纳米材料概念特性与应用
纳米科技与材料纳米材料的特性与应用
纳米科技与材料纳米材料的特性与应用纳米科技与材料：纳米材料的特性与应用纳米科技是指在纳米尺度下研究和应用材料，其中纳米材料是纳米科技的核心之一。
纳米材料具有特殊的结构和属性，因此在各个领域都具有广泛的应用前景。
本文将重点探讨纳米材料的特性及其应用领域。
一、纳米材料的特性纳米材料具有以下几个主要特性：1. 尺寸效应：当材料的尺寸缩小到纳米级别时，其性能表现会与宏观尺寸的材料有显著差异。
例如，纳米材料的比表面积相对更大，导致更多的原子或分子暴露在表面上，因此纳米材料具有更高的反应活性。
2. 量子效应：在纳米尺度下，由于粒子的量子行为显著影响了材料的电、磁、光等性能，从而产生新的特性。
例如，纳米材料的电导率、光学性质和磁性可能与宏观尺寸材料截然不同。
3. 界面效应：界面是纳米材料中不可忽视的因素之一。
纳米材料的界面与周围环境之间的相互作用对其性能具有重要影响。
界面性质的调控可以改变纳米材料的导电性、磁性和光学性能等。
4. 热力学效应：纳米材料由于其特殊的表面性质，可能造成不稳定的热力学状态，导致一系列与热力学平衡相关的现象发生，如相变温度的变化、熔点降低等。
二、纳米材料的应用领域1. 电子领域：纳米材料在电子器件中的应用正日益重要。
例如，纳米颗粒可以用于制备高效的太阳能电池；纳米线可以用于制作柔性电子器件；纳米薄膜能够改善电子器件的导电性能。
2. 光学领域：纳米材料具有特殊的光学性质，广泛应用于光学器件制备和光学传感器等领域。
例如，纳米粒子的表面等离子共振效应使其具有优异的荧光性能，可用于生物分析和生物成像。
3. 医学领域：纳米材料在医学领域有着广泛的应用前景。
纳米载体可以用于药物的传输和靶向给药；纳米生物传感器能够检测和监测生物分子；纳米材料也可以用于修复组织和组织工程等。
4. 能源领域：纳米材料在能源转换和储存领域有着重要应用。
纳米材料的高比表面积、导电性和导热性能使其成为高效能源器件的理想选择。
科学与技术名词解释纳米材料
纳米材料的名词解释纳米材料是指至少在一维上具有至少一项尺寸小于 100 纳米的材料。
这些材料具有特殊的物理、化学和生物学性质，因此被广泛应用于许多领域，如电子学、医学、环境科学等。
本文将介绍纳米材料的定义、性质、制备方法和应用。
1. 定义纳米材料是指至少在一维上具有至少一项尺寸小于 100 纳米的材料。
这些材料的特殊尺寸和表面效应使其具有许多与传统材料不同的性质，如高比表面积、量子效应、热力学性质的改变、电子输运特性的改变等。
2. 性质纳米材料具有许多与传统材料不同的性质。
以下是一些常见的性质:(1) 高比表面积：纳米材料的表面积比传统材料要大得多，因此其化学反应速度更快、力学强度更高，并且具有更好的光、电、磁特性。
(2) 量子效应：纳米材料中的电子受到限制，只能沿着特定的方向运动，因此其能量谱会发生变化，导致特殊的光电特性。
(3) 热力学性质的改变：纳米材料的热力学性质与传统材料不同，因为它们的晶格结构和粒径不同。
这导致纳米材料在高温下的稳定性更好，并且在低温下更容易结晶。
(4) 电子输运特性的改变：纳米材料的电子输运特性与传统材料不同。
在一定条件下，电子在纳米材料中的输运可以是量子化的，并且可以表现出特殊的导电特性。
3. 制备方法纳米材料的制备方法有很多种，以下是一些常见的方法:(1) 物理法：这种方法通常涉及将大颗粒物质通过物理手段 (如磨碎、热蒸发、溅射) 将其分解为纳米颗粒。
(2) 化学合成法：这种方法通常涉及将原材料分子通过化学反应合成为纳米颗粒。
(3) 生物合成法：这种方法通常涉及使用生物体或其代谢产物作为催化剂，通过生物反应合成纳米材料。
4. 应用纳米材料被广泛应用于许多领域，如电子学、医学、环境科学等。
以下是一些常见的应用:(1) 电子学：纳米材料可以用于制造更小、更快、更高效的电子设备，如纳米晶体管、纳米传感器等。
(2) 医学：纳米材料可以用于制造药物载体，以便更有效地传递药物到病变部位，也可以用于制造诊断设备，如纳米探针、纳米传感器等。
纳米材料的特性及应用
纳米材料的特性及应用摘要系统阐述了纳米材料的特性,并重点介绍了纳米材料在陶瓷领域,医学上,皮革制品上,环境保护等方面的应用。
并对纳米材料未来的应用前景进行了展望。
关键词：纳米材料特性应用前言纳米，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一，相当于万分之一头发丝粗细。
当物质到纳米尺度以后，大约是在1-100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。
这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料即为纳米材料[1]。
纳米材料处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，即接近于分子或原子的临界状态。
在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。
纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。
纳米相材料跟普通的金属、陶瓷，和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。
由于纳米材料从根本上改变了材料的结构，使得它成为当今新材料研究领域最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象[2]。
近年来，纳米材料取得了引人注目的成就。
例如，存储密度达到每平方厘米400G的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世[3]。
充分显示了纳米材料在高技术领域应用的巨大应用潜力。
纳米材料诞生多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。
进入90年代后，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。
一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。
功能性纳米材料的研发与应用
功能性纳米材料的研发与应用随着科技的飞速发展，人们研究和开发的纳米材料越来越多，纳米材料的应用也变得越来越广泛。
其中，功能性纳米材料是一种新型的材料，其具有很多优异的功能性能，可以在许多领域得到广泛的应用。
一、纳米材料的概念及特点首先，我们需要了解一下纳米材料的概念。
纳米材料是指颗粒尺寸在1~100纳米之间的材料。
与传统的材料相比，纳米材料具有很多特点。
其主要特点如下：1.尺寸效应：由于纳米材料的尺寸非常小，相对于宏观材料，其性质会发生很大的变化。
例如，纳米结构可以使材料的电、热、力学等性质得到显著的提升。
2.表面效应：由于纳米材料表面积很大，会导致表面和界面效应显著增强。
其结构、化学活性等性质也比宏观材料更加丰富。
3.量子效应：当物体尺寸缩小到纳米级别时，物体的运动特点会变得与传统物质的运动性质有所不同。
量子效应是纳米材料独有的性质之一。
二、功能性纳米材料的种类目前，功能性纳米材料的种类已经非常多。
以下列举了一些功能性纳米材料：1.纳米催化材料：具有较高的催化活性和选择性，可用于环保、化工、能源等领域。
2.纳米电极材料：具有优异的电化学性能，可用于电能储存和转化领域。
3.纳米传感器材料：具有高灵敏度和高选择性，可用于医疗、食品安全等领域。
4.纳米杂化材料：由不同的纳米颗粒组成，具有多种复合性质和应用潜力。
以上列举的只是一部分常见的功能性纳米材料，随着技术的发展，新的功能性纳米材料也会不断涌现出来。
三、功能性纳米材料的应用功能性纳米材料的应用非常广泛，以下简要列举一些主要的应用领域。
1.环保领域：纳米吸附材料、纳米催化材料等可用于净化空气、水等环境。
2.医疗领域：纳米药物载体、纳米探针等可用于治疗癌症、探测肿瘤等。
同时，纳米材料也可以用于制备生物传感器、组织修复材料等。
3.能源领域：纳米电极材料、纳米光催化材料等可用于太阳能电池、电解水等领域。
4.材料领域：纳米杂化材料可用于制备高性能的复合材料，以及具有阻燃、抗热、抗腐蚀等特性的新材料。
纳米技术材料
纳米技术材料纳米技术是一种革命性的科技，它正在改变着我们对材料的认识和应用。
纳米技术材料具有独特的物理、化学和生物性质，广泛应用于电子、医疗、能源、环保等领域。
本文将介绍纳米技术材料的特点、应用和前景。
首先，纳米技术材料具有独特的物理和化学性质。
由于其尺寸在纳米级别，纳米材料的比表面积大大增加，使其具有优异的光学、电子、磁性等性质。
例如，纳米颗粒的表面等离子共振效应可用于生物标记、药物传递等领域；纳米线的优异导电性能可用于柔性电子产品的制备；纳米薄膜的高比表面积可用于催化剂的制备等。
此外，纳米技术材料还具有独特的生物性质，如纳米载体可用于基因传递、药物传递等。
其次，纳米技术材料在各个领域都有广泛的应用。
在电子领域，纳米技术材料可用于制备高性能的电子元件，如纳米晶体管、纳米存储器等；在医疗领域，纳米技术材料可用于制备高效的药物传递系统、生物传感器等；在能源领域，纳米技术材料可用于制备高效的太阳能电池、燃料电池等；在环保领域，纳米技术材料可用于制备高效的污水处理材料、大气污染物吸附材料等。
可以说，纳米技术材料已经渗透到我们生活的方方面面，为人类社会带来了巨大的变革。
最后，纳米技术材料的发展前景十分广阔。
随着纳米技术的不断进步，纳米材料的制备、表征和应用技术也在不断完善。
未来，纳米技术材料将会在医疗诊断、新能源开发、环境保护等领域发挥越来越重要的作用。
同时，纳米技术材料的商业化应用也将会迎来更多的机遇和挑战。
因此，我们有理由相信，纳米技术材料将会成为21世纪最具潜力的新材料之一。
总之，纳米技术材料具有独特的物理、化学和生物性质，广泛应用于电子、医疗、能源、环保等领域，并且具有广阔的发展前景。
我们应该加强对纳米技术材料的研究和应用，推动纳米技术的发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
纳米材料的性质和应用
纳米材料的性质和应用在当今的科技发展中，纳米材料起到了越来越重要的作用。
纳米材料指的是尺寸在1-100纳米之间的材料，由于其独特的物理、化学、生物性质，纳米材料已经成为材料科学领域中的研究热点，并在多个领域展现了广泛的应用前景。
本文将会介绍纳米材料的性质和应用。
一、纳米材料的性质1.1 尺寸效应与大尺寸的材料相比，纳米材料拥有独特的尺寸效应。
在纳米材料中，相对于大尺寸材料，电量子尺寸效应、表面效应以及量子点效应等加强，这使得纳米材料在电子与光学等性能方面呈现出独特且出色的表现。
1.2 比表面积相同质量的纳米材料，其比表面积远大于大尺寸材料。
这是因为纳米材料的表面积与体积比远大于大尺寸材料，这种高比表面积使得纳米材料在吸附、反应、催化等方面具有更高的活性，具备更强的活性表面。
1.3 催化性质纳米材料由于具有较高的比表面积和尺寸大小效应，因而在催化反应中展现出了优异的催化性质。
纳米金属催化剂普遍具有较高的活性和选择性，可被应用于氧化还原反应、氢化反应等多个领域。
1.4 原子结构微观结构上，纳米材料由于晶粒尺寸小于传统材料晶体中晶粒尺寸的平均距离，因而在晶体结构和晶格纵横比等方面也表现出与大尺寸材料显著不同的情况。
二、纳米材料的应用2.1 纳米材料在催化领域的应用纳米材料因其独特的催化性质，在催化领域中展现了广泛的应用前景。
例如，氧化铁纳米颗粒是市场应用较广泛的催化剂之一。
鉴于纳米铁颗粒活性高，对有机物的还原作用也得到了广泛应用。
此外，纳米催化剂在车用领域中得到广泛应用，节约了能源。
2.2 纳米材料在生物医学中的应用纳米材料的性质控制能力、可定制性将其应用范围扩大到医学领域。
由于纳米材料具有高比表面积，可改善材料与细胞之间的接触面积和其它物理-化学相互作用。
其在生物医学中的应用包括：基因治疗、肿瘤治疗、药物输送和生物成像等。
2.3 纳米材料在能源领域的应用纳米材料也被广泛应用于能源领域，例如纳米结构材料的光电特性，可以用于太阳能电池，而纳米材料也可用于如锂离子电池等的电储能设备中。
纳米材料与传统材料的区别与优势
纳米材料与传统材料的区别与优势引言：随着科学技术的迅速发展，纳米材料作为近年来备受关注的领域，其在各个行业中的广泛应用引起了广泛的关注。
纳米材料相较于传统材料具有独特的物理特性和结构特征，为材料科学领域带来了新的突破和发展。
在本文中，我们将深入探讨纳米材料和传统材料之间的区别与优势。
一、纳米材料的定义与特点纳米材料是一种具有结构在纳米尺寸（1-100纳米）范围内的材料，其主要特点为尺寸效应、表面效应和界面效应的显著增强。
纳米材料的尺寸效应导致其具有独特的力学、电学、热学和光学等物理性质，而其巨大的比表面积则使得纳米材料在催化、能量存储和传感器等领域具有重要应用前景。
二、纳米材料与传统材料的区别1. 尺寸差异：纳米材料的尺寸通常在纳米级别，远小于传统材料的尺寸。
传统材料一般具有宏观尺寸，其物理特性相对单一。
而纳米材料的尺寸在纳米级别上会产生与传统材料截然不同的性质和特征。
2. 物理特性：纳米材料具有与传统材料不同的物理特性。
由于纳米尺寸效应的存在，纳米材料的表面积相对较大，故导致了纳米材料的电子、热传导、光电性质等物理特性的改变。
与此同时，纳米材料的力学性能和热学性能也有所不同。
3. 化学特性：纳米材料的化学特性与传统材料也存在差异。
纳米材料的比表面积相对较大，这使得它们在化学反应中的反应活性较高。
纳米材料的化学活性通常表现为较强的催化性能、吸附性能和阻燃性能等。
三、纳米材料的优势1. 增强的力学性能：纳米材料具有较高的强度和韧性，这主要归因于尺寸效应的存在。
纳米材料的晶粒尺寸较小，界面密度较高，因此可有效阻碍位错的移动，从而提高了其力学性能。
2. 特殊的光学性能：由于纳米材料的尺寸效应，使得其能够发生表面等离子共振，导致其吸收和发射光谱发生窄化和蓝移等现象。
这使得纳米材料在光电器件、生物传感器和信息存储等领域具有巨大的优势和潜力。
3. 高效的催化性能：纳米材料的巨大比表面积使得其在催化反应中具有较高的催化活性。
纳米材料的基本概念与性质
纳米材料的基本概念与性质纳米材料是指在尺寸范围为纳米级别的材料，即其尺寸在1到100纳米之间。
相对于常规材料，纳米材料具有特殊的性质和特点，这主要源于其尺寸效应、表面效应和量子效应等纳米尺度效应的影响。
下面将详细介绍纳米材料的基本概念和性质。
首先，纳米材料具有尺寸效应。
当材料的尺寸处于纳米级别时，与常规材料相比，纳米材料的许多物理、化学和力学性质都会有显著改变。
例如，金属纳米颗粒的熔点和磁性会发生变化，纳米薄膜表面的扩散速率会增大，高填充纳米孔隙材料的机械强度也会增加。
这些尺寸效应的改变使得纳米材料在电子、光学、催化等领域具有广泛的应用潜力。
其次，纳米材料表面效应对其性质也产生了重要影响。
相对于体积物质，纳米材料拥有更大的表面积，这意味着纳米颗粒或纳米薄膜的许多原子都处于表面状态。
表面效应的存在改变了纳米材料的电子结构、晶粒尺寸和化学反应活性等性质。
由于表面活性的提高，纳米材料能更好地催化反应、吸附和储存气体、改善电池材料性能等。
另外，量子效应也是纳米材料的重要特点之一、当纳米材料的尺寸缩小到纳米级别时，其原子和分子的量子效应开始显现。
量子效应使得纳米材料的光学、电子和磁性能等性质有显著变化。
例如，纳米发光材料的荧光强度和波长会受到量子尺寸限制的影响，纳米晶体管中的载流子行为也会发生量子限制的变化。
因此，纳米材料的量子效应使得其在量子计算、纳米电子学和纳米光学等领域具有独特的应用优势。
除了尺寸、表面和量子效应之外，纳米材料还具有其他特殊性质。
例如，纳米颗粒的表面增强拉曼散射效应可用于快速检测和分析微量物质的存在；纳米结构的多孔性使其具有大的比表面积和高的吸附能力，有利于储能、催化和环境修复等应用；一些金属纳米材料具有独特的光学性质，如银纳米颗粒的表面等离子体共振现象，可用于增强光子学器件的性能。
总之，纳米材料是在纳米尺度下制备和应用的材料，其独特的性质和特点使其在诸多领域具有广泛应用的潜力。
纳米材料的尺寸效应、表面效应、量子效应以及其他特殊性质使其成为材料科学和工程领域中的研究热点，并在电子、光学、催化、生物医学和环境等领域得到广泛应用。
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- Richard Feynman(1959)
Physics Nobel Laureate
人类能够用宏观的机器制造比其体积小的机器, 而这较小的机器可以制作更小 的机器, 这样一步步达到分子线度, 即逐级地缩小生产装置, 以至最后直接按意 愿排列原子, 制造产品。那时, 化学将变成根据人们的意愿逐个地准确放置原 子的问题。
m
Take 1 slice
Human Hair
100 slices
Take 1 slice
1nm 1000 slices
1 m
红血球：200300nm
细菌： 200-600nm
胃幽门 螺杆菌
病毒： 30-100nm
纳米粒子与病毒大小相当
如何区分纳米和伪纳米？
目前市场上炒作的“纳米”主要指纳米材料。
Earth 1.2 x 107 m
什么是纳米(nanometer)？
• In Greek, “nano” means dwarf
• 纳米是一个长度计量单位，1纳米 = 10-9 米。
人高
针头
红血球
分子及DNA
100万 纳米
1千 纳米
20亿 纳米
1 纳米
氢原子 0.1 纳米
一纳米有多小？
Human Hair
什么是纳米科学(nanoscience)？
在纳米尺度上研究材料的制备及其性质、现象的科学。
什么是纳米技术(nanotechnology)？
在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米 技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质 的技术。
纳米技术是一门高新技术，它对21世纪材料科学和微型器 件技术的发展具有重要影响。纳米技术，就是要做到，从小 到大，从下到上。要什么东西，将分子、原子搭起来，就是 什么东西，原材料浪费为零，能耗降到极低，彻底从技术上 解决了环保问题。
“麻雀卫星”
质量不足10千克，各种部件全 部用纳米材料制造，一枚小型 火箭一次就可以发射数百颗。 若在太阳同步轨道上等间隔地 部署648颗功能不同的“麻雀卫 星”，就可以保证在任何时刻对 地球上任何一点进行连续监视， 即使少数失灵，整个卫星网络 的工作也不会受影响。
纳米生物学的产生是与扫描探针显微镜(SPM)的发明和在生 命科学中的应用分不开的。生命过程是已知的物理、化学过 程中最复杂的过程。纳米生物学是从微观的角度来观察生命 现象、并以对分子的操纵和改性为目标的。
光材料制作的电视屏幕可以象 一幅图画一样卷起来带走。纳 米有机发光材料的特点是材料 既具有柔性，同时可以在电场 的作用下发出各种颜色的光。 用碳纳米管制成电子枪,可点 亮新一代平面显示屏。
纳米固体燃料 实验发现
纳米铜和铝一遇到空气就会 激烈燃烧，发生爆炸，可以 作为未来的固体燃料使火箭 具有更大的推动力。
1977年美国麻省理工学院德雷克斯勒教授提出, 可以从模拟活细胞的 生物分子的人工类似物 ---分子装置开始研究, 并称之为纳米科技。他 70年代末在斯坦福大学建立第一个纳米科技研究小组。
第一届国际纳米科学技术会议(International conference on nano science and technology) 1990年7月，美国巴尔的摩
纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这种利用量子效应 制作的器件不仅体积小，还具有高速、低耗和电路简化的特点。纳 米电子学中另一个有趣的研究热点是所谓的单电子器件,在单电子器 件中，利用库仑阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制， 这有可能开发出单电子的数字电路或存储器。开发单电子晶体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗降低到原来的 1000-10000分之一。
当2000年人们回顾历史的时候, 他们会为直到1959年才有人想到直接用原子, 分子来制造机器而感到惊讶。
--- Richard P.Feynman,1959
Taniguchi
Eric Drexler
1974年科学家唐尼古奇(Taniguchi)最早使用纳米技术(Nanotechnology) 一词描述精细机械加工;
纳米隐身飞机 在飞机外表面涂上纳米超微粒材料,可以有
效吸收红外光和电磁波，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，起到了 隐身作用。
美国F117隐形轰炸机机
美国B2隐形轰炸机
车、钳、刨、铣等机械加工过程必然要去掉一些下脚料，造成 浪费。而纳米制造技术则是以相反的方向，直接由原子、分子 来完整地构造器件。科学家们已经用原子、分子操纵技术、纳 米加工技术、分子自组装技术等新科技制造了纳米齿轮、纳米 电池、纳米探针、分子泵、分子开关和分子马达等。
纳米科技的提出：一个神奇的梦想
人物：Richard. P. Feynman (1965年Nobel物理奖得主)
时间：1959年12月25日
地点：美国加州理工学院
There is a plenty of rooms at the bottom
“The principles of physics, as far as I can see, do not speak against the possibility of maneuvering things atom by atom.”
匪夷所思的DNA镊子
纳米机械产品
• 用极微小部件组装一辆比米粒还小,能够运转的汽车、 微型车床，可望钻进核电站管道系统检查裂缝； • 只有蜜蜂大小且能升空的直升机，眼睛几乎看不见的发 动机； • 提供化工使用的火柴盒大小的反应器； • 驰骋未来战场上的纳米武器，如麻雀卫星、蚂蚁士兵、 蚊子导弹、苍蝇飞机、间谍草等。
纳米陶瓷
具有未来超级纤维之称的碳纳米管是当前材料研究领域中非 常热门的纳米材料，它是一种由碳原子组成的、直径只有几 个纳米的极微细的纤维管。碳纳米管具有极其奇特的性质： 它的强度比钢高100倍，但是重量只有钢的六分之一；它的导 电性十分怪异.
不同结构碳纳米管的导电性可能呈 现良导体、半导体、甚至绝缘体。 因此它也许能成为纳米级印刷电路 的材料。碳纳米管可能做成纳米开 关，或者做成极细的针头用于给细 胞“打针”等等。
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。
分子自组装
纳米齿轮
由碳纳米管制作的纳米齿轮
模型，纳米齿轮上的原子清
晰可见。
分子马达是由生物大分子构成，利用化学能进行机械做功的纳 米系统。天然的分子马达，如：驱动蛋白、RNA聚合酶、肌 球蛋白等，在生物体内参与了胞质运输、DNA复制、细胞分 裂、肌肉收缩等一系列重要生命活动。以微管蛋白为轨道，沿 微管的负极向正极运动，并由此完成各种细胞内外传质功能。
当今的时代，大规模集成电路的制造已经进入了微 米和亚微米的量级, 电子器件的集成度越来越高， 已经接近了它的理论极限。在纳米尺度上，由于电 子的波动性质而呈现各种量子效应，使得电子器件 已无法按照通常的要求进行工作。纳米电子学正是 面对这种挑战而诞生的。在纳米电子学这个天地里， 新的发现，新的成果不断涌现。
的概念 1981年，德国物理学家 H. Gleiter 提出固体纳米结构（Nanostructure
of Solid）的概念 1990年，第一届国际纳米科学技术会议（美国，巴尔的摩） 纳米科技领域：纳米电子学、纳米机械学、纳米生物学、纳米材料学 2000年后，纳米物理与纳米器件提出、原理性器件研制和评价体系
碳纳米管
太空升降机 由于碳纳米管
的强度高、重量轻，如果把它 做成“太空电梯”缆绳，使缆 绳的长度是从同步轨道卫星下 垂到地面的距离，它也完全可 以经得住自身的重量。到那个 时候，人类到太空旅行将是一 件轻而易举的事情。如果用它 做成地球-月球乘人的电梯，人 们在月球定居就很容易了。
纳米壁挂电视 用纳米有机发
什么是纳米材料(nanomaterial)?
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围 (10-9～10-7m)或由它们作为基本单元构成的材料 。
什么是纳米结构(nanostructure)？
纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构 筑或组装一种新的体系，它包括一维、二维和三维体系。
纳米存储器，存储密度可达 每平方厘米10万亿字节。
基于利用 STM 对分子、原子进行搬迁的事实，人们产生了 利用该技术制造分子存储器甚至原子存储器的梦想。物体的 表面有原子的位置为“1”，没原子为“0”，这不就可以表示 二进制吗？这不就是存储器吗？一个分子存储器能够存储的 信息，相当于100万张光盘的存储量；而一张同样大小的原 子存储器的容量，将能够存入人类有史以来的全部知识！
第六章 纳米材料
6.1 纳米科技及纳米材料 6.2 纳米材料的特性及应用 6.3 纳米材料的制备
6.1 纳米科技及纳米材料
纳米概念的提出、建立与发展
1959年，R. P. Feynman发表有关纳米科技的著名演讲 1962年，日本物理学家 Kubo, 建立 Kubo 理论 1974年，日本物理学家 Taniguchi 提出纳米技术（Nanotechnology）
什么是纳米科技(Nano-ST)？
制造和研究纳米尺度(10-9 ～10-7m)的器件和材料的科学技术。 • 创造和制备各种新型具有优异性能的纳米材料 • 设计、制备各种纳米器件和装置 • 探测分析纳米材料,器件的结构,性质及其相互关系和机理
纳米科技主要包括:
这7个分支是相对独立的。隧道显微镜在纳米科技中占有重要的地位，它 贯穿到7个分支领域中，以扫描隧道显微镜为分析和加工手段所做的工作 有一半以上。应当指出的是：由于电子学在人类的发展和生活中起了决定 性的作用，因此在纳米科技时代，纳米电子学也将继续对人类社会的发展 起更大的作用。因此在纳米科技的各个分支学科的研究中，应当重视纳米 电子学的研究，特别是利用扫描隧道电子显微镜(STM)的相关技术进行超 高密度信息存储的研究。