光电功能材料课程-11、12、13.ppt

1999年上半年，北京大学纳米技术研究取得重大突破，在世界上首次将单壁碳纳米管组装竖立在金属表面，并组装在世界上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探针。　　1999年，中科院金属研究所成会明博士合成出高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃上世界先进水平。　　1999年，上海交通大学微纳米科学技术研究院的科研人员，研制成功了当时世界上体积最小、重量最轻的微型直升机，这架双螺旋浆微型直升机，机身长仅18毫米，机身高5毫米，机重100毫克。 近年来，根据国际发展趋势，科学家还建立和发展了多种制备纳米结构组装体系的方法，成功地制备出多种准维纳米材料和纳米组装体系。　　不久前，我国科学家研制出迄今世界上信息存储密度最高的有机材料，从而在超高密度信息存储研究上再创世界之最。　　最近中国科学院化学所利用插层复合技术将天然粘土矿物均匀分散到聚合物中，制出一系列“令人惊奇”的纳米塑料，使纳米产业化在我国成为可能。 TiO2光催化技术工艺简单、成本低廉，利用自然光、常温常压即可催化分解病菌和污染物，具有高活性、无二次污染、无刺激性、安全无毒、化学稳定性和热稳定性好等特点，是最具开发前景的绿色环保催化剂之一。采用纳米TiO2光催化剂处理有机废水，能有效地将水中的酚类、染料、农药等进行除毒、脱色、矿化，最终降解为二氧化碳和水，目前这方面的研究已取得进展，光催化降解污水将成为有效的处理手段。 利用金红石型纳米TiO2的紫外线屏蔽优异性和高耐候性，以及光催化效应来降解氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）等，还可以有效地治理工业废气、汽车尾气排放所造成的大气污染，其原理是将有机或无机污染物进行氧化还原反应，生成水、二氧化碳、盐等，从而净化空气。研究结果显示，纳米TiO2光催化空气净化涂料、陶瓷等材料在消除氮氧化物等方面的应用具有良好的前景。此外，纳米TiO2在磁性材料、浅色导电材料、气体传感器、湿度传感器等领域已得到很好的应用。随着应用研究的深入，它的应用领域必将越来越广泛。目前，国内纳米TiO2的生产和应用尚处于初级发展阶段。 2．微电子和计算机技术 存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。 纳米结构的微处理器的效率提高1兆倍，并实现太比特的存储器(提高1000倍)； 纳米技术的发展，使微电子和光电子的结合更加紧密，在光电信息传输、存贮、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高，将纳米技术用于现有雷达信息处理上，可使其能力提高10倍至几百倍，甚至可以将超高分辨率纳米孔径雷达放到卫星上进行高精度的对地侦察。最近，麻省理工学院的研究人员把被激发的钡原子一个一个地送入激光器中，每个原子发射一个有用的光子，其效率之高，令人惊讶。 3．环境和能源 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。制备孔径lnm的纳米孔材料作为催化剂的载体，纳米孔材料和纳米膜材料(孔径l0~l00nm)用来消除水和空气中的污染；成倍的提高太阳能电池的能量转换效率。 4．医学与健康 纳米技术将给医学带来变革：纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动有哪些信誉好的足球投注网站并攻击癌细胞或修补损伤组织，科研人员已经成功利用纳米微粒进行了细胞分离，用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等。在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应；研究耐用的与人体友好的人工组织、器官复明和复聪器件；疾病早期诊断的纳米传感器系统。 研究纳米技术在生命医学上的应用，可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息。科学家们设想利用纳米技术制造出分子机器人，在血液中循环，对身体各部位进行检测、诊断并实施特殊治疗。 纳米医学 我们知道人体是由多种器官组成的，如：大脑、心脏，肝，脾，胃，肠，肺，骨骼，肌肉和皮肤；器官又是由各种细胞组成的，细胞是器官的组织单元，细胞的组合作用才显示出器官的功能。那么细胞又是由什么组成的呢？按现在的认识，细胞的主要成份是各种各样的蛋白质、核酸、脂类和其它生物分子，可以统称生物分子，它的种类在数十万种。生物分子是构成人体的基本成分，它们各自具有独特的生物活性的，正是它们不同的生物活性决定了它们在人体内的分工和作用。由于人体是由分子构成的。当人体的分子机器，如合成蛋白质的核糖体，DNA复制所需的酶等，出现故障或工作失常时，就会导致细胞死亡或异常。 从分子的微观角度来看，目前的医疗技术尚无法达到分子修复的水平。而纳米医学则是在分子