
最近美国、中国、 法国和巴西科学家用精 密的电子显微镜测量纳 米管在电流中出现的摆 频率时，发现可以测出 纳米管上极小微粒引起 的变化，从而发明了能 称量亿亿分之二百克的 单个病毒的“纳米秤”。 这种世界上最小的秤， 为科学家区分病毒种类， 发现新病毒作出了贡献。
• ＴｉＯ２纳米材料具有奇特韧性，在 １８０℃经受弯曲不断裂；
• ＣａＦ２纳米材料在８０—１８０℃ 温度下，塑性提高１００％。
ppt课件
11
④催化活性增强
以粒径小于300nm的Ni和CuZn合金的超细微粒为主要成分 制成的催化剂，可使有机物氢化 的效率提高到传统镍催化剂的 10倍。
ppt课件
12
（3）纳米结构
ppt课件
14
2 纳米粒子的常见制备方法
根据不同的分类标准，可以有多种分类方法。根据反应环 境可分为液相法、气相法和固相法；根据反应性质可分为物 理制备法、化学制备法和化学物理制备法。不同的制备方法 可导致纳米粒子的性能以及粒径各不相同。
在制备过程中，随着实验参数的不同，结果也大不相同， 尽管也展开了广泛的研究，取得了大量的结果，要真正实现 控制合成尚有待进一步的工作积累，涉及到化学反应机制、 热力学、动力学及晶体成核与生长动力学的微观机制问题。
ppt课件
4
纳米金
ppt课件
纳米金和块 状金的颜色
5
碳纳米管
碳纳米管是由碳原 子按一定规则排列形成的 空心笼状管式结构，其直 径不超过几十纳米（一纳 米为十亿分之一米）。导 电性强、场发射性能优良、 强度是钢的100倍、韧度 高等，是一种用途广泛的 新材料。
簧，用作汽车或火车的减震装置，可大
大减轻车辆的重量。
ppt课件
7
纳米管做成的“纳米秤”
最近美国、中国、 法国和巴西科学家用精 密的电子显微镜测量纳 米管在电流中出现的摆 频率时，发现可以测出 纳米管上极小微粒引起 的变化，从而发明了能 称量亿亿分之二百克的 单个病毒的“纳米秤”。 这种世界上最小的秤， 为科学家区分病毒种类， 发现新病毒作出了贡献。
• ＴｉＯ２纳米材料具有奇特韧性，在 １８０℃经受弯曲不断裂；
• ＣａＦ２纳米材料在８０—１８０℃ 温度下，塑性提高１００％。
ppt课件
11
④催化活性增强
以粒径小于300nm的Ni和CuZn合金的超细微粒为主要成分 制成的催化剂，可使有机物氢化 的效率提高到传统镍催化剂的 10倍。
ppt课件
12
（3）纳米结构
ppt课件
14
2 纳米粒子的常见制备方法
根据不同的分类标准，可以有多种分类方法。根据反应环 境可分为液相法、气相法和固相法；根据反应性质可分为物 理制备法、化学制备法和化学物理制备法。不同的制备方法 可导致纳米粒子的性能以及粒径各不相同。
在制备过程中，随着实验参数的不同，结果也大不相同， 尽管也展开了广泛的研究，取得了大量的结果，要真正实现 控制合成尚有待进一步的工作积累，涉及到化学反应机制、 热力学、动力学及晶体成核与生长动力学的微观机制问题。
《纳米材料制备方法》课件
《纳米材料制备方法》 PPT课件
欢迎来到《纳米材料制备方法》的课程PPT。让我们一起探索纳米世界的奇 妙之处吧！
概述
纳米材料是什么？它们有什么特性？本节将介绍纳米材料的定义、特点以及 各种制备方法。
物理法
气相沉积法
通过将气态物质沉积到基底上，制备出纳米 材料。
气溶胶法
通过溶胶的干燥、热解等过程制备出纳米材 料。
利用电子束的辐照作用，在材料中形成纳 米结构。
纳米材料制备方法选择的因素
纳米材料的性质
不同制备方法会影响到纳米 材料的性质和特性。
制备条件和设备
制备方法需要考虑的因素包 括温度、压力和设备的可用 性。
经济成本和环境影 响
制备方法的选择还需要考虑 成本和对环境的影响。
总结
1
各种纳米材料制备方法的比较
对不同的制备方法进行比较，找出最适合特定需求的方法。
2
纳米材料制备技术的前景和应用的展望
展望纳米材料制备技术的发展趋势，并探讨其在各个领域的应用潜力。
生物法
1
蚕丝法
利用蚕丝腺分泌的丝素制备纳米纤维。
2
海绵法
利用海绵类生物的骨骼结构制备纳米材料。
3
微生物发酵法
通过微生物代谢产物的沉积制备纳米材料。
其他制备方法
1 机械法
2 光化学法
通过机械力的作用，在材料间产生纳米尺 寸的颗粒。
通过光化学反应合成纳米材料。
3 玻璃化法
4 电子束辐照法
通过将材料玻璃化，制备出纳米尺寸的颗 粒。
溅射法
利用离子束轰击固体目标，产生纳米尺寸物 质。
水热法
在高温高压水溶液中，通过化学反应合成纳 米材料。
化学法
欢迎来到《纳米材料制备方法》的课程PPT。让我们一起探索纳米世界的奇 妙之处吧！
概述
纳米材料是什么？它们有什么特性？本节将介绍纳米材料的定义、特点以及 各种制备方法。
物理法
气相沉积法
通过将气态物质沉积到基底上，制备出纳米 材料。
气溶胶法
通过溶胶的干燥、热解等过程制备出纳米材 料。
利用电子束的辐照作用，在材料中形成纳 米结构。
纳米材料制备方法选择的因素
纳米材料的性质
不同制备方法会影响到纳米 材料的性质和特性。
制备条件和设备
制备方法需要考虑的因素包 括温度、压力和设备的可用 性。
经济成本和环境影 响
制备方法的选择还需要考虑 成本和对环境的影响。
总结
1
各种纳米材料制备方法的比较
对不同的制备方法进行比较，找出最适合特定需求的方法。
2
纳米材料制备技术的前景和应用的展望
展望纳米材料制备技术的发展趋势，并探讨其在各个领域的应用潜力。
生物法
1
蚕丝法
利用蚕丝腺分泌的丝素制备纳米纤维。
2
海绵法
利用海绵类生物的骨骼结构制备纳米材料。
3
微生物发酵法
通过微生物代谢产物的沉积制备纳米材料。
其他制备方法
1 机械法
2 光化学法
通过机械力的作用，在材料间产生纳米尺 寸的颗粒。
通过光化学反应合成纳米材料。
3 玻璃化法
4 电子束辐照法
通过将材料玻璃化，制备出纳米尺寸的颗 粒。
溅射法
利用离子束轰击固体目标，产生纳米尺寸物 质。
水热法
在高温高压水溶液中，通过化学反应合成纳 米材料。
化学法
新版第六章纳米材料的制备方法课件.ppt
4. 电子束加热：可制备高熔点金属以及相应的氧
化物、碳化物、氮化物等纳米粒子，通常在高真 空中使用
5. 微波加热：加热速度快且均匀，节能高效，易 于控制，但不适用于金属材料
6. 电弧加热：有气中电弧精选和真空电弧两种
6
6.1.1 物理气相沉淀法(PVD)
• 定义：在整个纳米材料形成过程中没有发 生化学反应，主要是利用各种热源促使金 属等块体材料蒸发气化，然后冷却沉积而 得到纳米材料。主要用于制备金属纳米微 粒
精选
27
1. 热分解法：利用金属化合物的热分解反应来制备 超微粒的方法。
公式：S1
S2 + G1
常选用有机盐前驱体，由于有机盐易提纯、金属
组成明确，分解温度低，但是价格高，产生的
碳容易进入分解生成物
2. 火花放电法：
例如：氧化铝的制备，在水槽内放入金属铝粒的堆 积层，把电极插入层中，利用在铝粒间发生的 火花放电来制备微粉
• 物质的微粉化机理： 1. 将大块物质极细地分割（粉碎过程）
2. 将最小单位(原子或分子)组合（构筑过 程）
精选
26
• 分类：
粉碎法包括：(用球磨机、喷射磨等进行粉 碎)，化学处理(溶出法)等
构筑法包括：热分解法(大多数是盐的分解)， 固相反应法(化合物)，火花放电法(用金属 铝生产氢氧化铝)等
精选
16
6.2.2 喷雾法
• 定义：是指溶液通过各种物理手段进行雾 化获得超微粒子的一种化学与物理相结合 的方法。
• 特点：颗粒分布比较均匀，但颗粒尺寸为 亚微米到l0 um
• 分类：根据雾化和凝聚过程分为下述三种 方法：喷雾干燥法、雾化水解法、雾化焙 烧法
精选
17
纳米材料的制备方法及其应用ppt课件
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（7）电阻加热法
图 电阻加热制备纳米微粒的实验装置图
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
（6）电子束照射法
是利用高能电子束照射母材(一般为金属氧化 物如Al2O3 等)，表层的金属-氧(如Al-O键)被高 能电子“切断”，蒸发的金属原子通过瞬间 冷凝、成核、长大，最后形成纳米金属(如Al) 粉末。 ❖ 目前该方法仅限于获得纳米金属粉末。
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
1、沉淀法
它是将沉淀剂（OH－、CO32－、SO42－等）加入到金 属盐溶液中进行沉淀处理，再将沉淀物过滤、干燥、 煅烧，就制得纳米级化合物粉末，是典型的液相法。 主要用于制备纳米级金属氧化物粉末。它又包括均相
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
热蒸镀法制备的纳米Si粒子 在GaSb基板以自组成法制成的粒子
严 格 执 行 突 发事件 上报制 度、校 外活动 报批制 度等相 关规章 制度。 做到及 时发现 、制止 、汇报 并处理 各类违 纪行为 或突发 事件。
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Crimp junctions for perpendicular carbon nanotube scaffolding
In this design, two rigid diamondoid rings are fused at a quasi-tetrahedral junction and sized, through the addition or subtraction of repeat subunits in each ring, to accommodate two carbon nanotubes of different diameters. The crimping of the nanotubes is a result of van der Waals packing of the rings, a feature that can be enhanced or removed by adjusting the ring size. (grey = carbon, white = hydrogen, blue = nitrogen, red = oxygen)
TEM(隧道显微镜)
AFM(原子力显微镜)
SEM(扫描显微镜)
STM(扫描隧道显微镜)
纳米微粒的四大效应
（1）表面效应 是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增
大后引起的性质上的变化。 （2）量子尺寸效应 当粒子尺寸降低到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由
准连续变为分立能级和纳米半导体微粒的能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。 （3）小尺寸效应 当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度
Earth 1.2 x 107m什么是纳米(nanometer)？
• In Greek, “nano” means dwarf
• 纳米是一个长度计量单位，1纳米 = 10-9 米。
人高
针头
红血球
分子及DNA
100万 纳米
1千 纳米
20亿 纳米
1 纳米
氢原子 0.1 纳米
什么是纳米(nanometer)？ Earth 1.2 x 107 m
1977年美国麻省理工学院德雷克斯勒教授提出, 可以从模拟活细胞 的生物分子的人工类似物 ---分子装置开始研究, 并称之为纳米科技. 他70年代末在斯坦福大学建立第一个纳米科技研究小组。
第一届国际纳米科学技术会议(International conference on nano science and technology)
- Richard Feynman(1959)
Physics Nobel Laureate
• 人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机器,而这较小的机器可以制作更小的机 器, 这样一步步达到分子线度, 即逐级地缩小生产装置, 以至最后直接按意愿排列 原子,制造产品.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。
社会意义：
（1） 纳米是新的物质观，新的方法论； （2） 纳米是社会实践体系
a. 掀起广泛深入的社会实践活动 b. 各国政府纷纷纳入战略规划 c. 纳米技术的产业化实践
什么是纳米结构(nanostructure)？
纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑 或组装一种新的体系，它包括一维、二维和三维体系。
-------英国牛津大学材料系纳米材料专家保 尔·华伦博士接受科技日报记者采访时说
什么是纳米科技(Nano-ST)？
制造和研究纳米尺度（10-9 ～10-7m）的器件和材料的科学技术。
• 创造和制备各种新型具有优异性能的纳米材料 • 设计、制备各种纳米器件和装置 • 探测分析纳米材料,器件的结构,性质及其相互关
什么是纳米材料(nanomaterial)?
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度 范围(10-9～10-7m)或由它们作为基本单元构成的材料
什么是纳米科学(nanoscience)？
在纳米尺度上研究材料的制备及其性质、现象的科学。
什么是纳米技术(nanotechnology)？
• 在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米 技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质 的技术。
等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非 晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力 学等性质的变化，这称为小尺寸效应。 （4）宏观量子隧道效应 微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人 们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧 道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。
师昌绪院士为国家自然科学基金资 助纳米科技研究成果展览题词
纳米科技的前景展望
• 材料和制备 • 微电子和
计算机技术 • 环境和能源 • 医学与健康 • 生物技术 • 航天和航空 • 国家安全
FROM:
纳米材料的存在形式
纳米材料的分类
纳米微粒的结构与形貌
形貌
• Fabrication/production tools, including nanomanipulators and nanolithographic devices;
• Simulation/modeling tools, which aid in the design and development of nanotechnology products.
系和机理
纳米科技概念的提出与发展
“The principles of physics, as far as I can see, do not speak against the possibility of maneuvering things atom by atom.”
“Put the atoms down where the chemist says, and so you make the substance.”
（1）表面效应 是指纳米粒子表面原子数与总
原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性 质上的变化。
Relationship between the ratio of the surface atoms to whole atoms and particle size
（2）量子尺寸效应 当粒子尺寸极小时，费米 能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立 能级的现象。
当2000年人们回顾历史的时候, 他们会为直到1959年才有人想到直接用原子, 分子来制造机器而感到惊讶。
--- Richard P.Feynman,1959
纳米科 Drexler
1974年科学家唐尼古奇(Taniguchi)最早使用纳米技术(Nanotechnology) 一词描述精细机械加工;
量子尺寸效应可导致纳米颗粒的磁、光、声、电、 热以及超导电性与同一物质原有性质有显著差异，即出 现反常现象。例如金属都是导体，但纳米金属颗粒在低 温时，由于量子尺寸效应会呈现绝缘性。美国贝尔实验 室发现当半导体硒化镉颗粒随尺寸的减小能带间隙加宽， 发光颜色由红色向蓝色转移。美国伯克利实验室控制硒 化镉纳米颗粒尺寸，所制备的发光二极管可在红、绿和
• Visualization tools, primarily scanning probe and electron microscopes;
• Measurement (or metrology) tools, including spectroscopic and optics based;
制造多种多样的生物“产品”，农、林、牧、副、渔业也可能因此发 生深刻变革，人类的食品结构也将随之发生变化。
（5）纳米材料在催化反应中具有重要作用。
通过纳米材料的光催化从水、二氧化碳和氮气中提取有用物质，例如， 液体燃料一直是人们研究的重要课题，最近日本利用纳米铂作为催化剂放 在氧化钛的载体上，在加入甲醇的水溶液中通过光照射成功地制取了氢。
• 纳米技术是一门高新技术，它对21世纪材料科学和微型器 件技术的发展具有重要影响，纳米技术，就是要做到，从小 到大，从下到上。要什么东西，将分子、原子搭起来，就是 什么东西，原材料浪费为零，能耗降到极低，彻底从技术上 解决了环保问题。
什么是纳米技术(nanotechnology)？
纳米技术是当前全球都在谈论的热门话题。所谓纳 米技术，是指用数千个分子或原子制造新型材料或微 型器件的科学技术。纳米技术涉及的范围很广，纳米 材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展的基 础。牛津大学材料系目前研究的纳米技术项目有40多 个，其中主要的有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、 金属纳米晶体和量子点线等。
high-resolution, low-temperature scanning tunneling microscope (STM) (Science----1 February 2002)
Nano rings
JACS 2005
Nano-flowers
中科院物理所先进材料与结构分析实 验室李超荣副研究员、张晓娜、表面 物理国家重点实验室曹则贤研究员通 过应力自组装在无机体系Ag/SiOx微 米级的内核/壳层结构上成功地获得了 三角格子铺排和斐波纳契数花样。
Ag
Au
NATURE Vol. 4371 September 2005
Al2O3
Nanofibres
Nanobelt /nanoribbon
ZnO SCIENCE VOL 291 9 MARCH 2001
ZnO Materials Letters 59 (2005) 1696–1700
Nano peapod
Low-friction bearing assembly with two carbon allotropes
In this design, two rigid diamondoid rings are fused at a quasi-tetrahedral junction and sized, through the addition or subtraction of repeat subunits in each ring, to accommodate two carbon nanotubes of different diameters. The crimping of the nanotubes is a result of van der Waals packing of the rings, a feature that can be enhanced or removed by adjusting the ring size. (grey = carbon, white = hydrogen, blue = nitrogen, red = oxygen)
TEM(隧道显微镜)
AFM(原子力显微镜)
SEM(扫描显微镜)
STM(扫描隧道显微镜)
纳米微粒的四大效应
（1）表面效应 是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增
大后引起的性质上的变化。 （2）量子尺寸效应 当粒子尺寸降低到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由
准连续变为分立能级和纳米半导体微粒的能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。 （3）小尺寸效应 当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长度或透射深度
Earth 1.2 x 107m什么是纳米(nanometer)？
• In Greek, “nano” means dwarf
• 纳米是一个长度计量单位，1纳米 = 10-9 米。
人高
针头
红血球
分子及DNA
100万 纳米
1千 纳米
20亿 纳米
1 纳米
氢原子 0.1 纳米
什么是纳米(nanometer)？ Earth 1.2 x 107 m
1977年美国麻省理工学院德雷克斯勒教授提出, 可以从模拟活细胞 的生物分子的人工类似物 ---分子装置开始研究, 并称之为纳米科技. 他70年代末在斯坦福大学建立第一个纳米科技研究小组。
第一届国际纳米科学技术会议(International conference on nano science and technology)
- Richard Feynman(1959)
Physics Nobel Laureate
• 人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机器,而这较小的机器可以制作更小的机 器, 这样一步步达到分子线度, 即逐级地缩小生产装置, 以至最后直接按意愿排列 原子,制造产品.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。
社会意义：
（1） 纳米是新的物质观，新的方法论； （2） 纳米是社会实践体系
a. 掀起广泛深入的社会实践活动 b. 各国政府纷纷纳入战略规划 c. 纳米技术的产业化实践
什么是纳米结构(nanostructure)？
纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑 或组装一种新的体系，它包括一维、二维和三维体系。
-------英国牛津大学材料系纳米材料专家保 尔·华伦博士接受科技日报记者采访时说
什么是纳米科技(Nano-ST)？
制造和研究纳米尺度（10-9 ～10-7m）的器件和材料的科学技术。
• 创造和制备各种新型具有优异性能的纳米材料 • 设计、制备各种纳米器件和装置 • 探测分析纳米材料,器件的结构,性质及其相互关
什么是纳米材料(nanomaterial)?
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度 范围(10-9～10-7m)或由它们作为基本单元构成的材料
什么是纳米科学(nanoscience)？
在纳米尺度上研究材料的制备及其性质、现象的科学。
什么是纳米技术(nanotechnology)？
• 在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米 技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质 的技术。
等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边界条件将被破坏，对于非 晶态纳米粒子其表面层附近原子密度减小，这些都会导致电、磁、光、声、热力 学等性质的变化，这称为小尺寸效应。 （4）宏观量子隧道效应 微观粒子具有穿越势垒的能力称为隧道效应。近年来，人 们发现一些宏观量，例如微粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦具有隧 道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观量子隧道效应。
师昌绪院士为国家自然科学基金资 助纳米科技研究成果展览题词
纳米科技的前景展望
• 材料和制备 • 微电子和
计算机技术 • 环境和能源 • 医学与健康 • 生物技术 • 航天和航空 • 国家安全
FROM:
纳米材料的存在形式
纳米材料的分类
纳米微粒的结构与形貌
形貌
• Fabrication/production tools, including nanomanipulators and nanolithographic devices;
• Simulation/modeling tools, which aid in the design and development of nanotechnology products.
系和机理
纳米科技概念的提出与发展
“The principles of physics, as far as I can see, do not speak against the possibility of maneuvering things atom by atom.”
“Put the atoms down where the chemist says, and so you make the substance.”
（1）表面效应 是指纳米粒子表面原子数与总
原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性 质上的变化。
Relationship between the ratio of the surface atoms to whole atoms and particle size
（2）量子尺寸效应 当粒子尺寸极小时，费米 能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立 能级的现象。
当2000年人们回顾历史的时候, 他们会为直到1959年才有人想到直接用原子, 分子来制造机器而感到惊讶。
--- Richard P.Feynman,1959
纳米科 Drexler
1974年科学家唐尼古奇(Taniguchi)最早使用纳米技术(Nanotechnology) 一词描述精细机械加工;
量子尺寸效应可导致纳米颗粒的磁、光、声、电、 热以及超导电性与同一物质原有性质有显著差异，即出 现反常现象。例如金属都是导体，但纳米金属颗粒在低 温时，由于量子尺寸效应会呈现绝缘性。美国贝尔实验 室发现当半导体硒化镉颗粒随尺寸的减小能带间隙加宽， 发光颜色由红色向蓝色转移。美国伯克利实验室控制硒 化镉纳米颗粒尺寸，所制备的发光二极管可在红、绿和
• Visualization tools, primarily scanning probe and electron microscopes;
• Measurement (or metrology) tools, including spectroscopic and optics based;
制造多种多样的生物“产品”，农、林、牧、副、渔业也可能因此发 生深刻变革，人类的食品结构也将随之发生变化。
（5）纳米材料在催化反应中具有重要作用。
通过纳米材料的光催化从水、二氧化碳和氮气中提取有用物质，例如， 液体燃料一直是人们研究的重要课题，最近日本利用纳米铂作为催化剂放 在氧化钛的载体上，在加入甲醇的水溶液中通过光照射成功地制取了氢。
• 纳米技术是一门高新技术，它对21世纪材料科学和微型器 件技术的发展具有重要影响，纳米技术，就是要做到，从小 到大，从下到上。要什么东西，将分子、原子搭起来，就是 什么东西，原材料浪费为零，能耗降到极低，彻底从技术上 解决了环保问题。
什么是纳米技术(nanotechnology)？
纳米技术是当前全球都在谈论的热门话题。所谓纳 米技术，是指用数千个分子或原子制造新型材料或微 型器件的科学技术。纳米技术涉及的范围很广，纳米 材料只是其中的一部分，但它却是纳米技术发展的基 础。牛津大学材料系目前研究的纳米技术项目有40多 个，其中主要的有超细薄膜、碳纳米管、纳米陶瓷、 金属纳米晶体和量子点线等。
high-resolution, low-temperature scanning tunneling microscope (STM) (Science----1 February 2002)
Nano rings
JACS 2005
Nano-flowers
中科院物理所先进材料与结构分析实 验室李超荣副研究员、张晓娜、表面 物理国家重点实验室曹则贤研究员通 过应力自组装在无机体系Ag/SiOx微 米级的内核/壳层结构上成功地获得了 三角格子铺排和斐波纳契数花样。
Ag
Au
NATURE Vol. 4371 September 2005
Al2O3
Nanofibres
Nanobelt /nanoribbon
ZnO SCIENCE VOL 291 9 MARCH 2001
ZnO Materials Letters 59 (2005) 1696–1700
Nano peapod
Low-friction bearing assembly with two carbon allotropes