纳米技术讲座PPT.ppt

;“未来科学的发展将是继续向宏观世界和微观世界挺进”！ ——爱因斯坦;物质是由原子构成的，其性质依赖于这些原子的排列形式。如果我们将煤炭中的原子重新排列，就能得到钻石；如果向沙子中加入一些微量元素，并将其原子重新排列，就能制成电脑芯片；而土壤、水和空气的原子重新排列后就能生产出马铃薯。听起来是不是有点玄？不过这决非天方夜谭，如果你能走进纳米世界，了解纳米技术，就会知道上述目标的实现指日可待。 ;1、什么是纳米;想象一下纳米有多大？; 纳米技术是20世纪80年代末期兴起的新技术，其基本含意是在纳米尺寸(1一100纳米)范围内认识和改造自然，通过直接操纵和安排原子、分子而达到创新的目的。主要是在纳米尺度（1一100纳米）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及如何利用这些特性 和相互作用的具有多科交叉 性质的科学和技术。 ;;10的25次方米大约是10亿光年，10亿光年大约是人类目前已经观测到的宇宙范围。;人们发现，在l一100纳米的空间尺度内，物质存在许多奇异的性质。由于这一层次介于微观和宏观之间，科学家就把这一尺度范围称为“介观”。 ;任何物质到了纳米量级，其物理、化学性质都会发生巨大的变化，也会因此而具有一些新的特性。例如，纳米铁粉，因具有了吸光性，而变成了黑色；它甚至于一改“不怕火烧”的“英雄本性”，而变成一旦遇到空气，就能马上燃烧起来，生成氧化铁。 ;原子世界奇观;STM可以实时测量物体表面的实空间三维图像。测量分辨率对平行和垂直于表面方向分别为0．1nm和0．01nm。这将会实现人类长期追求的直接观察原子真面目的愿望。STM还具有广泛的适用性，如刻划纳米级微细线条、移动原子等实际操作。因此SIM已成为纳米科学技术的主要工具。STM还可在自然条件下对生物大分子进行原子级直接观察，因而在生命科学研究中具有极大的潜力。IBM公司的科学家在1989年利用STM移动氙原子，最后把一个个原子排列成IBM商标。后来，他们又进一步把一排铁原子拼成汉字“原子”。 ;STM 扫描模式示意图 （a）恒电流模式；（b）恒高度模式 S 为针尖与样品间距，I、Vb 为隧道电流和偏置电压， Vz为控制针尖在 z 方向高度的反馈电压。;扫描探针显微镜工作原理;用扫描隧道显向镜观察到的硅晶体表面的原子排列(Si(m)７×7结构);;自由地操纵单个原子或分子;图左，扫描隧道显微镜针尖移动表面吸附原子的过程示意。图右，用原子排列成的“原子”两个字。;;纳米科技是多学科交叉的综合性学科，纳米科技不单单只纳米材料，纳米材料是纳米科技的基础。;;　　;材料世界中的大力士--纳米金属块体 金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料，它会变得十分结实，强度比一般金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富于弹性. ;纳米陶瓷粉制成的陶瓷有一定的塑性，高硬度和耐高温，使发动机工作在更高的温度下，汽车会跑得更快，飞机会飞得更高。 纳米陶瓷刚柔并济！;如果有一种超微型镊子，能够钳起分子或原子并对它们随意组合，制造纳米机械就容易多了。科学家用DNA（脱氧核糖核酸）制造出了一种纳米级的镊子。利用DNA基本元件碱基的配对机制，可以用DNA为“燃料”?控制这种镊子反复开合。利用它将可以制造出分子大小的电子电路，使未来的计算机体积更小，运算速度更快。 ;用光刻技术做成的微米尺寸的微机械 ;纳米存储器，存储密度可达每平方厘米10万亿字节。;机器人配备纳米“大脑” ;美国军方日前公布了取名为“毫微科技战士”研发计划，希望十年内打造出目前只能在电子游戏中才能看到的刀枪不入的“超级战士”。美国未来“超级战士”可能配备的装备有：埋有传感器的头盔，使士兵多只后眼不至于被打闷棍；藏有微处理器和药包的军服，自动感知士兵身体情况并敷药；有微涂层的军服可以抵抗生化武器袭击；由“铰合分子”制造的比人体肌肉强壮10倍的“肌肉”，这种人造肌肉一旦装到手套、制服和军靴里，跳过高墙不在话下。 ;这种人手模型上的聚合体遇电会收缩弯曲，可装备在作战服上作为“辅助肌肉”增强士兵跳跃、搬运的能力，同时也可用于战场急救。 ;;未来的美军作战服可能就是这个样子 ;神奇纳米正含苞;4、纳米科技的战略地位; 1．从信息技术及其产业发展来看，计算机技术从20世纪70年代开始，每5—7年都有一个大变化。一是每18个月单位面积存储信息量要增加一倍，而且价格更便宜；二是计算机每隔5—7年尺寸要缩小10倍，价格便宜10倍，同时计算的速度提高10倍。1998年，美国明尼苏达大学率先研制出量子磁盘，已经