纳米绪论解答.ppt

纳米材料概论;张立德, 科学出版社, 2001, 第一版;;第一章 绪论;宏观领域: 指以人的肉眼可看见的最小物体 为下限,上指无限大的宇宙天体. 微观领域：是以分子原子为最大起点， 下限是无限领域。 ;在宏观领域与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“新天地”。 介于微观与宏观领域之间所谓的“介观领域”。;介观领域：包括从微米，亚微米到团簇 尺寸（从几个到几百个原子 以上尺寸）的范围。 但目前通常把亚微米(0.1~1微米)体系有关现象的研究称为介观领域。 这样就把纳米体系和团簇从这种狭义的介观范围独立出来，从而形成纳米体系。 (0.1（（1）~100nm) ;1959年，著名的物理学家诺贝尔奖获得者费曼预言：毫无疑问，当我们得以对细微尺度的事物加以操作的话，将大大扩充我们所得到的物性范围。 ;这里的细微尺度通常界定为1~100nm的纳米体系。 ;纳米体系---材料科技发展的一个主要的方向 随着对纳米材料体系和各种超结构体系研究的开展和深入，他们的预言正在逐渐成为现实。 例如: 超晶格;1.1 纳米科技的基本概念和内涵 ;1959年费曼就设想: 有朝一日人们可以把24卷大英百科全书写在一个针尖上。 一针尖大约: 1/16英寸，放大25000倍， 放大后的面积 = 大英百科全书的全部页面。 只要书写时缩小25000倍即可。 ;人眼的分辨率为: 1/120英寸， 约与大英百科全书印刷的一个亮点(暗点)的直径相当.(能看见的最小的字) 缩小25000倍，达到8nm 可排列32个金属原子。 ;纳米技术：是研究由尺寸在0.1（1）~100nm之间的物质组成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。 在纳米体系中，电子波函数的相关长度与体系的特征尺寸相当,这时电子不能被看成处在外场运动的经典粒子，电子的波动性在输运过程中得到充分地展现。;纳米体系在维度上的限制，也使得固体中的电子态，元激发和各种相互作用过程，表现出与三维体系十分不同的性质。 例如: 量子化效应， 非定域量子相干， ???子涨落与混沌， 各体系关联效应 非线性效应等。 ;对这些新奇的物理特性的研究，使得人们必须重新认识和定义现有的物理理论和规律，这必将导致新概念的引入和新规律的建立， 在纳米化学中，研究表面的化学过程 如: 原子簇化合物 吸附质/载体系统的电子性质 吸附质对基底表面结构的影响。;在纳米生物学中，除了对细胞膜，蛋白质和DNA的微观研究外，还要解决人工分子剪裁以及进行分子基因和物种重构. 在纳米材料中，电阻的概念已不是欧姆定律。 在纳米力学中，机械性质 如:弹性模量(弹性系数)，摩擦和粗糙的概念 亦在发生质的变化。 ;纳米科技中的一个重要领域---纳米加工学， 将以崭新的方式进行原子的操纵和纳米尺度的加工以及进行纳米器件的加工和组装，并进一步研究器件的特性和运行机理。 纳米科技的前景是诱人的，其发展速度也令人吃惊，有关这方面的论文也急剧增长。; 1990年7月，美国巴尔的摩，首届纳米科学技术会议(Nano-ST) 将纳米科技分为： ①纳米电子学 ②纳米生物学 ③纳米机械学 ④纳米材料学进行讨论。 几种相关的学术刊物也相继出版 ;1. Nanotechnology 1991 IOP Pubishing Ltd ( If 3.7) 2. Nanostructured Materials 1992 Pergamon Prers (1999 并入 Acta Materialia) (IF 3.9) 3. Nanobiology 1992 Carfax Publishing Company 4. J. nanosci. nanotech. 2001(美国科学出版社）(If 2.0) 5. Nanoletters 2001 (美国化学会）(10.37) 6. International Journal of Nanoscience, 2002 7. Small 2005（德国Wiley)