纳米材料与纳米技术的基本概述

Hectometre Decametre
1hm=102m 1dam=10m
Nanometre Ångstrom unit
1nm=10-9m =10 Å
1Å=10-10m
Picometre
1pm= 10-12m
1 纳米等于10亿分之1米 约为人发直径的1/80000
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100nm
纳米材料的起缘
纳米材料与纳米技术
NANOMATERIALS AND NANOTECHNOLOGY
1. 纳米材料与纳米技术的基本概述
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课程基本信息
课程中文名称：纳米材料与纳米技术 课程英文名称：Nanomaterials and Nanotechnology 课程编号：H01217 课程类型：硕士专业优选课 总学时数：34 学 分：2学分 开课学期：2学期 考核方式：考试 适用专业：材料加工工程、材料科学与工程、材料科学与工程一级学科、 材料物理与化学、材料学 开课院系：材料科学与工程学院 开课地点：4305A 任课教师：吕军
日本学者Taniguchi于1974年在东京举办的有 关生产工程的国际会议上，提交了题为“On the basic concept of nano-technology”一 文，“纳米技术（nano-technology）”一词 首次面世。 1987年英国Franks Albert教授定 义纳米技术为“在0.1—100纳米尺度范围起关 键作用的技术”。
课程的性质和任务
本课程是硕士研究生的一门专业优选课，它研究了纳米材料的结构和性 能及制备方法，以及纳米材料的应用以及纳米科技的新进展。本课程主 要任务是使学生对纳米材料这样一种新的材料具有一个比较广泛的了解。 为以后工作、学习及毕业论文实验提供必要的知识面和方法。
建议教材及主要参考书
教材：周瑞发 韩雅芳 陈祥宝 纳米材料技术 国防工业出版社 2003 参考书：1．徐云龙 赵崇军 钱秀珍 纳米材料学概论 华东理工大学出版社 2008年 2. 贾宝贤 李文卓 微纳米科学技术导论 化学工业出版社 2007 3. 江雷 冯琳 仿生智能纳米界面材料 化学工业出版社 2007 4．丁秉钧 纳米材料 机械工业出版社 2004 5．许并社等 纳米材料及应用技术 化学工业出版社 2004
Millimetre
1mm=10-3m
Gectijukimertre 1hkm=105m
Decimillimetre 1dmm=10-4m
Myriametre
1mam=104m
Centimillimetre 1cmm=10-5m
Kilometre
1Km=103m
Micrometre
1µm=10-6m
• 纳米技术研究可采取top down和bottom up两种方式。
• top down方式是利用机械和蚀刻技术等制造纳米尺度结 构，是从大做到小的技术。
• 而bottom up是在原子和分子尺度创造有机和无机结构， 是从小做到大的技术。
2 月 21 日 出 版 的 《 自 然 》 杂 志 在 Research Highlights栏目(Nature, Vol. 451, p868, Feb. 21, 2008)以Lithography: Luminous Lizards 为题报道中国科学院理化技术研究所利用多光 子纳米加工技术进行纳米复合材料三维微纳结 构加工研究取得的进展。 他们利用纳米粒子尺寸可控原位合成技术与多 光子三维微纳结构加工技术，制备出了包括具 有多种颜色荧光的细胞尺寸三维微米牛等多种 三维微结构，并发现在尺寸较小部位具有较强 的发光强度。《自然》杂志在Highlight中指出， 上述动物造型在原理上证明：此方法可被用于 制备微型发光器件。
国纳周
防米瑞
工材发
业 出 版 社
料 技 术
韩 雅 芳 陈
2003
祥
宝
纳米概念（nano-conception）
Terametre Gigametre
1Tm=1012m 1Gm=109m
Decimetre Centimetre
1dm=10-1m 1cm=10-2m
Megametre
1Mm=106m
（超薄膜、多层膜、超晶格等）
• Question: 什么是三维纳米材料 （纳米块体）？
如果在X、Y和Z三个方向上都很大，但是这 种材料的组成部分是纳米孔、纳米粒子或纳 米线，我们称为三维纳米结构材料。
单一的V2O5纳米片晶可以组装成具有鸟巢状（b）、线团状（c）和刺猬状（d）的空心微 球。
纳米技术的起缘
什么是纳米技术？
• 美国有关纳米科学、工程和技术的部际间工作组 给出了目前通用的纳米技术的定义： 纳米技术是直接在原子和分子尺度上控制材料和器 件的技术（Siegel et al，1999）
• 纳米技术全概念（中国）：在纳米尺度内通过对 物质反应、传输和转变的控制来创造新材料、开 发新器件及充分利用其特殊性能，并探索在纳米 尺度内物质运动的新规律和新现象。
什么是纳米材料？
• 纳米材料是旨在三维空间中至少有一维处于纳米尺 度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
• 纳米尺度：0.1～100nm • 零维纳米材料：三维空间尺度均在纳米尺度（粉体、
原子团簇、人造超原子、纳米孔洞等） • 一维纳米材料：在空间有两维处于纳米尺度（纳米
丝、纳米棒、纳米管等） • 二维纳米材料：在三维空间中有一维处于纳米尺度
纳米技术的主要内涵 • 纳米材料学 • 纳米化学 • 纳米物理学 • 纳米生物学 • 纳米电子学 • 纳米力学 • 纳米加工学 • ……….
纳米结构
以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造 的一种新体系。包括：
R．Feynman
美国物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼在1959年美国物理学协会会议 上所作的题为“There’s Plenty of Room at the Bottom”的演讲，他指出： “至少依我看来,物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性”， “如果我们对物体微小规模上的排列作某种控制，我们就能使物体得到大量异常 的性能，看到材料性能产生丰富的变化”。预言中指的材料即是现在的纳米材料。