纳米科技概论期末试卷

1题20分

一、选择题

1、纳米（nm是一个长度单位，它等于10-9米

2、光学显微镜分辨率约为200纳米（nm）

3、属于准一维纳米材料的是碳纳米管

4、扫描隧道显微镜和原子力显微镜的英文缩写为STM和AFM

5、DNA螺旋结构的横向尺寸约为1-3nm

6、纳米粒子粒径从100nm减小至1nm其表面原子占粒子中原子总数比例将土曾大

7、平均粒径为40nm的铜粒子的熔点与同一种固体材料的熔点相比降低了300°C左右

8、D NA勺直径约2nm左右，SARS病毒约60--120nm，艾滋（AIDS）病毒约100nm

9、属于液相制备方法的是溶胶－凝胶法（Sol-gel ）

10、一个C60分子的结构是由12个五边形和20个六边形组成的球体

二、填空题

1、最早明确提出纳米尺度上科学和技术问题的是理查德?费曼

2、纳米科学技术（NST）的英文全称为：Nano-scienee and technology

3、当纳米粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象以及纳米半导体粒子能隙的调制现象，均被称为量子尺寸效应

4、为制造具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为“自上而下”和“自下而上” 两种方案。其中“自下而上”是指以原子、分子为基本单位，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的器件或产品的方式

5、纳米结构自组装体系英文全称为Nanostructured Self-assembling system

6、从学科角度层面上划分，纳米科学技术主要包括纳米（体系）物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工与测量学、纳米力学等7 个既相对独立又相互渗透的学科

7、碳材料有非晶碳（无定形碳）和晶态碳材料之分。其中晶态碳材料包括石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管；其中C-60 的发现开创了碳科学的新领域，同时，三位科学家也因此分享了1996 年诺贝尔化学奖

1题20分

8、宏观尺度的下限是肉眼所能分辨的最小尺寸，而微观尺度的上限约为原子分子的大小，即0.1nm 左右

9、国家纳米技术（推进）计划，英文全称为National Nanotechnolgy Initiative 10、纳米生物材料工程主要集中在 6 个方面，即生物分子操作和组装、可控室温活性的功能分子膜、生物分子芯片、生物分子识别专家系统、自组装生物膜、生物分子机器

三、名词解释或问答

1、纳米科学技术：是指在纳米尺度上研究物质组成体系的运动规律和相互作用，以及在应用中实现特有功能和智能作用的、多学科交叉的科学和技术

2、小尺寸效应（亦称体积效应）

由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化现象称为纳米材料的小尺寸效应

3、纳米材料：是指在三个维度上至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本组元构成的材料。主要包括纳米粒子或纳米粉体材料，一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块材

4、纳米器件：利用量子效应而工作的电子器件通称为纳米器件。通常分为三类，即纳米电子器件、光电子器件和分子电子器件

5、纳米生物材料工程：是通过生物大分子操作，研究和开发生物功能材料、生物分子芯片及生物分子识别和检测、纳米分子机械等方面的技术

6、宏观量子隧道效应：微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应

四、简答题

1、我国近年来纳米科技基础研究计划的科学目标是什么？

1. 综合运用现代物理学、生命科学、信息科学、化学的理论和方法，以纳米科技所涉及的新概念、新结构、新方法、新技术以及新材料为突破口，在理论和实验的源头创新上有所突破，提高我们在纳米科技研究领域的整体创新能力；

2. 解决对我国的科学技术进步和国民经济发展以及国防建设具有重大意义的纳米科学问题，为国家科技长远发展做储备；

3. 通过重大研究计划的实施，稳定支持一批具有创新意识、思维活跃、立足国内的科研人才队伍，培养和造就一批在纳米科技研究领域国内外公认的我国科研人员队伍。

2、美国纳米技术计划(NNI)优先发展的领域有哪些？

(1)长期基础性的纳米科学和纳米工程。目的是要发现和理解新的现象工具和手段 (指测量、建模、模拟和操纵) 。

(2)根据意愿设计、合成和加工纳米材料结构单元以及系统组件，充分运用分子的自组装概念；

(3)利用纳米器件和特性和纳米系统的原理，把构筑分子结构与微型化结合起来；

(4)纳米结构材料和系统在制造、电子系统、能源、环境、国家安全和保健等方面的应用；

(5)人才的教育与培训，并研究纳米技术对社会所产生的影响。

3、生物芯片技术

生命芯片技术主要包括四个基本点：芯片方阵的构建、样品的制备、生物分子反应和信息的检测与分析。

生物芯片的分类根据用途分类： ( 1)生物电子芯片(2) 生物分析芯片一般情况下所指的生物芯片主要为生物分析芯片

根据作用方式分类： ( 1)主动式芯片(2) 被动式芯片和组织芯片。根据固定在载体上的物质成分：(1) 基因芯片(2) 蛋白质芯片(3) 细胞芯片(4) 组织芯片生物芯片的主要特点：高通量、微型化、自动化

生物芯片的应用领域： 1. 最大用途在于疾病检测 2. 基因表达水平的检测 3.基因诊断 4. 药物筛选 5. 个体化医疗 6.测序7. 生物信息学研究

4、单电子晶体管是根据库仑堵塞效应和单电子隧道效应的基本物理原理设计和制造的一种新型纳米结构器件，它在未来的微电子学和纳电子学领域将占有重要的地位。

五、论述题

1、浅析纳米科技对人类社会进步和产业革命的影响。

(1) 纳米科技将促进人类认知的革命，进一步探索和理解新现象、新理论、新发现；

(2) 未来学家预测，在新的时代里，纳米科技将会从根本上改变人类的生活方式、思维方式和生存条件；

(3) 纳米科技将引领下一场产业革命：根据历史经验和最新的科技发展预测，决定一个国家在

21 世纪地位的产业就是纳米产业；以纳米技术为突破口的高科技群有可能改变

几十年来使很多国家困惑的经济“滞胀”现象；纳米科技和纳米产业将使人类在可持续发展上迈出更大的步伐。

2、浅析纳米(结构)薄膜的制备方法

溶胶—溶胶法；电沉积法；高速超微粒子沉积法；等离子体化学气相沉积技术；溅射法；

化学气相沉积法；惰性气体蒸发法。

3、试论我国发展纳米科技的意义和存在的问题、对策

(1) 意义三个方面：

a、纳米科技在21世纪将对我们的社会、经济以及国家安全产生影响；

b、发展纳米科技将极大提高我国科技竞争力；

c、纳米科技将促进我国传统产业的改造。

(2) 我国纳米科技存在的问题主要表现在多学科交叉融合程度不够，缺乏重要的实验设施，基础研究薄弱、信息交流少。

(3) 对策：

1. 应在国家层次上确定我国纳米科技的发展战略，制定我国纳米产科技发展的近期、中

长期规划、兼顾基础研究、应用研究和开发研究的协调发展，推动科技成果产业化，协助有关部门尽快制定与纳米科技相关的产品技术标准；

2. 成立国家级“纳米科技专家咨询小组”，协助政府制定纳米科技战略和监控研究开发工作；

3. 成立国家纳米科技研究和工程中心，集中力量建设为纳米科技发展提供服务的技术平台，并组织协调科研机构、大学、国家实验室、产业界的共同参与。

4. 坚持“有所为，有所不为”的方针，发挥优势，突出特点；

5. 加强信息网络平台建设，促进国内外纳米科技的信息交流；

6．以国家纳米研究和工程中心为载体，建立培养和吸引纳米科技人才的新模式。

4、试论纳米材料在环保和能源领域的技术进展和应用

(1) 纳米材料在环保领域中的应用涉及纳米粒子光催化原理，纳米材料在空气净化中的

应用；纳米材料在污水处理中的应用以及自清洁表面

(2) 在能源领域中的技术发展与应用应包括纳米能源材料和绿色化学能源等方面。