12主要内容一、纳米和纳米科技二、纳米材料的概念和分类三、纳米材料的性质及应用3纳米在哪里？早在中国古代，安徽出的墨，从烟道里扫出来后一遍遍地筛，研制出来的墨非常细非常均匀、饱满，写字非常好，这实际就是纳米颗粒。一、纳米和纳米科技41、什么是纳米？纳米不是“米”，是长度计量单位，一米的十亿分之一(10-9米)，万分之一头发粗细（人的头发直径约为80-100微米），形象地讲，一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。纳米结构纳米结构::通常是指尺寸在通常是指尺寸在100100纳米以下（纳米以下（1-1-100nm100nm）的微小结构。）的微小结构。“纳”(nano)来自于希腊文，本意是“矮子”或”侏儒”(dwarf)的意思。5100m100slicesTake1slice1m1000slicesTake1slice1nmHumanHairHumanHair一纳米有多小？一纳米有多小？6病毒：病毒：30-100nm30-100nm纳米粒子与病毒大小相当红血球：红血球：200-300nm200-300nm细菌：细菌：200-600nm200-600nm胃幽门螺杆菌72、什么是纳米科技？•1959年费曼在一次题为《在底部还有很大空间》（“ThereisPlentyofRoomattheBottom.”）著名的演讲中提出“如果有一天能按人的意志安排一个个原子和分子，将会产生什么样的奇迹呢？”并预言，说人类可以用新型的微型化仪器制造出更小的机器，最后人们可以按照自己的意愿从单个分子甚至单个原子开始组装，制造出最小的人工机器来。可以说这些都是纳米技术的最早的动意/梦想。最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是美国著名物理学家、诺贝尔奖金获得者理查德·费曼(RichardPFeynman)。8纳米科技的迅速发展是在1980年代末1990年代初。1982年，宾尼希(C．Binnig)和罗雷尔(H．Rohrer)等人发明了费曼所期望的纳米科技研究的重要仪器－－扫描隧道显微镜(scanningtunnelingmicroscopy，STM)。STM不仅以极高的分辨率揭示出了“可见”的原子、分子微观世界，同时也为操纵原子、分子提供了有力工具，从而为人类进入纳米世界打开了一扇更加宽广的大门。9扫描隧道显微镜具有很高的空间分辨率，横向可达0.1纳米，纵向可优于0.01纳米。它主要用来描绘表面三维的原子结构图，在纳米尺度上研究物质的特性，还可以实现对表面的纳米加工，如直接操纵原子或分子，完成对表面的剥蚀、修饰以及直接书写等。STM头部由STM头部、电子学处理系统，减震系统以及计算机系统组成。扫描隧道显微镜10基本原理是基于量子力学的隧道效应和三维扫描。它是用一个极细的探针（针尖头部为单个原子）去接近样品表面，当针尖和样品表面靠得很近（小于1纳米）时，针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。此时若在针尖和样品之间加上一个偏压，电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级（10-9A）的隧道电流；隧道电流对距离非常敏感，保持针尖与样品表面间距的恒定，控制压电陶瓷使探针沿表面进行精确的三维（x,y,z)移动扫描时，由于样品表面高低不平而使针尖与样品之间的距离发生变化，而距离的变化引起了隧道电流的变化；控制和记录隧道电流的变化，并把信号送入计算机进行处理，就可以得到样品表面高分辨率的三维形貌图像。扫描隧道显微镜一般用于导体和半导体表面的测定。扫描隧道显微镜的工作原理11高序石墨原子STM图象用STM描绘样品表面三维的原子结构:硅表面硅原子STM图象121990年，纳米技术获得了重大突破。美国IBM公司阿尔马登研究中心（AlmadenResearchCenter）的科学家展示了一项令世人瞠目结舌的成果，他们使用STM把35个氙原子移动到各自的位置，在镍金属表面组成了“IBM”三个字母，这三个字母加起来不到3纳米长，成为世界上最小的IBM商标。131991年IBM公司的“拼字”科研小组利用STM把一氧化碳分子竖立在铂表面上、分子间距约0.5纳米的“分子人”，这个“分子人”从头到脚只有5纳米，堪称世界上最小的人形图案。141993年中国科学院北京真实物理实验室用STM操纵硅原子写出“中国”两个字，标志着中国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。（在室温下，用STM的针尖，并通过针尖与硅样品之间的相互作用，把硅晶体表面的原子拨出，从而在表面上形成“中国”的图形。）15世界上最小的中国地图中国科...
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