纳米技术在各领域的应用(ppt 49页)
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纳米科技应用PPT课件
产业变革
能源与环境
纳米科技将引领新一轮产业革命，推 动制造业、电子信息产业等领域的深 刻变革。
纳米科技在能源生产和环境保护方面 的应用将有助于实现可持续发展目标。
健康医疗
纳米科技在医疗领域的应用将更加广 泛，有助于提高疾病诊断和治疗的效 果。
如何应对纳米科技的挑战和机遇
加强政策引导
政府应制定和完善相关政策，为纳米科技的发展 提供有力支持。
04
未来展望
纳米科技的发展趋势
持续创新
随着科研技术的不断进步， 纳米科技领域将不断涌现 出新的理论、技术和应用。
跨学科融合
纳米科技将与生物、物理、 化学等多个学科进一步交 叉融合，推动多领域协同 创新。
绿色可持续发展
纳米科技将更加注重环保 和可持续发展，致力于解 决全球环境问题。
纳米科技对未来的影响
而实现更高级的功能和性能。
高效能源利用
纳米科技在能源领域的应用，如太 阳能电池和燃料电池，可以实现更 高的能源转换效率和利用率。
个性化医疗
纳米技术在医学领域的应用，如 靶向药物输送和诊断工具，可以 实现更精准的个性化治疗。
环保可持续性
纳米科技在环保领域的应用，如 水处理和空气净化，有助于解决
环境问题并实现可持续发展。
组织工程
纳米科技在组织工程中用 于构建人工组织和器官， 为移植治疗提供更广泛的 资源。
能源领域
太阳能电池
纳米结构可以提高太阳能电池的光吸收效率和能量转 换效率。
燃料电池
纳米材料可以改善燃料电池的电极性能和能量密度。
储能技术
纳米科技在储能技术中用于提高电池和超级电容器的 能量密度和循环寿命。
环境领域
空气净化
纳米技术在医疗诊断、成像方面的应用.ppt
Oyelere等用金纳米棒偶联核定位缩氨酸后与正 常细胞和癌细胞孵化。暗场光散射成像表明金纳 米棒可以定位于细胞质和细胞核中。单细胞的微 拉曼光谱显示，在细胞质和细胞核中的缩氨酸拉
曼光谱增强，能够分辨出良性细胞和恶性细胞 。
21
图7 细胞分别与GNRs和GNRs/缩氨酸孵育的暗场成像 （a、c）正常细胞分别与GNRs和GNRs/缩氨酸孵育
10
纳米技术在医疗成像中的应用
图2 不同长短轴比率的金纳米棒的SPR图, LSPR峰随金纳米棒的长短轴比率增加而红移
11
金纳米棒在医疗成像中的应用实例一
2005年美国Purdue大学的研究人员Wang等将 金纳米棒颗粒注入实验鼠体内,在其流经血管时, 利用双光子成像技术(TPL)透过皮肤得到了血管结 构的原位图像(见图3)。记录的图像比传统荧光染 料法明亮得多,单个金纳米棒颗粒比单个罗丹明6G 分子（一种荧光染料，邻苯二酚类）发出的双光 子荧光要亮58倍。
❖核磁共振成像技术(MRI)是一种对活性组织的 解剖结构进行成像的强大工具。纳米粒子核磁 共振大大提高了成像技术的精密性。交联氧化 铁纳米粒子是一种用于示踪体内单个细胞的纳 米粒子。
17
纳米技术在医疗诊断中的应用
纳米诊断技术
使用纳米诊断技术只需通过血液中的DNA或蛋 白质检测，便能诊断出很多早期疾病；如应用分 子雷达光学相干层析术(optical coherence tomography，OCT)这种先进的纳米诊断技术，每 秒钟能完成生物体内活细胞的动态成像2000次， 以此来观察活细胞的动态。在发现单个细胞病变 的同时不伤及正常细胞，其分辨率可达1微米级。 运用超顺磁性氧化铁纳米粒子脂质体，则可以诊 断直径3毫米以下的肝肿瘤。
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曼光谱增强，能够分辨出良性细胞和恶性细胞 。
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图7 细胞分别与GNRs和GNRs/缩氨酸孵育的暗场成像 （a、c）正常细胞分别与GNRs和GNRs/缩氨酸孵育
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纳米技术在医疗成像中的应用
图2 不同长短轴比率的金纳米棒的SPR图, LSPR峰随金纳米棒的长短轴比率增加而红移
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金纳米棒在医疗成像中的应用实例一
2005年美国Purdue大学的研究人员Wang等将 金纳米棒颗粒注入实验鼠体内,在其流经血管时, 利用双光子成像技术(TPL)透过皮肤得到了血管结 构的原位图像(见图3)。记录的图像比传统荧光染 料法明亮得多,单个金纳米棒颗粒比单个罗丹明6G 分子（一种荧光染料，邻苯二酚类）发出的双光 子荧光要亮58倍。
❖核磁共振成像技术(MRI)是一种对活性组织的 解剖结构进行成像的强大工具。纳米粒子核磁 共振大大提高了成像技术的精密性。交联氧化 铁纳米粒子是一种用于示踪体内单个细胞的纳 米粒子。
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纳米技术在医疗诊断中的应用
纳米诊断技术
使用纳米诊断技术只需通过血液中的DNA或蛋 白质检测，便能诊断出很多早期疾病；如应用分 子雷达光学相干层析术(optical coherence tomography，OCT)这种先进的纳米诊断技术，每 秒钟能完成生物体内活细胞的动态成像2000次， 以此来观察活细胞的动态。在发现单个细胞病变 的同时不伤及正常细胞，其分辨率可达1微米级。 运用超顺磁性氧化铁纳米粒子脂质体，则可以诊 断直径3毫米以下的肝肿瘤。
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纳米材料及纳米技术的应用PPT课件
纳米二氧化钛-三氧化 二铁作光催化剂
纳米技术在医学上的应用
• 随着纳米技术的发展，在医学上该技术也开始崭 露头角。研究人员发现，生物体内的RNA蛋白质 复合体，其线度在15~20nm之间，并且生物体内 的多种病毒，也是纳米粒子。10nm以下的粒子比 血液中的红血球还要小，因而可以在血管中自由 流动。如果将超微粒子注入到血液中，输送到人 体的各个部位，作为监测和诊断疾病的手段。
波司登保暖内衣
• 江苏康博集团推出“波 司登”纳米技术抗菌保 健、超强透气导湿、超 保暖三功能的内衣。
• 其保暖内衣层内添加了 从天然奇冰石中提取的 纳米级超细粉末，能有 效地杀菌抑菌，消除异
味。
5 . 拒水拒油
• 在材料表面进行特殊加工在其宏观界面建立 一个二元协同纳米界面结构，使材料不仅具 有防水、防油和防墨水等功能，而且用这种 材料制成的衣物洗涤时可以仅用清水冲洗而 不需使用传统的洗涤剂。
纳米技术在化工领域的应用
• 纳米粒子作为光催化剂，有着许多优点。首先是 粒径小，比表面积大,光催化效率高。另外，纳米 粒子生成的电子、空穴在到达表面之前，大部分 不会重新结合。因此，电子、空穴能够到达表面 的数量多，则化学反应活性高。其次，纳米粒子 分散在介质中往往具有透明性，容易运用光学手 段和方法来观察界面间的电荷转移、质子转移、 半导体能级结构与表面态密度的影响。
远红外保暖内衣
• 它是 远红外光疗、纳 米抗菌和功能面料制 成的保健内衣等保健 纺织产品，能够释放 负氧离子，还具有高 效的远红外发射能力 和抗菌消臭效果。能 提高人体机能的自愈 及恢复能力。
2. 防紫外线
• 太阳能对人体有伤害的紫外线主要在300— 400nm波段，纳米TiO2、ZnO、Fe2O3和 纳米云母等都有在这个波段吸收紫外线的特 征，将少量纳米微粒添加到化学纤维中，就 会产生紫外线吸收现象，从而可以有效保护 人体免受紫外线的损伤。
纳米材料的应用ppt
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,
纳米管做成的纳米秤
更令人惊奇的是,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,
• 通过纳米材料技术的应用,
三、纳米技术潜在应用
• 纳米科技将对信息和生物技术产业产生革 命性的影响
• 促使传统产业的旧貌换新颜 比如通过纳米材料的研究,我们在化纤
制品中加入纳米微粒,可以除味、杀菌,通 过纳米技术的运用,使建筑物外墙涂料的耐 洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次, 老化时间也延长了两倍多,
纳米技术在军事上的运用
收性能 ,
第一代隐身飞机F-117
• 纳米粒子对红外和电磁波屏 蔽的机理主要有两方面：
• 1 由于纳米微粒尺寸远小于 红外及雷达波波长,因此纳米 微粒材料对这种波的透过率 比常规材料要强得多,这就大 大减少波的反射率,使得红外 探测器和雷达接收到的反射 信号变得很微弱,从而达到隐 身的作用,
• 2 纳米微粒材料的比表面积 比常规粗粉体大很多,对红外 光和电磁波的吸收率也比常 规材料大得多,这就使得红外 探测器及雷达得到的反射信 号强度大大降低,因此很难发 现被探测目标,起到屏蔽作用,
• 将纳米粒子添加于发 烟剂中,能对阵地起到 很好的屏蔽作用,与土 壤混合可遮蔽地下指 挥所等重要军事设施,
F-22已经成为美国空军在21世纪的主 力制空战斗机,能携载8枚空 对空导弹,并具先进航空电子传感系统, 大大提高了飞行员对（ZHOU）
纳米管做成的纳米秤
更令人惊奇的是,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,
• 通过纳米材料技术的应用,
三、纳米技术潜在应用
• 纳米科技将对信息和生物技术产业产生革 命性的影响
• 促使传统产业的旧貌换新颜 比如通过纳米材料的研究,我们在化纤
制品中加入纳米微粒,可以除味、杀菌,通 过纳米技术的运用,使建筑物外墙涂料的耐 洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次, 老化时间也延长了两倍多,
纳米技术在军事上的运用
收性能 ,
第一代隐身飞机F-117
• 纳米粒子对红外和电磁波屏 蔽的机理主要有两方面：
• 1 由于纳米微粒尺寸远小于 红外及雷达波波长,因此纳米 微粒材料对这种波的透过率 比常规材料要强得多,这就大 大减少波的反射率,使得红外 探测器和雷达接收到的反射 信号变得很微弱,从而达到隐 身的作用,
• 2 纳米微粒材料的比表面积 比常规粗粉体大很多,对红外 光和电磁波的吸收率也比常 规材料大得多,这就使得红外 探测器及雷达得到的反射信 号强度大大降低,因此很难发 现被探测目标,起到屏蔽作用,
• 将纳米粒子添加于发 烟剂中,能对阵地起到 很好的屏蔽作用,与土 壤混合可遮蔽地下指 挥所等重要军事设施,
F-22已经成为美国空军在21世纪的主 力制空战斗机,能携载8枚空 对空导弹,并具先进航空电子传感系统, 大大提高了飞行员对（ZHOU）
《纳米技术就在我们身边》PPT优质课件
纳米技术可以让人们更健康。
癌症的预防和检测 癌症的治疗 纳米缓释技术下的药效
阅读理解
有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，比钢铁结实百倍， 而且非常轻，将来我们有可能坐上“碳纳米管天梯”到太空旅 行。
癌症很可怕，但如果在只有几个癌细胞的时候就能发现的话，死 亡率会大大降低。
利用极其灵敏的纳米检测技术，可以实现疾病的早期检测与预防。 未来的纳米机器人甚至可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。
运用列数字的方法，准确描述纳米技术的 研究范围。
阅读理解
纳米技术就在我们身边。为什么说纳米技Fra bibliotek就在我们身边？
冰箱里面的纳米涂层 “碳纳米管”的神奇材料 隐形战机上的吸波材料
阅读理解
有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，比 钢铁结实百倍，而且非常轻，将来我们有可能 坐上“碳纳米管天梯”到太空旅行。
阅读理解
纳米技术就在我们身边
-.
读一读
纳米 拥有 冰箱 除臭 蔬菜 碳纳米管 钢铁 隐形 健康 细胞 疾病 预防 病灶 需要
阅读理解
如果把直径为1纳米的小球放到乒乓球上， 相当于把乒乓球放在地球上，可见纳米有多么 小。
运用了作比较的方法来说明纳米很小。
阅读理解
纳米技术的研究对象一般在1纳米到100纳 米之间，不仅肉眼根本看不见，就是普通的光 学显微镜也无能为力。
板书设计
含义 纳米技术就 运用 在我们身边
影响
1纳米＝十亿分之一米
生活用品：冰箱 航天：碳纳米管 军工：隐形战机 医疗：纳米机器人
衣食住行
造福人类 改变生活
癌症的预防和检测 癌症的治疗 纳米缓释技术下的药效
阅读理解
有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，比钢铁结实百倍， 而且非常轻，将来我们有可能坐上“碳纳米管天梯”到太空旅 行。
癌症很可怕，但如果在只有几个癌细胞的时候就能发现的话，死 亡率会大大降低。
利用极其灵敏的纳米检测技术，可以实现疾病的早期检测与预防。 未来的纳米机器人甚至可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。
运用列数字的方法，准确描述纳米技术的 研究范围。
阅读理解
纳米技术就在我们身边。为什么说纳米技Fra bibliotek就在我们身边？
冰箱里面的纳米涂层 “碳纳米管”的神奇材料 隐形战机上的吸波材料
阅读理解
有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，比 钢铁结实百倍，而且非常轻，将来我们有可能 坐上“碳纳米管天梯”到太空旅行。
阅读理解
纳米技术就在我们身边
-.
读一读
纳米 拥有 冰箱 除臭 蔬菜 碳纳米管 钢铁 隐形 健康 细胞 疾病 预防 病灶 需要
阅读理解
如果把直径为1纳米的小球放到乒乓球上， 相当于把乒乓球放在地球上，可见纳米有多么 小。
运用了作比较的方法来说明纳米很小。
阅读理解
纳米技术的研究对象一般在1纳米到100纳 米之间，不仅肉眼根本看不见，就是普通的光 学显微镜也无能为力。
板书设计
含义 纳米技术就 运用 在我们身边
影响
1纳米＝十亿分之一米
生活用品：冰箱 航天：碳纳米管 军工：隐形战机 医疗：纳米机器人
衣食住行
造福人类 改变生活
纳米技术在各领域的应用PPT(49张)
➢ 用分子来存储信息的元器件研究很多，但多数分子存储器不是 采用单个的分子，而是分子团存储信息；而存储和读写的方式 也多采用光学方法。例用激光照射这些分子团，激发分子团发 光，以此实现信息的存储
➢ 1999年，耶鲁大学研制的分子存储器是选用一种十分特殊的 分子，它可以直接用电子学的方法存储和读取信息
生物计算机
生物计算机主要研究目标是寻找或创造一些特定的生物 分子，并期待这些生物分子能够更加快速地完成计算机的基 本运算和存储功能，代替目前的半导体计算机中央处理器 (CPU)和存储器。
蛋白质生物计算机 DNA生物计算机
蛋白质生物计算机
以蛋白质分子为材料制造的生物计算机，不仅体积 小，质量轻，能耗小，环境适应性强，而且运算速度和 信息储存能力比现有的计算机要高出数亿倍。同时具有 和人脑一样非常优越的分析，判断，联想，记忆等智能。
电子鼻
意大利科学家研制出一种用于疾病探测的“电子鼻”， 它可以嗅出人体各种疾病的气味，是一种早期发现疾病的有 效仪器。
在这种“电子鼻”中配有非常灵敏的极其微小的生物传感器， 可以将人体的各种气味转换成电信号，经过计算机处理后绘 制成一种人体“气味图谱”，用于分析人体的健康状况。
目前，科学家们正在编制各种疾病的气味图谱，其中包括各 种癌症的气味图谱，这样就可以使疾病的诊断变得更加容易。
该温度计只有头发丝直径的千分之一，能够分辨 出1nm空间范围内千分之一摄氏度的温度变化。 这项研究进展为纳米尺度温度传感器的应用打下 了一定的基础
纳米微粒探测器
传统探矿过程是在预先选定的位置上下钻取样品再 分析。下钻取样深度要达数十米，工作量巨大。此 外，探矿下钻取样位置选择有一定的随机性，下钻 取样得到的样品的分析结果有可能不是所期望的矿 石标本，使得探矿工程前功尽弃
➢ 1999年，耶鲁大学研制的分子存储器是选用一种十分特殊的 分子，它可以直接用电子学的方法存储和读取信息
生物计算机
生物计算机主要研究目标是寻找或创造一些特定的生物 分子，并期待这些生物分子能够更加快速地完成计算机的基 本运算和存储功能，代替目前的半导体计算机中央处理器 (CPU)和存储器。
蛋白质生物计算机 DNA生物计算机
蛋白质生物计算机
以蛋白质分子为材料制造的生物计算机，不仅体积 小，质量轻，能耗小，环境适应性强，而且运算速度和 信息储存能力比现有的计算机要高出数亿倍。同时具有 和人脑一样非常优越的分析，判断，联想，记忆等智能。
电子鼻
意大利科学家研制出一种用于疾病探测的“电子鼻”， 它可以嗅出人体各种疾病的气味，是一种早期发现疾病的有 效仪器。
在这种“电子鼻”中配有非常灵敏的极其微小的生物传感器， 可以将人体的各种气味转换成电信号，经过计算机处理后绘 制成一种人体“气味图谱”，用于分析人体的健康状况。
目前，科学家们正在编制各种疾病的气味图谱，其中包括各 种癌症的气味图谱，这样就可以使疾病的诊断变得更加容易。
该温度计只有头发丝直径的千分之一，能够分辨 出1nm空间范围内千分之一摄氏度的温度变化。 这项研究进展为纳米尺度温度传感器的应用打下 了一定的基础
纳米微粒探测器
传统探矿过程是在预先选定的位置上下钻取样品再 分析。下钻取样深度要达数十米，工作量巨大。此 外，探矿下钻取样位置选择有一定的随机性，下钻 取样得到的样品的分析结果有可能不是所期望的矿 石标本，使得探矿工程前功尽弃
纳米技术在体育领域应用PPT课件
纳米肥料与生长调节剂
研发适用于草坪的纳米肥料和生长调节剂，实现 草坪养分的精准供给和草坪生长的有效调控。
3
纳米土壤改良技术
应用纳米技术对土壤进行改良，提高土壤肥力和 保水能力，为草坪生长提供良好环境。
游泳馆水质净化处理技术
纳米滤膜技术
采用纳米滤膜对游泳馆水进行过滤处理，可有效去除水中 的细菌、病毒和有机物等污染物，保障水质安全。
技术成熟度不足
01
纳米技术在体育领域的应用仍处于初级阶段，技术成熟度有待
提高。
成本问题
02
纳米技术的研发和应用成本较高，限制了其在体育领域的广泛
应用。
安全性和可靠性问题
03
纳米材料的安全性和可靠性需要进一步验证和评估，以确保其
在体育器材和装备中的安全使用。
产业发展机遇挖掘
高性能体育器材和装备
利用纳米技术提升体育器材和装备的性能，如提高材料强度、降低重量、增加耐磨性等。
智能化发展
结合人工智能、大数据等技术，纳米技术有望实现体育器材和装备 的智能化发展，为运动员提供更加精准的数据分析和指导。
绿色环保
未来纳米技术的发展将更加注重环保和可持续性，推动体育产业向更 加绿色环保的方向发展。
THANKS
感谢观看
运动员训练和康复
纳米技术可用于开发先进的运动员训练和康复设备，如智能传感器、可穿戴设备等，以提 高运动员的训练效果和康复速度。
体育赛事和场馆建设
纳米技术可用于改进体育赛事和场馆的建设材料和技术，提高场馆设施的安全性和舒适性 。
未来发展趋势预测
个性化定制
随着纳米技术的不断发展，未来有望实现体育器材和装备的个性化 定制，满足不同运动员的个性化需求。
研发适用于草坪的纳米肥料和生长调节剂，实现 草坪养分的精准供给和草坪生长的有效调控。
3
纳米土壤改良技术
应用纳米技术对土壤进行改良，提高土壤肥力和 保水能力，为草坪生长提供良好环境。
游泳馆水质净化处理技术
纳米滤膜技术
采用纳米滤膜对游泳馆水进行过滤处理，可有效去除水中 的细菌、病毒和有机物等污染物，保障水质安全。
技术成熟度不足
01
纳米技术在体育领域的应用仍处于初级阶段，技术成熟度有待
提高。
成本问题
02
纳米技术的研发和应用成本较高，限制了其在体育领域的广泛
应用。
安全性和可靠性问题
03
纳米材料的安全性和可靠性需要进一步验证和评估，以确保其
在体育器材和装备中的安全使用。
产业发展机遇挖掘
高性能体育器材和装备
利用纳米技术提升体育器材和装备的性能，如提高材料强度、降低重量、增加耐磨性等。
智能化发展
结合人工智能、大数据等技术，纳米技术有望实现体育器材和装备 的智能化发展，为运动员提供更加精准的数据分析和指导。
绿色环保
未来纳米技术的发展将更加注重环保和可持续性，推动体育产业向更 加绿色环保的方向发展。
THANKS
感谢观看
运动员训练和康复
纳米技术可用于开发先进的运动员训练和康复设备，如智能传感器、可穿戴设备等，以提 高运动员的训练效果和康复速度。
体育赛事和场馆建设
纳米技术可用于改进体育赛事和场馆的建设材料和技术，提高场馆设施的安全性和舒适性 。
未来发展趋势预测
个性化定制
随着纳米技术的不断发展，未来有望实现体育器材和装备的个性化 定制，满足不同运动员的个性化需求。
纳米技术及材料PPT课件
农业食品
纳米肥料、纳米农 药、纳米食品包装 等。
纳米技术的发展历程
1986年，IBM阿尔马登研究中心的科 学家发明了扫描隧道显微镜（STM）， 使人类第一次能够直接观察并操纵单 个原子。
1990年代初，美国政府和欧洲委员 会分别设立了针对纳米的科研计划， 推动了全球范围内的纳米技术研究和 应用。
1989年，美国贝尔实验室的科学家 发明了原子力显微镜（AFM），可以 观察和操纵单个原子和分子。
对未来的展望与建议
政府和企业应加大对纳米技术 研发和应用的投入，推动其快
速发展。
建立完善的法规和标准体系， 确保纳米技术的安全可控和可
持续发展。
加强国际合作和交流，共同推 动纳米技术的发展和应用。
提高公众对纳米技术的认知和 理解，促进其广泛应用和社会 接受度。
THANKS
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燃料电池
纳米材料可以改善燃料电池的电极 性能和催化剂活性，提高燃料电池 的效率和稳定性。
医学领域
药物输送
生物传感器
纳米材料可以作为药物载体，实现药 物的定向输送和控释，提高药物的疗 效和降低副作用。
纳米材料可以用于构建高灵敏度和特 异性的生物传感器，用于检测生物分 子和细胞活性。
医学成像
纳米材料可以提高医学成像的分辨率 和灵敏度，为疾病的早期诊断和治疗 提供帮助。
环境领域
空气净化
纳米材料可以用于空气过滤和净 化，去除空气中的有害物质和异
味，改善室内空气质量。
水处理
纳米材料可以用于水过滤和消毒， 去除水中的细菌、病毒和有害物
质，提供清洁的饮用水。
土壤修复
纳米材料可以用于土壤修复和治 理，吸附和固定重金属和有害物
质，降低土壤污染风险。
纳米材料的主要应用领域PPT共54页
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
Hale Waihona Puke END纳米材料的主要应用领域
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
Hale Waihona Puke END纳米材料的主要应用领域
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
纳米材料的主要应用领域54页PPT
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
纳米材料的主要应用领域
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
相关主题
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目前，美日欧和俄罗斯在生物计算机的原型器件和系统 方面进行了大量研究，取得了很大的进展，如美国和俄 罗斯研制的细菌视紫红蛋白质计算机处理器。该生物材 料具有非常独特的热，光，化学物理特性和良好的稳定 性，并且其奇的光学循环特性可以用于信息的储存，有 望代替当今计算机的信息处理和存储的作用。
美国在3～5年内能大批量生产这种计算机。生物计算机 的造价比半导体计算机的造价要低得多，因为它所用的 生物材料可利用通过基因技术改造后的细菌大量生产。
➢ 纳米电子学的目标是将集成电路的几何尺度进 一步减小，超越目前发展的极限，因而使得该 功能密度和数据通过量率达到新的水平
➢ 如50年前，微电子器件取代真空电子管器件给 信息技术带来革命一样，纳米结构将再次给信 息技术硬件带来革命
纳米电路
➢ 1996年，美国耶鲁大学就首次完成了对单个分子的电学测量。 实验表明：电子在穿过分子时是一个一个依次通过的，这样， 流过分子的电子将不会产生相互作用和碰撞，分子也就不会 因电子在其间流动而发热。特定有机分子导电性的测量为研 制分子器件打下一定的基础
➢ 用分子来存储信息的元器件研究很多，但多数分子存储器不是 采用单个的分子，而是分子团存储信息；而存储和读写的方式 也多采用光学方法。例用激光照射这些分子团，激发分子团发 光，以此实现信息的存储
➢ 1999年，耶鲁大学研制的分子存储器是选用一种十分特殊的 分子，它可以直接用电子学的方法存储和读取信息
图1 两种不同的分子在分子之间力的作用下在 溶液中自组装的情形。由于纳米尺寸非常之小，纳 米机械必须具有自组装、自我复制等功能
纳米机器人
1990年，美国贝尔实验室成功地制造出了极其微小的纳米机 器人。这种只有跳蚤般大小的机器人由许多齿轮等零件、涡轮 机和微型电脑组成，其零件小得犹如空气中漂浮的尘埃。该纳 米机器人在当年美国麻省理工学院举办的科技博览会上一亮相， 就引起了人们的极大的兴趣。
DNA生物计算机
DNA含有大量的遗传密码——基因，这些基因通过生物化学反应传递着遗 传信息，并可以一代传给一代。DNA计算机将利用DNA分子这些独特的遗传 信息传递方式来实现计算机的计算功能。
DNA分子中的密码相当于存储的数据，DNA分子之间可以在某种酶的作用 下瞬间完成生物化学反应，从一种基因代码变为另一种基因代码。如果将反 应前的基因代码作为系统的输人数据，而将反应后的基因代码作为运算结果 的话，那么只要控制得当就可以利用这种反应过程制成DNA计算机。
生物计算机
生物计算机主要研究目标是寻找或创造一些特定的生物 分子，并期待这些生物分子能够更加快速地完成计算机的基 本运算和存储功能，代替目前的半导体计算机中央处理器 (CPU)和存储器。
蛋白质生物计算机 DNA生物计算机
蛋白质生物计算机
以蛋白质分子为材料制造的生物计算机，不仅体积 小，质量轻，能耗小，环境适应性强，而且运算速度和 信息储存能力比现有的计算机要高出数亿倍。同时具有 和人脑一样非常优越的分析，判断，联想，记忆等智能。
生物分子计算机是人们长久以来的
梦想，它的实现的模糊推理功能和神
经网络运算功能，而这些都是人工智能
的重大突破口之一。
分子马达
美国波士顿大学制造出了世界上一种最小的分 子马达。该马达仅由78个原子组成。几乎同时，日 本和荷兰的科学家也研制出另一种用太阳能驱动的 分子马达，它能在光的照射下连续不断地旋转。分 子马达将能够为未来的分子机械提供动力，为今后 开发和研制微小的分子机械奠定了一定的基础。
基于分子反应的DNA计算机运算速度极快，它几天的运算量就可相当于计算 机问世以来世界上所有计算机的总计算量。另外，由于每个DNA分子都含有 大量的基因，因此DNA分子的存储容量十分巨大，如1m3的DNA溶液可存储 1万亿亿比特的数据，这将超过目前所有计算机存储器容量的总和。不仅如此， DNA计算机所消耗的能量却小的出奇，只有普通半导体计算机的10亿分之一。
第六讲 纳米材料应用
普通的材料通过纳米化，能增添许多神奇 特性； 利用纳米化材料特殊性质，可以开发出难以计 数的新的元器件。
➢ 纳米技术在电子信息领域的应用 ➢ 纳米技术在生物医学领域的应用 ➢ 纳米技术在国防军事中的应用
一、纳米技术 在电子信息领域的应用
➢ 纳米技术发展的一个主要推动力来自于信息产业， 微电子器件薄、轻、小的客观要求与发展趋势，迫 使人们研究和使用纳米科技
分子齿轮
2000年2月，日本东京大学宣布，他们在世 界上首次研制成功可自由控制转速的分子齿轮。 该分子齿轮的结构由两个直径约为1nm的卟啉 分子夹着一个直径约为0.1nm的金属离子。如 将卟啉分子和金属离子放人一种溶液中，并对 溶液加热到特定的温度，就可以使卟啉分子和 金属离子组合成分子齿轮。目前这种分子齿轮 只能分别单独旋转，倘若要构成一个齿轮传动 系统，就必须将多个分子齿轮按一定的方式组 合起来。
美国纽约大学研制出一台纳米机器人，其手臂是用两个DNA 分子制作的，可以自如地在固定的位置间旋转。最近，瑞典也 研制出一台微型医用机器人，由多层聚合物和黄金制成，外表 类似人的手臂，其手臂、肘部和腕部都十分灵活，有2～4个手 指，实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的 阶段。
➢ 传统的电子器件，只利用了电子波粒二象性中的粒 子性，而且都是通过电子数量来实现信号处理的
➢ 纳米器件或称量子器件是利用量子效应原理制成的， 它的尺寸在纳米级，具有更高的响应速度、更低的 功耗、更大集成度，同时器件还具有结构简单、可 靠性好、成本低的优点
➢ 现代电子学正经历一个从微电子学到纳米电子 学的发展时期，并引起新的电子技术革命，把 电子工业技术推向一个更高的阶段
➢ 2000年底，英国成功地将有机分子形成的导线分别与纳米金 颗粒和金电极相连，组装成能承载电流的纳米电路。在这个 纳米电路中，纳米金颗粒和金电极之间连接了数十个有机分 子。这种纳米电路有望用于制造超大容量存储器件，应用于 将来的纳米计算机
计算机存储器
➢ 纳米存储器可以用单个的分子存储一个信息单位(bit)，并且可 以写、读和像计算机中的随机存储器一样用电子学的方法存取 信息，其外观和性能几乎完全和普通的计算机存储器一样，但 体积却小得多
美国在3～5年内能大批量生产这种计算机。生物计算机 的造价比半导体计算机的造价要低得多，因为它所用的 生物材料可利用通过基因技术改造后的细菌大量生产。
➢ 纳米电子学的目标是将集成电路的几何尺度进 一步减小，超越目前发展的极限，因而使得该 功能密度和数据通过量率达到新的水平
➢ 如50年前，微电子器件取代真空电子管器件给 信息技术带来革命一样，纳米结构将再次给信 息技术硬件带来革命
纳米电路
➢ 1996年，美国耶鲁大学就首次完成了对单个分子的电学测量。 实验表明：电子在穿过分子时是一个一个依次通过的，这样， 流过分子的电子将不会产生相互作用和碰撞，分子也就不会 因电子在其间流动而发热。特定有机分子导电性的测量为研 制分子器件打下一定的基础
➢ 用分子来存储信息的元器件研究很多，但多数分子存储器不是 采用单个的分子，而是分子团存储信息；而存储和读写的方式 也多采用光学方法。例用激光照射这些分子团，激发分子团发 光，以此实现信息的存储
➢ 1999年，耶鲁大学研制的分子存储器是选用一种十分特殊的 分子，它可以直接用电子学的方法存储和读取信息
图1 两种不同的分子在分子之间力的作用下在 溶液中自组装的情形。由于纳米尺寸非常之小，纳 米机械必须具有自组装、自我复制等功能
纳米机器人
1990年，美国贝尔实验室成功地制造出了极其微小的纳米机 器人。这种只有跳蚤般大小的机器人由许多齿轮等零件、涡轮 机和微型电脑组成，其零件小得犹如空气中漂浮的尘埃。该纳 米机器人在当年美国麻省理工学院举办的科技博览会上一亮相， 就引起了人们的极大的兴趣。
DNA生物计算机
DNA含有大量的遗传密码——基因，这些基因通过生物化学反应传递着遗 传信息，并可以一代传给一代。DNA计算机将利用DNA分子这些独特的遗传 信息传递方式来实现计算机的计算功能。
DNA分子中的密码相当于存储的数据，DNA分子之间可以在某种酶的作用 下瞬间完成生物化学反应，从一种基因代码变为另一种基因代码。如果将反 应前的基因代码作为系统的输人数据，而将反应后的基因代码作为运算结果 的话，那么只要控制得当就可以利用这种反应过程制成DNA计算机。
生物计算机
生物计算机主要研究目标是寻找或创造一些特定的生物 分子，并期待这些生物分子能够更加快速地完成计算机的基 本运算和存储功能，代替目前的半导体计算机中央处理器 (CPU)和存储器。
蛋白质生物计算机 DNA生物计算机
蛋白质生物计算机
以蛋白质分子为材料制造的生物计算机，不仅体积 小，质量轻，能耗小，环境适应性强，而且运算速度和 信息储存能力比现有的计算机要高出数亿倍。同时具有 和人脑一样非常优越的分析，判断，联想，记忆等智能。
生物分子计算机是人们长久以来的
梦想，它的实现的模糊推理功能和神
经网络运算功能，而这些都是人工智能
的重大突破口之一。
分子马达
美国波士顿大学制造出了世界上一种最小的分 子马达。该马达仅由78个原子组成。几乎同时，日 本和荷兰的科学家也研制出另一种用太阳能驱动的 分子马达，它能在光的照射下连续不断地旋转。分 子马达将能够为未来的分子机械提供动力，为今后 开发和研制微小的分子机械奠定了一定的基础。
基于分子反应的DNA计算机运算速度极快，它几天的运算量就可相当于计算 机问世以来世界上所有计算机的总计算量。另外，由于每个DNA分子都含有 大量的基因，因此DNA分子的存储容量十分巨大，如1m3的DNA溶液可存储 1万亿亿比特的数据，这将超过目前所有计算机存储器容量的总和。不仅如此， DNA计算机所消耗的能量却小的出奇，只有普通半导体计算机的10亿分之一。
第六讲 纳米材料应用
普通的材料通过纳米化，能增添许多神奇 特性； 利用纳米化材料特殊性质，可以开发出难以计 数的新的元器件。
➢ 纳米技术在电子信息领域的应用 ➢ 纳米技术在生物医学领域的应用 ➢ 纳米技术在国防军事中的应用
一、纳米技术 在电子信息领域的应用
➢ 纳米技术发展的一个主要推动力来自于信息产业， 微电子器件薄、轻、小的客观要求与发展趋势，迫 使人们研究和使用纳米科技
分子齿轮
2000年2月，日本东京大学宣布，他们在世 界上首次研制成功可自由控制转速的分子齿轮。 该分子齿轮的结构由两个直径约为1nm的卟啉 分子夹着一个直径约为0.1nm的金属离子。如 将卟啉分子和金属离子放人一种溶液中，并对 溶液加热到特定的温度，就可以使卟啉分子和 金属离子组合成分子齿轮。目前这种分子齿轮 只能分别单独旋转，倘若要构成一个齿轮传动 系统，就必须将多个分子齿轮按一定的方式组 合起来。
美国纽约大学研制出一台纳米机器人，其手臂是用两个DNA 分子制作的，可以自如地在固定的位置间旋转。最近，瑞典也 研制出一台微型医用机器人，由多层聚合物和黄金制成，外表 类似人的手臂，其手臂、肘部和腕部都十分灵活，有2～4个手 指，实验已进入能让机器人捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠的 阶段。
➢ 传统的电子器件，只利用了电子波粒二象性中的粒 子性，而且都是通过电子数量来实现信号处理的
➢ 纳米器件或称量子器件是利用量子效应原理制成的， 它的尺寸在纳米级，具有更高的响应速度、更低的 功耗、更大集成度，同时器件还具有结构简单、可 靠性好、成本低的优点
➢ 现代电子学正经历一个从微电子学到纳米电子 学的发展时期，并引起新的电子技术革命，把 电子工业技术推向一个更高的阶段
➢ 2000年底，英国成功地将有机分子形成的导线分别与纳米金 颗粒和金电极相连，组装成能承载电流的纳米电路。在这个 纳米电路中，纳米金颗粒和金电极之间连接了数十个有机分 子。这种纳米电路有望用于制造超大容量存储器件，应用于 将来的纳米计算机
计算机存储器
➢ 纳米存储器可以用单个的分子存储一个信息单位(bit)，并且可 以写、读和像计算机中的随机存储器一样用电子学的方法存取 信息，其外观和性能几乎完全和普通的计算机存储器一样，但 体积却小得多