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纳米技术及应用一、纳米与纳米技术1．纳米纳米（nanometer）——长度单位nano是十亿分之一的意思1纳米是1米的十亿分之一，记作nm1nm=1×10-9m2.纳米技术(Nanotechnology)纳米结构：是指尺寸在100纳米以下的微小结构。纳米技术是指在纳米尺度的范围内，通过直接操纵和安排原子、分子来创造新物质材料的技术。3.纳米技术的提出提出纳米技术01概念的科学家02费曼03（1918~1988）04R.P.Feynman05纳米技术的实现与发展01直到放大倍率达千万倍的扫描隧道显微镜（STM）发明后，纳米技术才真正成为一门科技技术。从20世纪90年代初起，纳米科技得到迅速发展，新名词、新概念不断涌现，像纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米生物学等等。02扫描隧道显微镜(STM)1981年，美国IBM公司设在瑞士苏黎世的实验室里，物理学家葛·宾尼(G.Binnig)和罗·海雷尔(H.Rohrer)发明了一种前所未有的新式显微镜，他们称其为“扫描隧道显微镜(ScanningTunnelingMicroscope)”简称STM。宾尼希博士于1978年加入了IBM公司苏黎士研究实验室的一个物理研究小组。1987年时，宾尼希博士被提名为IBM公司的杰出研究人员（IBMFellow）。罗雷尔博士（HeinrichRohrer）01罗雷尔博士于1960年完成博士后研究之后，随即加入IBM新成立的苏黎士研究实验室，从事Kondo材料、反铁磁体（antiferromagnets）以及其它方面的研究工作，接着便把研究重心转向扫瞄式穿隧显微镜。021986年时，罗雷尔博士被提名为IBM公司的杰出研究人员（IBMFellow），并且在1986～1988年间担任IBM公司苏黎士研究实验室的物理科学部门经理，罗雷尔博士于1997年7月从IBM公司退休。03我国的纳米先锋为期十年的“纳米科学攀登计划”和一系列先进材料的研究计划是核心活动。已投入经费约数千万元人民币。01中科院纳米科技项目

首席科学家白春礼院士02势垒在两块导电物体之间夹一层绝缘体，若在两个导体之间加上一定的电压，通常是不会有电流从一个导体穿过绝缘层流向另一导体的，即：（2）隧道效应假如这层势垒的厚度很窄只有几个纳米时，电子将穿过而不是越过这层势垒，从而形成电流。（3）STM的工作原理将针尖和样品表面作为两个电极，当两者之间的距离足够小时，在电场的作用下，电子会穿过电极间的绝缘层，形成“隧道电流”，这种效应就是隧道效应。01STM工作时的特点利用针尖扫描样品表面，通过隧道电流获取图像。02（4）STM的结构STM主要由STM主体、电子反馈系统、计算机控制系统及高分辨图象显示终端组成。CSTM-9000二、纳米操纵技术、纳米级微加工后的表面应用隧道效应，用STM可以人为操作表面中国科学院化学所用自己研制的扫描隧道显微镜，在石墨晶体表面刻写出一幅中国地图，并刻写出“中国”两个字。两幅图像和文字的线条宽度只有10纳米。中科院化学所的科技人员利用纳米技术在石墨表面通过搬迁碳原子绘制出世界上最小的中国地图2、移动氙原子1990年4月，美国IBM公司的两位科学家在用STM观测金属镍表面的氙原子时，由探针和氙原子的运动受到启示，尝试用STM针尖移动吸附在金属镍表面上的氙原子，得到下图所示的情况。3、移动硫原子1991年6月初，日本日立中心研究室的科技人员利用STM从二硫化钼晶体表面上把硫原子有规律的轰击出来，留下的空位则组成了英文“PEACE91”的字样，并附有日立中心实验室的字头缩写。PEACE’91HCRL4、移动铁原子1993年，美国科学家在低温下，用STM针尖将48个铁原子排成一个圆环，并且直接观察到了电子驻波的图形01而后，他们又成功地移动铁原子写成了两个汉字“原子”。025、移动一氧化碳分子1991年2月IBM公司用STM针尖移动吸附在金属铂表面的一氧化碳分子，描绘出“一氧化碳人”，其身高为5纳米。应用原子力显微镜等纳米显微术，将单个DNA链完整地拉直，再对分子链进行切割、弯曲、修剪，终于“写”出“DNA”三个字母三、纳米材料的奇异特性各种纳米材料的特性莲花叶子表面

的自我洁净鹅毛和鸭毛的排列非常整齐，且毛与毛之间的隙缝极小，小到纳米尺寸，所以水分子无法穿透层层的鹅毛和鸭毛。不用洗涤剂的纳米服装2002年，一批高科技服装面料从实验室走上了展台：不用洗涤剂也能清洁的衣物、可用做防水地图的仿真丝面料等相继出