纳米的说明文

纳米的说明文（共8篇）

纳米的说明文 篇1

我认识他的那天，是被他的琴声吸引过去的。那天，我独自走在一条小路上，路过一个小区。我走了进去。在第一栋楼那里，一阵优美的琴声吸引住了我。我也不知道我到底怎么想的，二话没说就顺着琴声进了那栋楼。“你是谁呀?”他问道，后面跟着的是他的钢琴老师。“我，我喜欢听你弹琴。”我有点语无伦次。“真的吗?你进来吧!我叫纳米，我管你叫什么好呢?”纳米热情极了。“我嘛，你管我叫柠檬吧!我喜欢柠檬，也喜欢别人叫我柠檬。”我回答道。他家的客厅很大，摆着一架雪白的钢琴，他请我坐下。然后又开始弹奏起来。我很喜欢听别人弹琴，可到了自己，什么也不会。因为我没学过琴。

我看到纳米愁眉苦脸的弹着琴。他的老师不时批评这：“这里不对，那里不对。”好像我根本没存在。后来，钢琴课上完了，纳米兴奋的坐过来：“你知道吗?今天是我唯一只有一节课的一天!我还没有什么朋友呢!因为他们想和我玩，但不愿听我弹琴，于是都疏远我了。”就这样，我们两个就成了好朋友。就这么简单。后来我渐渐发现，他的课外班好多呀!奥数班、钢琴班、舞蹈班、作文班……他的妈妈告诉我，纳米将来要考重点大学，不可以总玩的。每次和纳米在一起，有些老人会指指点点：“咦，这两个小姑娘左边那个是新搬来的吗?”老人指的是纳米。

其实纳米喜欢画画，他和我一样。他很欣赏我画的素描，我很喜欢他画的小动物们，都像真的一样。但是，纳米的爸爸妈妈很反对他画画，他的爸爸妈妈比较喜欢我写作的时候，他们会对纳米讲：“看柠檬写作时多专注!你要向他学!”纳米曾经嘻嘻哈哈的告诉我：“你写作的时候和玩的时候特别不一样!写作的时候就像个小淑女!”当看见我惊讶的张大嘴巴问：“是真的吗?”他会嬉笑着说：“当然!”

纳米的家里有很多鸟，都被纳米用挤出来的时间训的特别听话，他还送过我一只黄色的鸟呢!那鸟可以呆在我后面飞，出去的时候别提多自豪了!

纳米的说明文 篇2

1 纳米技术在光电领域中的应用情况

随着纳米技术的研究和发展不断深入, 微电子和光电子的结合也越来越密切。在光电器件中, 光电器件的性能的好坏直接决定的光电信息的传输、储存、处理、运算和显示等。纳米技术能大幅度生光电器件的性能, 进而加快光电信息的传输、储存和处理的质量。现在纳米技术已经成为雷达信息处理器件的“标配”, 能够将其性能提升10 倍, 甚至是几百倍, 能以超高分辨率完成卫星的侦查工作[1]。随着科学家的研究, 运用纳米技术将光调制器和光探测器结合在一起, 使高速数学运算成为可能。

美国科学家发现, 将纳米技术能极大的提升光电器件的工作效率, 并且保持低能量阈值。如纳米激光器能将所有产生的光波积累在一起, 然后产生足够多的能量。这样的能量并不低于普通正常激光器的工作效率, 甚至有所提升。而纳米激光器的形状就是一根弯曲并且非常薄的呈现面包圈形状的光子导线。纳米激光器的大小和形状是影响其工作效率的关键所在, 纳米激光器的大小和形状决定了其发出的光子的量子行为。

纳米技术不仅局限于此。纳米技术还能提升激光发射的速度, 大大降低激光所消耗的能量。一些激光器开始运用此项技术, 使之能够以高于200 亿次/秒的速度开关, 非常适用与光纤通信[2]。

2 纳米光电器件的概述

纳米光电器件是基于纳米半导体材料及相关的电子器件发展而来的。将纳米技术与光电技术相结合, 是具有划时代的意义的。纳米光电子领域中, 其技术主要集中在四个方面:纳米半导体发光材料的技术、超高精度纳米光电子加工技术、纳米光电子制造技术和纳米微光电机械系统技术。纳米技术将通信设备和电子器件提升到一个新的范围, 并且已经成为纳米电子学、纳米光电子学、分子电子学和纳米光学等学科的重要基础。

随着光电器件在通信材料的运用, 纳米技术也开始展现其优势, 并且已经成为其中最为关键的技术。在传统的微电子器件中, 线宽的极限一般在70 纳米, 但通过单原子操作, 其通信宽带的宽度已经增加了100 倍。

所谓的纳米光电器件是采用纳米级别的加工和制造技术加工制作具备纳米级尺度的, 且带有一定功能的光电子器件。纳米光电子器件工作的工作效率更快, 能耗更低, 具备强大的信息储存量, 且体积和重量明显的变小。如现在电脑中的心脏——CPU, 所采用的就是纳米光电子技术, 手机芯片也是运用该原理和技术。目前, 科学家对纳米光电子技术的研究主要集中在三个方面: (1) 尝试将纳米光电器件的材料与其他材料相结合, 如加入硅基材料、Ga N基材料以研发新的纳米光电子器件[3]。 (2) 以现有的纳米光电子器件为基础, 研制新一代的光子器件, 如三维光子晶体天线, 光子晶体二极管等。 (3) 在量子保密通信器件中的关键部分, 使用纳米单光子的发射和探测器。

3 核心纳米光电器件

3.1 纳米激光

纳米激光可以说是目前纳米光电器件中最为常见的。期间是由美国加利福尼亚大学伯克利分校的人员研制出。纳米激光仅为人类头发丝的千分之一粗细, 并且能将蓝色的紫外线的光能变成深紫色。目前, 纳米机关已经成为人们用来勘察、识别化学物质, 加大计算机碟片和光计算机信息容量的最常使用工具。

3.2 纳米发光二极管

纳米发光二极管又称为LED, 是Kopin公司研制的。虽然纳米发光二极管比砂粒还小, 但其固态光源的效率确实非常理想的。最近研发的Cyber Lite蓝色纳米发光二极管的运行电压仅仅只为2.9V, 电流未20m A, 大大低于目前市面上的商用LED。Cyber Lite蓝色纳米发光二极管与黄磷一起使用时, 能够用作于白色的LED的。Cyber Lite蓝色纳米发光二极管非常使用于紧凑型便携产品, 如无线电话、游戏机等[4]。现在已经有科学家将硅元素与纳米光电器件相结合, 研制出SiSi O2发光二极管。

3.3 纳米级量子光电元件

日本松下电器公司开始使用硅纳米光电元件, 其中的粒径为4 纳米。虽然硅在堆积状态是很难发光的, 但将其与纳米技术相结合, 就能够提升表面暴露的原子比例, 进而满足一定的量子特性。使即便是在数十伏电压也很难发光的硅, 在仅为2V的电压就可以发光。目前, 日本松下电器公司将运用该技术继续开新型硅纳米光电元件。在硅纳米光电元件中, 以密集的方式分布指导数纳米的纳米颗粒, 并且使用LP-DMA法, 可以更进一步加大对颗粒分布情况的控制和分级。LP-DMA法的原理是让纳米颗粒待电, 再使用气流和电压技术完成分级。此外, 松下公司还研制出连续加工设备, 为纳米颗粒的制造流程、分级流程和叠加到底板的流程结合在一起。在制作硅纳米光电元件时, 先对硅表面进行氧化处理, 使之形成30 纳米厚的绝缘膜, 然偶在将4~10 m见方的凹陷处加工成方形孔, 再在空中叠加硅纳米颗粒[5]。在其生成50 纳米的透明导体氧化铟膜上, 在生成200 纳米厚的透明导体铟锡氧化物膜。但这项技术的研究中, 解决硅纳米颗粒凝聚后会发光, 而是指效率降低的问题是关键。

3.4 纳米孔径激光器

纳米孔径激光器是在1999 年首次提出并被制造的。纳米孔径激光器可以作为近场光存储的进场纳米光源, 使通过的光效率是正常光纤探针的10000 倍。纳米孔径激光器可以分为激活区、纳米小孔和金属膜。该激光器是能够建立在激光二极管的镀金膜表面的纳米小孔上的, 以作为近场照明光源, 并能够直接照射距离可以为纳米为单位的光记录介质上, 形成记录标记, 完成近场光的存储。同时, 该激光器也能够作为探测器, 反馈发射光的效益, 并读出记录点的信息。

纳米孔径激光器的重点和难点在于: (1) 制作金属膜上的纳米小孔, 小孔的尺寸仅为几十至几百纳米, 具备非常高的制作难度。即便采用了聚焦离子加工方案, 但其最小的孔径智能保持在50 纳米。 (2) 当小孔尺寸远远小于输入光波长时, 小孔的透光率就会明显下降。

但不可否认, 纳米孔径激光器的出现带来了近场光存储技术的新发展, 大大改善了近场光存储的功率, 降低了信噪比, 提升了数据的传输速率, 具备良好的应有前景。

5 结语

随着纳米技术在通信技术的使用, 如今纳米技术在光电领域中拥有丰厚的成果, 并且逐步改善我们的日常生活。纳米通信技术最大的成功之处在于能基本把握光与纳米结构之间的相互干扰, 并获得稳定的制造方法。它降低了通信技术及通信设备的成本, 减少了耗电量, 提升了信息的存储空间和容量。最直观的感受是, 我们今天的手机和笔记本都越来越薄, 越来越轻, 功能却越来越强大。在纳米通信技术中, 核心光电器件还有整齐排列的交叉式纳米光缆线、纳米级导电纤维、纳米光导承电路、纳米聚合体电子器件等。纳米技术代表人们可以开始驾驭原子技术, 将单晶基础半导体引领进现代。现代社会已经成计算机时代, 纳米通信技术将帮助人们实现真正意义上的信息时代, 大大推进社会的发展。

摘要：纳米技术将通信带进了一个新的时代, 大大推进了通信技术的发展。如今, 纳米通信技术已经成为通信系统中必不可少的组成部分。文章将就纳米通信技术中的核心纳米光电器件进行详细的讨论。

关键词：纳米通信技术,核心,纳米光电器件

参考文献

[1]程开富.纳米通信技术的核心纳米光电器件[J].光机电信息, 2014 (1)

[2]曹晨, 钟永恒, 高倩.基于专利分析的我国纳米光电产业技术发展研究[J].情报杂志, 2013 (10)

纳米的说明文 篇3

关键词：纳米技术与纳米材料；教学改革；教学实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0029-02

纳米科技是继信息技术之后，人类的又一次技术革命，在人类未来的生活中有着非常重要的影响，纳米科技包括纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米加工学、纳米检测与表征等多种学科，是21世纪飞速发展的一门新兴学科，[1]它涉及到物理、化学、生物、电子、机械等多个学科，一个交叉性综合性学科。而纳米材料是整个纳米科技的基础，纳米技术则是整个纳米科技的灵魂，两者在纳米科技中相互交织，一起构成了纳米科技的主体，将会带动整个纳米科技发展。认识纳米技术与纳米材料将会是学生能够了解并跟上未来科技的发展，使学生能够对纳米这种新的科学技术有较为全面认识，开拓视野，扩展知识，从而能够让学生在今后从事纳米方面的工作打下良好的技术，所以很多高校在本科生中开设了《纳米技术与纳米材料》课程。《纳米技术与纳米材料》是一门交叉性综合性学科，涉及到物理、化学、电子、生物等学科的基础知识，而授课所面向的学生在这些技术知识方面存在不同程度的不足，在教学方面存在很大的难度；同时纳米科技发展迅猛，需要不断地更新纳米科学技术的最新进展。如何让学生能够全面地了解纳米科技，理解纳米科技中的一些基本原理，对纳米科技产生兴趣，并培养学生的创造能力和思考能力，这是授课中需要思考的问题。针对上述问题，需要对课程的内容安排，教学的方式方法，教学形式以及考核方面做出一些改进和补充。

一、教学内容的安排与更新

《纳米技术与纳米材料》这门课基本涵盖了纳米科技的整个领域，具有内容多，更新快，范围广等特点，且需要在规定的时间内将整个纳米领域讲授给学生，这就需要教学内容条理清晰，重点突出，逻辑性强，结合纳米科技的特点具有较强的创新性和启发性。在我校这门课所选用的教材为国防工业出版社的《纳米技术与纳米材料》（张志焜，崔作林著），该书主要以纳米材料为中心，介绍了纳米材料的制备、特性以及纳米材料的加工、表征手段，内容丰富，知识面广，介绍详细且深入，是一本较为全面的图书。但对于课程的授课对象——本科生以及学校的实际授课课时来说，这本书的还存在一定的问题，如学时较少，涉及的知识面较宽，书中涉及到的理论较为深奥，而学生的基础知识较为薄弱，且授课课时受限，因此导致学生很难接受教材中的知识，全面地理解书中内容。为此，需要将整个教材的内容重新规划，根据纳米科技领域中所涉及到的学科，故将这门课分为纳米基础及概况、纳米材料的应用、纳米材料的制备、纳米材料加工、纳米电子学、纳米机械学，纳米生物学，纳米的发展前景八个部分，这八个部分既相互独立，也相互联系。以这八个部分为主线，将纳米材料的制作，性能，原理以及应用通过总体介绍、分类介绍、综合讲述，全面地介绍纳米科技以及纳米材料的总体以及两者的相互联系。并且在实际授课中，需要言简意赅，重点突出，条理分明，前后贯通，对于纳米科技所涉及的知识尽量深入浅出，对于抽象的知识，通过比喻等方法，将其形象化，易于让学生接受。如讲授纳米电子学的时候，就需要将纳米材料有哪些特殊的电子学特性及优越性明确指出来，以提起学生的兴趣，随后介绍出为什么纳米材料以及纳米结构会出现这种特性，通过比喻等方法，形象化介绍纳米电子机理、机制。针对本科生基础知识薄弱，所以要尽量减少一些不必要的理论知识，并且重点介绍纳米科技中的方法以及思路，从而能够让学生既能够了解纳米科技，又能从纳米科技的发展中学习到纳米科技的创新思路，从而能够培养学生的创新精神和科学素养。同时针对纳米科技这一新兴学科不断发展的特性，适时、适当地开展专题课程介绍目前纳米科技发展的最新动态，从而能够让学生更多地了解目前纳米科技的科研动态，引导学生关注纳米科技的最新动态。希望能够通过这些内容的学习，从而能够使学生真正的了解纳米科技，掌握其中的基础知识，以及其中的一些实用基础，并拓宽知识面，养成科学、严谨、创新的基本素质。

二、课堂教学方式方法的改变

课堂讲授在教学中是一个非常重要的环节，如何有效地利用课堂时间，激发学生的兴趣、注意力，提高学生的学习能力在教学中一直是一个至关重要的问题。这就需要通过启发、诱导、提问、互动等方式，引起学生的注意力，让学生能够参与到课堂中，培养学生的学习自学能力。[2-7]在讲授方面需由浅入深、深入浅出，务必让学生能够理解课堂所讲述的内容，并根据学生的兴趣，引入一些相关感兴趣的内容，激发学生的学习热情和兴趣。这就需要在教学方式，以及教学方法上，根据课程自己的特点和学生的特点对课程的教学进行一些改革，充分利用多媒体教学，通过影像、板书、图片等方法将一些抽象的知识以丰富多彩的方式讲授给学生，同时，这种课堂的互动，通过提问，自发提问，以及课堂小讲演等方法，激发学生的学习兴趣以及自学能力，培养学生的基础素质。首先针对纳米科技教学内容的特点，其中第一部分纳米的基础及概况即导论将介绍整个课程大体情况，是一门课的开篇，这部分将总体介绍课程的特点，课程的结构，以及教学大致内容，纳米导论部分的讲授将直接影响学生对这门课的印象以及日后学习的兴趣。纳米科技已成为人们普遍关注的一个热点领域，并且已经有一部分纳米产品已经在军事，医疗以及日常生活中出现，并且展示出其独特的魅力，如在军工已经应用的雷达波隐身涂层，纳米衣物，纳米灭菌涂层等，由于纳米科技诞生不久，这些只是纳米科技在未来应用的冰山一角，而目前很多性能奇特的纳米材料以及纳米科技还在科学工作者的研究中，所以很多同学对于纳米科技的了解很浅，知其名而不解其意。针对这个现状，就要通过导论的讲授，让学生了解纳米科技的整体轮廓以及纳米科技的长远意义，使学生能够对纳米科技产生较为浓厚的兴趣。为此，对于导论的讲述需要分为四个部分，第一部分，首先要介绍什么是纳米，以及纳米材料和纳米科技的定义，并举一些纳米材料特例，第二部分介绍纳米材料与纳米技术所研究的范围以及构成，从而让学生能够了解纳米科技的整体雏形以及纳米材料与纳米技术在整个纳米中的关系，以及与传统学科之间的关系。第三部分为纳米科技的发展历程，第四部分为纳米科技的研究热点以及研究现状，结合科技和生活实例，并且配合丰富多彩的图像，引领学生进入纳米领域，让学生对纳米科技有一个直观全面的了解，同时激发学生的学习兴趣。同时在课堂上让同学举出自己所了解的一些纳米科技以及纳米材料，进行互动式讨论。让学生对纳米科技有一个较为深刻的印象。其次，利用多媒体教学中丰富的图片以及影像，直观地让学生了解纳米科技中的一些内容。图片以及视频以直观形象的讲授，让学生更容易了解纳米科技中的一些抽象难懂的内容。利用多媒体教学，可以通过文字讲解，配合形象的图片以及视频可以以多种方式相互配合，让学生了解纳米科技，并对其产生兴趣，同时丰富了教学内容。纳米科技日新月异，在纳米领域，不断有新的科技成果出现。针对这一个特点，对于纳米科技的授课，就需要不断地给学生介绍一些最新的具有价值的科技成果，从而能够对学生有所启发，培养学生的创新精神。同时通过学生参观纳米科技相关的科学仪器，组织学生进纳米材料实验室自己动手制备一些纳米材料，培养他们的科研和创新能力。另外，在教学中需要学生能够积极参与，通过讨论、上台讲解的方式将学生的思维、思想引入课堂，以互动的方式进行教学，能够让学生更加深入地了解纳米科技。

三、考核方式的改变

与基础知识课程不同，纳米科技是一门新兴的且实践性较强的课程，所以通过传统的闭卷或者开卷考试，让学生了解知识点对于纳米科技这门课不是非常适合。对于这门课程，需要注重学生的学习效果，学生的平时表现，平时成绩，学习态度，以及独立创新的素质养成，避免学生为应试而死记硬背，所以需要取消考试，以出勤（10），课堂表现（10），平时作业（20），书面调研报告（30），口头报告（30）的考查形式考核学生，培养学生良好的学习习惯。综上所述，在教学工作中教师应有效地掌握所学知识，激发学生的学习热性，引导学生养成良好的学习习惯，培养学生实事求是的科学素养，以及用于探索的创新精神。

参考文献：

[1]翟华嶂，李建保，黄勇.纳米材料和纳米科技的进展、应用及产业化现状[J].材料工程，2011，（11）：43-48.

[2]第23期高校中青年干部培训班“高校教学改革”课题研究组.关于高校“两课”教学方法改革的若干思考[J].国家教育行政学院学报，2006，（2）：31-34.

[3]李进才，孙超.教学方法改革的关键在于教育思想观念的转变[J].中国大学教学，2009，（11）：55-57.

[4]钟延强，李国栋，鲁莹，等.讨论式授课在药剂学教学方法改革中的尝试与体会[J].药学实践杂志，2006，24（5）：307-308.

[5]胡卫东.发达国家职业能力培养的教学方法改革经验借鉴[J].大家，2010，（9）：276.

纳米的说明文 篇4

【中文摘要】纳米材料的合成和应用证明了其在物理、化学、材料科学等领域的巨大发展潜力,尤其是纳米材料所具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应,使其产生了独特的光学、电学、化学性质以及催化性质。金属纳米颗粒的性质在近十几年受到了广泛关注。纳米尺度的金属纳米材料具备许多块体材料没有的优越性质,其中,金属纳米颗粒所具备的独特光学性质——表面等离子体共振性质已经成为研究热点之一。金属纳米颗粒中的表面等离子体共振是描述其导带电子在电磁场作用下集体振荡的一个物理概念,共振性质受尺寸、形状以及周围介质影响非常显著。对纳米颗粒尺寸及其形貌的有效控制一直都是大家关注的。近几年来,随金、银金属纳米颗粒表面增强拉曼散射效应、荧光效应的广泛应用,金属纳米颗粒已经广泛应用于催化、光催化、信息存储、表面增强拉曼、太阳能电池、生物传感器、化学传感器、非线性光学、光电子学等领域。本论文的工作主要致力于金、银纳米颗粒的合成、性质及应用：通过油相中无机金属盐的热分解,合成不同粒径的银纳米颗粒；在水相中利用柠檬酸盐

【英文摘要】The synthesis and applications of metal nanomaterials suggests their great potential foreground in the physical science, chemical science and materials science, especially for unique properties, such as surface effect，volume effect, quantum size effect and macroscopic quantum tunneling effect.These properties render new applications in optics, electrics, chemists and catalyzers.The properties of noble metal nanomaterials attract much attention in recent years.Metal materials in nano-scale have predominant characters which bulk metal lacks of.In particular, metal nanomaterials have excellent optical properties due to the surface plasmon resonance(SPR).SPR is a physical concept of describing the collective oscillations of conduction band electrons in the electromagnetic field, which is influenced significantly by size, shape and surrounding medium.Size and shape of nanoparticles has been the effective control of all concerned.In recent years, with a wide range use of surface-enhanced Raman scattering, fluorescence effect of gold and silver nanoparticles, metal nanoparticles have been widely used in catalysis, photocatalysis, information storage, surface-enhanced Raman, solar cells, bio-sensors, chemical sensors, nonlinear optics, optoelectronics and other fields.This thesis focus emphasis on the synthesis, properties and applications of gold and silver nanoparaticls:the thermal decomposition of inorganic salts in oil phase for synthesis of silver nanoparticles, resulting in different size;using of

citrate reduction of HAuC14 in the aqueous phase for synthesis of gold nanoparticles.With changing different protective agent(oil amine, carboxylic acides of different chain length), the size and solubility of the metal nanoparticles change.Besides, the means of transmission electron microscopy(TEM), high resolution transmission electron microscopy(HR-TEM), scanning electron microscopy(SEM), X-ray powder diffraction(XRD), UV-visible absorption spectroscopy(UV-Vis)were used to characterized the metal nanoparticle’s phase, size, morphology and optical properties;through different sulfhydryl groups replacing the surface protective agent, we studied the size and surface protective agents dependence of SPR effects.Furthermore, we use spin-coating after photolithography electrodes, to study the electronic properties of metal nanoparticles, and to explore the possible applications in semiconductor devices;when the size of metal nanoparticles drastically reduced, its boiling point sharply decline.After the sintering of the nanoparticles, they can be applied as the electrods of organic semiconductor devices.This paper illustrated the use of silver nanoparticles to serve as electrodes, and explored the role of sintering temperature and sintering time.Finally, we studied the interaction between the

absorption spectra of metal nanoparticles, semiconductors and dyes, exploring their prospects for the applications in solar cells.This thesis mainly focused on the use of chemical liquid phase synthesis methods, combining the structure, performance and applications together, expecting offering help in the preparation of fuctional devices and dye-sensitized thin film solar cells.【关键词】金属纳米颗粒 表面等离子体共振吸收 喷墨打印银电极 太阳能电池

【英文关键词】metal nanoparticles surface enhanced plasmon resonance silver inkjet printing electrodes solar cell 【目录】金属纳米颗粒的性质研究及其应用8-10ABSTRACT10-11

摘要

第一章 1.2 金

符号说明12-13引言13-19属纳米颗粒的应用15-1719-46

1.1 课题研究的背景和意义13-1414-15

1.3 本论文工作及内容安排参考文献17-19第二章 金属纳米颗粒研究现状

19-21

2.2 金属纳米2.2.2 光性质参考文献2.1 金属纳米颗粒的制备颗粒的性质21-3733-3739-4646-67

2.2.1 电性质21-33

37-392.3 金属纳米颗粒的表征第三章 金属纳米颗粒的制备及性质研究3.1 引言部分46

3.2 羧酸保护银纳米颗粒合成46-5747-483.2.1 实验部分46-473.2.3 结果与讨论48-57

3.3.1 实验部分

3.2.2 样品表征3.3 油胺保护银纳米57-58

3.3.2 样品颗粒的合成57-61表征58析58-593.3.3 结果与讨论58-613.3.3.1 样品形貌分

3.4 金纳3.4.2 金3.5 总结3.3.3.2 扫描电镜形貌表征59-61

3.4.1 实验部分61-623.4.3 结果与分析62米颗粒的合成61-62纳米颗粒的表征6262-6467-77参考文献64-674.1 引言部分67-68

第四章 金属纳米颗粒的应用

4.2 金属纳米颗粒SPR对

4.2.2 结果与4.3.1 实光阳极的增强68-70讨论68-70验部分7172-7479-80

4.2.1 实验部分68

4.3 喷墨打印银电极研究70-724.3.2 结果与讨论71-72参考文献74-77

4.4 总结

致谢学位论

第五章 结论77-79附录: 攻读硕士期间完成的论文80-90

神奇的纳米教学设计 篇5

一、知识与能力目标

1、掌握新字、词;

2、了解科学小品文的文体知识;

3、抓住关键语句，有目的地筛选信息，了解纳米有关知识;

4、培养学生通过各种渠道收集信息的能力。

二、过程与方法目标

1、通过查字、词典等工具书扫清阅读障碍;

2、自主、合作探究“神奇”的具体体现;

3、体会深入浅出地介绍科学知识的方法。

三、情感态度与价值观目标

1、领会纳米的神奇所在，培养爱科学、学科学的精神;

2、培养正确的科学观念;

3、有科学依据的大胆想象，培养创造能力。

教学重点：

1、抓住关键语句，有目的地筛选信息，了解纳米有关知识;

2、自主、合作探究“神奇”的具体体现;

教学难点：

1、培养学生通过各种渠道收集信息的能力。

2、有科学依据的大胆想象，培养学生的科学精神和创造能力。

教学准备：自制课件

教学过程：

一、激趣导入

(把学生由神奇的神话世界领进神奇的科学世界)

多媒体播放《西游记》影片中孙悟空变化成一只小虫随铁扇公主喝茶时，进入了铁扇公主的肚子片段。

让学生观看《西游记》片段，然后请学生把看到的内容讲给大家听，并谈谈感受。

归纳、总结：这是神奇的神话，科学技术高度发达的今天，还有比这神话更神奇的多媒体展示图片[中国科学家研制的纳米机器人在人体血管中巡游，这机器人长约3毫米]，这种机器人能自我复制，能杀灭人体内的有害病……]这样微小的而具有神奇功能的机器人，它就是应用纳米材料并运用纳米技术制造的纳米机器人，今天我就与大家共同走进《神奇的纳米》，多媒体出示标题，神奇的纳米。

提问：(多媒体展示)同学们，当你看到这个标题，你有什么疑问，你最想知道些什么?

(学生可能会说：什么是纳米，纳米的神奇具体体现在哪些地方等)

二、(一)阅读探究(1)

快速浏览课文，筛选出下列信息：

什么叫纳米

什么叫纳米技术

什么叫纳米机器人

阅读汇报(1)学生自由回答

归纳小结：

纳米：又称毫微米，是一种长度计量单位，1纳米等于十亿分之一米。

纳米技术：指的是0.1纳米到几百纳米的尺度范围内对原子、分子进行观察和加工的技术。

纳米机器人：是在纳米尺寸上制造的微型机器人。

(二)理解概念，感受“神奇”(多媒体出示标题)

以上三个概念，它的内涵我们是不是都掌握了呢?分别谈谈你对这三个概念的理解。

1、学生自由发言，理解概念“纳米”，教师补充，请学生计算：人的一根头发直径约0.6毫米，它有多少纳米，约60万纳米)，感受纳米这个长度单位本身的微小。

2、理解“纳米技术”，纳米技术指的是0、1纳米到几百纳米的尺度范围内的原子、分子进行观察、操纵和加工的技术。

(由于学生的知识局限，不知道分子、原子的微小，我列举初三化学课本上的一个例子来说明：一滴水(约20滴水为一毫升)所含的水分子的个数大约有1.67×1024个，即10亿人同时一个一个地数，每分钟数100个，日夜不停地数，要数3万多年，才能数完一滴水的水分子，从而说明分子的微小，体会纳米技术的精细之极，感受纳米技术的神奇。

多媒体展示[IBM]图片，并加以说明。

三、阅读探究(二)

1、大声自由朗读课文，一边勾画出纳米神奇的具体体现;

2、小组交流;

3、汇报探究结果(多媒体出示，阅读汇报2)

归纳小结：并板书

四、拓展延伸

大胆想象，创造神奇(多媒体展示标题)

开动思维，根据自己的想象和创造力，运用纳米材料和技术来发明创造一些物品，并作简介介绍。

1、小组交流;

2、全班交流，教师适时表扬鼓励。

五、纳米情报站，展示神奇

把教师收集到的有关纳米技术的新产品向学生作介绍：图片1：美国已研制成功的“自净”玻璃;图片2：中国研制成功的人工骨粉;图片3：美国人正在研制的“纳米战袍”……

六、科海冲浪，搜罗神奇(作业)

这节课我和同学们一起科海遨游，领略了纳米的神奇，体验了阅读的快乐，大家还想了解有关纳米科技的最新进展吗?请以四人为一小组，查阅报刊、杂志，或上互联网查阅资料，每一个小组办一份以纳米科技为主要内容的手抄报。

七、教学后记

费曼的演讲与纳米科技 篇6

第一部分：费曼在其《底层的丰富》中都有哪些构想？ 一组：

费恩曼在1959的美国物理学会会议上做出了《底层的丰富》演说。在演说中，费恩曼提出了许多关于纳米尺度上的构想，主要分为四大点。1.在针尖上写下24册的大英百科全书（包括如何写微小文字和如何读取这些文字的猜想，拓展到在卡片上写下所有的书籍）2.对显微镜的展望（精度的提升，不同原理的显微镜的发明）3.纳米机械装置（包括微型电脑，微型工厂，微型工具）4.任意排列原子，用物理的方法得到想要的各种化学物质。二组：

费曼在演说中共提出了五大设想：（1）微观信息的存入——把全套 24 册的大英百科全书全写在大头针的针头上（2）微观信息的读取——更好的电子显微镜（3）在分子或原子的尺度上加工和制造原料和器件——微型计算机、电子器件等（4）重新排列原子（5）微尺度下产生的新性质——微观世界里的原子。三组：

粗略概括一下费恩曼的构想大致就是以下几个方面：

1.把全套24册的大英百科全书全写在大头针的针头上以及扩展后的批量生产 2.利用“。—”之类的符号加密技术来压缩文字以便高效利用空间 3.更好的电子显微镜，文中所讲的性能提高100倍 4.微型计算机，微型机床，微型元件的生产 5.用于人体检查，治病等功能的微型机器人

6.主从系统，利用小机器制造小小机器以此迭代下去的方法

7.最终目的:用物理的方法来排列原子已达到造物者的境界：创造新的物质 四组：

（一）关于刻字

1．在针头上写大英百科全书。

2．读取大英百科全书:（保守方法，当今已知）（1）把这些金属字压进塑料材料中，将之做成一个模子，（2）然后把这个塑料模子很小心地撕下来，（3）蒸发一层很薄的硅膜到模子上，（4）接着以某种角度蒸发黄金到硅膜上，使文字能够清楚地呈现，（5）最后把塑料膜溶掉，留下硅膜，（6）然后我们就可以用电子显微镜来阅读了！

3．拷贝刻在大头针头上的文字。

4．将人类所有的书缩小刻在一本小册子上，只要3*0。83612736平方米（相当于星期六邮报的四分之一）。

5．如果用编码来记录信息，一个字大概要六到七个编码，一个编码大概要125个原子表示，那么人类所以的资料是将是边长1/200英寸的大小的物体就可以保存的，相当于人类肉眼能够看到的最小的尘埃。

（二）更好的电镜（与课上内容有关）

1．将电镜改良一百倍，医学上很多问题都将得到解决，因为可以直接看得见。

2．同时很多化学分析问题也很方便得到解答，直接用电镜观测。3．改变理论中的假设（如换用别的方法），让电镜变得更强。

（三）制造微观物体

1．制造极小同时按我们计划行事，听从人类指挥的物体。2．在小尺度上制造出大容量内存。

3．将计算机做得更小，可能会出现很多新的特质（如多通道计算，图像识别），同时还可以降低能耗等。

4．用蒸镀法制造一些材料，如计算机内部导线。5．制造小而有用的机器人。6．重新设计能容忍较大误差的微型汽车，利用同样的原理可以制造更多微型工具。

7．利用非晶体材料制造小机器。

8．电机零件在小尺寸上需要重新设计以保证能够顺利运行。

（四）制造微观机械零件

1．制造小而不需要润滑剂的机械零件，因此物体散热加快。2．制造小型车床和小型机械工具，并利用其制造更小型的。3．小机器帮助实施手术。4．（通过极其精巧而小心的设计）通过伺服马达和主从手臂的关系用大机械零件制造小机械零件，并逐层深入，最终制造极其微观的机械零件。

5．在每个阶段都可以改善机械制造时的精度。

6．设计时要充分考虑小尺度下的各种相互作用的问题。

（五）重新排列原子（最终问题）

1．通过重排原子，制造出高纯度甚至绝对纯的物体。2．控制原子的排列，将会有很多美妙的事情。

3．制造微观上的震荡电路，将其排布到一起，使得无线电波辐射密度、强度和功率大大增加。（或大功率光柱）

4．利用超导或其他技巧解决小尺度下的阻抗太大等电器问题。5．因为小尺度下的量子力学性能制造出有奇妙性能的物体。

6．小尺度下的制造可以没有误差，因为原子在某种程度上是一模一样的。7． 一个个原子地计划制造东西，如排列和制造新的原子。

（六）实验室间和学校间的竞赛

1．各个学校间通过竞赛鼓励制造更加微观的物体。2．通过奖励措施鼓励科学家制造出微观物体。五组：

一．原子的操作性问题

（一）在针头上书写大英百科全书 1.可行性

针头面积与纸张面积相比较 2.操作性

（1）如何写小字

A.离子源射出电子，聚焦 B.蒸发法 C.电子束撞击

（2）如何印刷书籍

塑胶硅膜为载体

（3）如何阅读

蒸发——电子显微镜

（二）制造微型设备（以计算机、汽车、电器元件为例）1.优越性

使计算机能够作出判断，提高计算速度，获得新的特质（如模仿人脑的模糊记忆）

提高电器元件的强度 2.操作性 A.蒸发法

B.电力带动的主从手臂系统 3.相关效益

由于元件小，散热快，也许可以省略润滑油

（三）重新排列原子

意义：制造小线圈和蓄电器，及其他电器元件；化学合成新分子 二．原子的可视化

（一）对设备的要求

提高电子显微镜的精度

（二）应用

存储信息（5×5×5立方体）

第二部分：费曼的设想是否都正确，有哪些得到了证实？ 一组：

费恩曼介绍了两种方法来做写小字这件事情，这两种方法共同的原理都是将显微镜用来做放大功能的镜头反置过来，将之用来缩小，不同的仅仅在于如何把小字写上去。费恩曼还提到一种关于小尺度的资讯，他假设用一点一横（〝．─‥〞）的符号来替代字母，当然也可以是数字之类的，而每个字母会有六或七位元。应用到材料上时不是将所有的字写到针头表面，而是将这些位元写上去，其实这就是当代计算机技术中的循环二进制码，二进制码在1953年就取得了美国的专利，费恩曼在做此次演讲时肯定是参考了这种技术。关于大量信息储存在微小空间的事实，费恩曼类比到复杂的生物信息储存在一个个微小的生物细胞中。

关于重新排列原子，在费恩曼这次演讲的四十年后，美国西北大学的一个化学系教授将这篇演讲稿的大部分内容刻在了一个大约只有10个香烟微粒大小的表面上。过去被认为异想天开的纳米技术，变成了一项严肃认真的研究工作。

关于制造某些微型机器：如用于生物医学方面的纳米机器人（可以注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗，对人体器官进行修复等）。一台能够在纳米尺度上操作的纳米机器人系统样机近日由中国科学院沈阳自动化所研制成功，并通过国家“863”自动化领域智能机器人专家组验收。在一个演示中，沈阳自动化研究所的研究人员操纵“纳米微操作机器人”，在一块硅基片上1*2um的区域上清新刻出“SIA”三个英文字母；另一个演示中，在一个5*5um的硅基片上，操作者将一个4um长，100nm粗细的碳纳米管准确移动到一个刻好的沟槽里。由美国加州Intuitive Surgical公司制造的“达芬奇”（DA-Vinci）和由Computer Motion公司制造的“宙斯”（Zeus）机器人手术系统都是三臂机器人，一只手用来捏住摄像机（所谓“扶镜”），另外两只操作手术器具。2000年“达芬奇”成为世界上首套可以正式在医院手术室腹腔手术中使用的机器人手术系统；微型机电系统（MEMS）的诞生：尖端直径为5微米的能夹起一个红细胞的微型镊子；3毫米大小能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机；纳米机械专家设计出了只有几个分子组成的微小齿轮和马达。二组：

关于电子显微镜，近年来有极大发展。1932年，德国物理学家Knoll和Ruska研制成功第一台透射电子显微镜。1938年，Ardenne研制成功第一台扫描电子显微镜。1981年，瑞士科学家Binning等发明扫描隧道显微镜。1990年，中国科学院白春礼支持研制成功首台原子力显微镜。电子显微镜的发展随着科学技术和生产实践的发展，电子显微镜得到不断改进、更新和完善，分辨率得到提高。现代高性能透射电子显微镜的点分辨率(pointer solution)已优于0．3nm，晶格分辨率(1atticeresolution)已达0．1～0．2nm。放大倍数从第一台电镜的十几倍提高到几十万甚至百万倍。此外，电子显微镜的种类不断增加，功能不断扩展。除观察样品内部超微结构(ultramicro structure)的透射电子显微镜和揭示样品表面形貌的扫描电子显微镜外，能同时观察样品表面和内部超微结构，乃至单个原子像的高分辨场发射枪扫描透射电子显微镜(scanning transmission nelectron microscope，STEM)已经问世。此外，用于对样品中某些化学元素进行综合分析的分析电子显微镜(analytical electron microscope)、可观察活细胞的高压透射电子显微镜(highvoltage transmission electron microscope，HVTEM)、能观察含水样品的低温透射电子显微镜(cryo transmission electron microscope，CTEM)等各种专用电子显微镜也已开始使用。最近几年来，计算机技术开始用于电子显微镜。电镜观察时大部分操作可用计算机控制，如样品的移动和放大倍数的调控等，使电镜操作简便易行。而计算机在图像显示、处理和存储等方面的优势，则更为电子显微镜的应用提供了极大方便。可以预料，基于Internet网络技术的电子显微镜技术在远程教学和科研方面将发挥越来越重要的作用。第二节电子显微镜技术的发展与应用续表

三、电子显微镜的发展随着科学技术和生产实践的发展，电子显微镜得到不断改进、更新和完善，分辨率得到提高。现代高性能透射电子显微镜的点分辨率(pointer solution)已优于0．3nm，晶格分辨率(1atticeresolution)已达0．1～0．2nm。放大倍数从第一台电镜的十几倍提高到几十万甚至百万倍。此外，电子显微镜的种类不断增加，功能不断扩展。除观察样品内部超微结构(ultramicro structure)的透射电子显微镜和揭示样品表面形貌的扫描电子显微镜外，能同时观察样品表面和内部超微结构，乃至单个原子像的高分辨场发射枪扫描透射电子显微镜(scanning transmission electron microscope，STEM)已经问世。此外，用于对样品中某些化学元素进行综合分析的分析电子显微镜(analytical electron microscope)、可观察活细胞的高压透射电子显微镜(highvoltage transmission nelectron microscope，HVTEM)、能观察含水样品的低温透射电子显微镜(cryotransmission electron microscope，CTEM)等各种专用电子显微镜也已开始使用。最近几年来，计算机技术开始用于电子显微镜。电镜观察时大部分操作可用计算机控制，如样品的移动和放大倍数的调控等，使电镜操作简便易行。而计算机在图像显示、处理和存储等方面的优势，则更为电子显微镜的应用提供了极大方便。可以预料，基于Internet网络技术的电子显微镜技术在远程教学和科研方面将发挥越来越重要的作用。

费恩曼提出的微小机器在医学上已经研发成功。特别是他引用他的朋友所说的：动手术时能把手术医师吞下去会很有趣。把机械手术医师弄到血管里，它跑到心脏里四处看（资讯当然要送出来）。它找出有问题的瓣膜，拿出一只小刀割掉。其它小机器也许能永久装在身体内，以协助功能异常的器官。这在现代医学上可以查找到很多例子。如：（1）爬行摄像胶囊，由意大利圣安娜高等学校的CRIM实验室开发。这个机器人可携带摄像机，通过有弹性的“腿”爬进患者的消化道，替代传统内窥镜进行检查。它可用来检查食管、胃和十二指肠内部的损伤或溃疡情况。

（2）游动摄像胶囊，这款摄像胶囊由微型螺旋桨驱动，也设计用于检查人体消化系统。在被患者从嘴里吞服下以后，它会“游动”检查医生所怀疑的区域。（3）ARES机器人，即“可重构装配腔内手术系统”。患者只需将机器人一块块地吞服进肚子，或由医生通过人体自然的孔将机器人一块块插进人体，然后机器人在人体内自行组装。一般来说，患者将吞服下15块机器人块。随后机器人块会按照设定好的路线，滑到有病的地方。ARES机器人可以让需要动外科手术的人不用担心身体留下疤痕。

（4）Ritsumeikan大学和Shiga医科大学的研究人员，最近开发出了一款微型机器人原型，通过手术切开病灶，将其放入体内，遥控操纵。和现在那些可吞服的照片拍摄和信息采集机器人不同，这款微型机器人通过病人体外附近的外磁场控制，在某些情况下，可以不进行外科手术就完成治疗。到现在为止，研究人员已经试验了5种不同的形态，测试比如拍摄照片，采集组织样本，服用药剂等功能。机器人就位后通过病人事先做好的核磁共振成像操纵，并通过细小的电缆将数据和照片传回电脑。该机器人由塑料制成，长0.8“，直径0.4”，在人体内爬行时应该不会感觉到这个小东西。据推测已通过了动物测试，下次就要进行人体测试。

费恩曼在演说的最后说，他还想提供1000美元給首先造出工作电动马达的人。“ 这是个旋转电动马达，可以由马达外面控制，而且不计算连进马达的线，为1/64英寸边长的立方体。”演说后的第二年，即1960年，比尔•麦克里兰就制造出了合乎规格的发动机，要求获得奖励。虽然麦克里兰并未能设计出新的生产方法，费曼还是奖励了他。

另外，我们认为构想中存在着缺陷：

1、最好的显微镜虽然更好的显微镜已经研制出，但是并没有能完成用电子显微镜观察的方法代替传统的化学分析；

2、“如此小的机器，由外部供应点能可能是最方便的。”外部供能不能持久，据考证，已经研制出了内部供能的小尺寸机器；

3、完全用搬动原子实现“化学合成”粒子间有很多的作用力，当物理搬运的时候很可能自然地出现撞击，发生化学反应。

4、“一百双小手臂”，一百双小手臂的提出是为了要制造小的机器，但是当小手臂趋于小尺寸的时候，它本身 的制造确实问题。很多纳米元件都是以分子形式存在，比如分子开关。而当我们要进行机器制造这种高水平操作时这种分子元件不一定能满足需求，所以我们进行小尺寸操作的开始究竟在哪里。三组：

A．微型计算机。（为达到更高运算速度，需要将零部件做的足够小）纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围, 质地坚固,有着极强的导电性, 能代替硅芯片制造计算机。现在纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。前景光明！B．用于医疗的纳米机器人。（让病人吞下去来达到救死扶伤的目的）我认为这是完全可以实现的，就目前而言，已经有类似的机器人问世了。意大利比萨一所高中的教师最近成功研制出一台微型机器人，它可以在人体的肠道内穿梭自如，既可以拍照，也能操作小型外科手术。据意大利媒体报道，一年前仅仅是图纸上的智能机器人，经过专家的潜心研究，如今已成为现实。这台微型智能机器人大小如同一粒感冒胶囊，外观像一只长着脚的“昆虫”，可以在食道和直肠之间穿越自如。据称，病人可以像服药一样，用水把这台机器人送到肠道内，然后医生只要手持遥控器，微型机器人就能按照医生的指令进行工作。专家在评论这台机器人时说，它的最大特点是能够在人体内做一些小的外科手术，如同外科大夫在现场操刀做手术一样。专家认为，如果沿着这个思路设计机器人，可以出入于人体各个器官的微型智能机器人今后都将成为现实。此外还有吞服式机器人、采血机器人、结肠诊疗机器人等。最新的报告显示纳米机器人的发明者是美国哥伦比亚大学生物工程学研究人员米兰•斯托诺维克等人，组成机器人的原料是DNA分子，它们的外形很像蜘蛛，因此又被称为“纳米蜘蛛”微型机器人。它们能够跟随DNA的运行轨迹自由地行走、移动、转向以及停止。虽然以前研制出的DNA分子机器人也具有行走功能，但不会超过3步，而新的机器人却能行走50步。C．微型机床。（假如人类能够用普通尺度的仪器．来制造体积较小的仪器，而较小的仪器又可以制造更小型的仪器，就这样一步步逐级地缩小仪器，以致最后可可以实现按照人类意志来排列、重组的原子，如此将可以对人类的科技与生活创造出新的奇迹。）这个是已经达到了部分实现的。日本通商产业省的机械技术研究所成功地研制出世界上最小车床——微型数控车床。该车床只有手掌大小。此次开发的关键在于改进了压电调节器的驱动方式, 使之可以平滑地进行控制操作, 同时还装配检测滑块位移的微型线性编码器, 使其动作控制可以象普通机床那样进行数字化编程控制。该微型线性编码器由奥林巴斯光学工业公司制造, 通过将这种编码器和改进了驱动方式的压电调节器内部直动微型滑块相配合, 就可以完成对精密动作的数码控制。该车床还装备了袖珍用户数控装置, 同其他普通车床一样使其数控化成为可能。用户数控装置采用了微处理器的NC电路板。D．微型汽车。老实说，我并不认为这一技术有什么实现的必要。但是如果能通过这个来达到对其他产品的微缩，不失为一个好的方向。E．主从手臂实现若干机床同时工作并生产出产品。我认为这个是不太可能实现的。因为庞大的联系网络，以及数控阶段的每一个环节都必须做到精准无误，在手臂的生产前期也需要做到万无一失，这样才有可能实现这个构想。而目前并未查到相关报道。

1.发展进步暗视野显微镜、相位差显微镜、视频显微镜、荧光显微镜、偏光显微镜、超声波显微镜、解剖显微镜、共聚焦显微镜、扫描隧道显微镜等等，不仅提高了显微镜的精度而且适用于不同条件下的观测，实现了费恩曼关于提高显微镜放大倍数100倍的构想。2.微型马达的发明，推动了微型电动机发明，其主要应用于三个领域：

1、无特殊控制要求的驱动场合作为运动机械负载的动力源。

2、音像设备。例如，在盒式录像机中，微特电机既是磁鼓组件的关键元件，又是其主导轴驱动、收供带和磁带盒的自动装载以及磁带张力控制的重要元件。

3、办公自动化设备、计算机外部设备和工业自动化设备。如磁盘驱动器、复印机、数控机床、机器人等都应用了微型电动机。3.纽曼用五百万分之一的电子束作字母刻字，完成《双城记》刻写，赢得了费恩曼的奖金，一定程度上实现了费恩曼的写小字的构想。4.纳米机器人在生物领域，医学领域，军事领域等诸多领域屡建奇功。例如沈阳自动化所研究团队开发了单细胞活动状态表征技术、液体环境探测噪声抑制技术、抗原分子特异性识别技术以及细胞表面改性方法等。这些方法与技术的突破，表明沈阳自动化研究所在纳米机器人与生命科学融合研究方面取得了实质性进展，为纳米操作机器人在细胞分子生物学的应用开辟了新的道路。5.微型机床的制造，德国在此领域有着许多发明专利，日本发明了世界上最小机床只有手掌大小。微型操作工具如微型镊子等的发明，为在纳米尺度上操作机器人提供可能。6.医用纳米机器人与在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系。在纳米尺度上获得生命信息，例如，利用扫描隧道显微镜获取细胞膜和细胞表面的结构信息等。纳米机器人的研制。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体，这种纳米机器人可注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行人体器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的ＤＮＡ，或把正常的ＤＮＡ安装在基因中，使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置，第三代纳米机器人将包含有纳米计算机，是一种可以进行人机对话的装置。

四组：

理论上、技术上都可行也不一定能付之于实践或者说普及，他自己也承认“也许这没法让你们去做，而只有经济利益可以。那么我想做点事鼓励你们，但是我现在还没准备好。我个人在此提供＄1,000给首先把书上一页长宽都缩为1/25,000，写成电子显微镜可以看到的样子的人。”事实上也是如此，例如芯片： 芯片的原料晶圆晶圆的成分是硅，硅是由石英沙所精练出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的材料，将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。晶圆越薄，成产的成本越低，但对工艺就要求的越高。因特尔公司没有再将芯片变小，而是转向其它方面的拓展，不是技术上有多难，而是会得不偿失，有损利益，事实上历史上的多次科技革命总是由经济利益带动的无论是瓦特的蒸汽机还是法拉第的发电机。

两年前，研究人员研制出电子甲虫，可通过笔记本电脑进行无线导航。借助于植入装置，他们能够刺激甲虫大脑操控翅膀，进而控制甲虫的起落和飞行。分子导线：分子导线是指所有由单分子或多分子构成的能够起到传导作用的体系，其传导的对象包括电子、光子和离子。它是分子元件与外部连结的纽带,起传输信息作用。分子导线可分为两类：一类是在高分子链方向形成共轭双键结构，导电方向是链方向；另一类是在某种平面分子晶体中，分子面互相堆砌成柱状结构，其导电方向是分子柱的堆砌方向。由于芳香类烃类分子具有共轭π键，其电子离域化程度很高，因此具有着很好的电子传输能力，是作为分子导线理想的材料。

分子存储器：分子存储器是指用来存储信息的量子化体系。分子水平上的存储是通过具有双稳态或多稳态特性的分子材料实现的。在外界条件的作用下，这种材料可从原来的绝缘态直接跃迁为导电态，相当于计算机存储器中的“0”和“1”两种状态。分子存储器的机制有：分子内或分子间的氢转移、二聚化反应、顺-反式异构、电荷转移、苯-醌转变。例如，半苯醌具有价态互变异构体，是带有对称双位阱的模型分子，在粒子交换使偶极矩发生改变时两个互变异构体仍能维持相等的基态能量。由于信息是用二进制进行编码，要实现这一点，两种构型间必须按要求转换并能识别每一个构型。

分子电路：分子电路是以分子作为功能电子器件构成的电子线路。目前分子电子学面临的最大难题就是如何将分子器件组装为逻辑电路并与宏观世界相连接。Lieber等利用交叉排列的半导体纳米线构筑了各种逻辑电路[38]。Avouris[39]和Dekker[40]分别利用不同的方法用碳纳米管制得晶体管和逻辑电路。进而，人们组装了包含有机分子的逻辑电路[13]，这种可以作为存储器的电路使用了微流体技术，所用的有机分子作为分子开关，整个器件即能用作可寻址的存储器。分子开关：分子开关是具有双稳态的量子化体系。具有双稳态的分子通过施加一定的影响，如光、电、热、磁、酸碱性的改变等，分子的形状、化学键的生成或断裂、振动以及旋转等性质会随之变化，通过这些几何和化学上的变化，分子在两种状态之间可逆转换，两种状态由于电阻值高低不同而对应于电路的通断，从而构成开关。例如偶氮分子能在光照下发生顺反异构，冠醚分子能与离子配位发生构象变化等等。轮烷和索烃是目前研究较多的两类分子[27-29]。轮烷由一个环状和一个棒状两部分组成，环可以以棒为轴进行旋转或沿棒的方向滑动，棒的两端带有位阻较大的集团以阻止环的脱落。当环停留于棒上引入的两个不同的位点时，就对应了两种不同的状态。索烃由两个环状分子套在一起组成，两环间可发生相对运动。在其中一个环上引入不同的位点，同样可以构成双稳态分子开关。还可以选择具有可逆氧化还原反应的分子改变开关的阈值。Schiffrin小组研究出一种此类分子开关[30]，当Bipy分子处于2价氧化状态时没有电流，开关处于关状态；当STM针尖施加一适当的电压时Bipy分子还原为1价状态，此时有较大电流通过三明治结构，开关处于开状态。

分子整流器：分子整流器的设想于1974年由Aviram和Ratner提出[1]。他们指出由有机电子给体和受体桥连而成的分子耦合在两个金属电极之间时，其I-V曲线与通常的电子整流器相类似。即一种在有机电子给体(D)和受体(A)之间有饱和键(σ桥)连接的非对称分子夹在两个电极之间，在合适的电压下，电子从A到D传输顺利，而从D到A的传输需要大得多的电压，从而可能具有整流效应。1993年，Ashwell等人利用LB膜技术以有机材料做成只有几个分子厚的薄层，只允许电流单方向流动，从实验上证明了这种整流器的本质来源于分子作用[31]。

分子器件的制作离不开一系列新技术的发展，其中主要包括：STM 技术、LB(Langmuir-Blodgett)膜技术、自组装技术、有机分子束外延技术。STM微细加工的物理过程有：通过力的作用、粒子束诱导效应、势垒扰动。STM能够对单个原子进行控制操作，可以剪裁分子乃至合成新的功能分子。LB 技术是一种人为控制特殊吸附的方法，它将具有脂肪链疏水基团的双亲分子溶于挥发性溶剂中，通过控制表面压，溶质分子在气/液界面形成二维排列的有序单分子膜即Langmuir膜(L膜)。再将单分子膜转移到固体基板上，可组建成单分子或多分子膜即LB膜。自组装技术(图1.1)是一种基于化学反应的特性吸附，是分子通过化学键相互作用自发吸附在固/液或气/固界面而形成的热力学稳定和能量最低的有序膜。它有利于形成有序的单层或多层超薄分子膜，并赋予其优良的物理化学性质，在分子级有序膜方面明显优于研究比较成熟的LB技术。有机分子外延(OMBE)技术，是在超高真空条件下生长有机或者半导体材料的技术。它的优点在于无需对材料进行修饰，外延层的厚度可控，基片及环境的清洁度可达到原子级，在沉积超薄膜的过程中能够原位实时地监控膜的结构生长情况。此外，广泛应用的还有：电场辅助组装技术、微流体技术、力学可控劈裂结技术、交叉导线隧穿结技术、纳米电极制作技术等等。五组：

针对二组的发言（对纳米机器人医生外部供电不合理）提出疑问：我查阅的资料中，2006年重庆研制出的纳米机器人就是外部充电且一次性的。它进入人体内可以拍摄影像、检查疾病，16小时左右电耗完，被人体排出。它可以代替医生做一些手术。当然，你们组所说的纳米机器人已比它高级，可以通过生物能等方式供电。但并不代表纳米机器人外部供电不合理。另外一位同学发言主要将“纳米碳酸钙的研究与应用”这个例子和同学们进行了分享：

首先，纳米碳酸钙的研发具有很大的实用性。我走访了研究所的一些叔叔阿姨，他们告诉我如果碳酸钙这种常见的化学物质能够细小到纳米级别，那么这种新型材料将可以广泛应用到塑料、纸张、油漆、涂料行业并表现出性能优异、强度大、节省原料等优良的特点，从而制造出更加精小耐用的材料，为要求不断提高的材料制造业注入新鲜的血液。

纳米碳酸钙本身还具有极大的经济效益。如果碳酸钙能够缩小到纳米级别，那么其售价将由原来的50元/吨上涨至3000元/吨，为企业创造出良好的经济效益，这也将很有可能成为一向很好的研究领域，并具有广阔的市场前景。

另外清华大学强湍流炭化工艺或北京化工大学超重力炭化法反应罐将能够很好地应用于纳米碳酸钙的开发和研制，这也进一步证明了纳米科技在中国已经有了很广泛的应用，这是一个非常好的现象，我在讨论课上也提出希望中国人能够将这条路执着的走下去，在科技领域中取得更大的成就，而不是永远让外国人独占纳米科技的龙头，这也是我们最美好的希望。

另外在讨论课上我也积极加入了小组的讨论活动，为小组的展示出谋划策，取得了不错的效果。在我们小组成员共同认真阅读费恩曼演说之后，我们从操作性、可视性两个方面将全文分成了三个层次，每个层次从纳米科技的优越性与可行性两个方面进行了概括和陈述。总的来说，费恩曼的演说从纳米字的书写到阅读，再到其应用以及原子的排列问题。

第三部分：总结发言

一组：

费曼演说给科学研究领域开启了一扇新的大门即纳米科技。费曼的许多构想在现在成为了现实，有的构想还需我们继续探索研究。不过，我个人对其中的一些想法的可行性上有些怀疑，比如由蒸发法缩小制造，感觉可行性很低，因为要制造的东西十分微小，对蒸镀的量和均匀程度要求都会比较高，才可以做出想要的元件，而想要用此种方法做出符合要求的元件感觉还是比较困难的。关于用物理方法去合成化学物质个人认为可行性也不是很高。因为各种化学物质的结合有着化学键的存在，直接用物理方法操纵原子进行合成可能会遇到各种问题，同时需要考虑各种力的作用，而且化学物质的作用也不仅仅是体现在几个分子上，而是需要大量分子在一起才有使用价值，用物理方法想要大量合成某种物质也是一个难题。纳米科技作为一个新生的研究领域需要投入更多的探索，在费曼构想的基础上不断去探索更底层的丰富，在原子甚至在原子之下的夸克层面进行更多的研究。同时，纳米科技作为一种科学技术必然有其消极的影响，因此，在探索研究过程中我们应科学理性地应用纳米技术，尽量减少其不良影响。二组：

假说中也有一些不是很赞同的东西。比如说在最后的部分费恩曼认为操控原子“可以做化学合成”，我并不是很赞同这种说法。首先，我也认同使用STM可以操控原子并进行拼接，应该说在适当的条件下进行几个原子的组合是没有什么问题的，但是这同时也是非常困难的。我们都知道原子间的结合成分子要有合理的取向并且要释放能量等，可以看出这需要比较苛刻的条件。但是如果我们用操控原子的方法来进行化学合成，那么我们就需要许许多多的分子，那个数量级（1mol=6*10^23）远非人力的合成甚至（我认为）机器的合成也是做不到的。所以我认为即使是特定的化学研究也不会使用这种方法来合成特定物质。三组：

费恩曼此次演讲的题目叫做《底层的丰富》。不可否认，微观世界确实有很多未知的东西等待我们去发掘。同时我们应该想到，费恩曼的设想还仅仅是停留在纳米级，而如今，我们已经发现有比原子更小的微粒夸克，也就是说，我们的研究可能向着更加微小、更加“底层”的方向深入。但是，我们也应该清醒地意识到，并不是所有的研究都是有意义的或者有益的。例如纳米技术的发展可能会使得人类的生活产生更多担忧，因为那些原来很细小很微不足道的东西都可能变成能要人命的机器人。同时，往细微处的探究很可能不是无止境的，而是有极限的。当种种局限性摆在眼前时，这个领域的发展就可能受制。不过，我们也不应该抱着太功利的想法去从事研究工作。正如费恩曼在演讲最后提出的：“But have some fun!”如果怀着兴趣去研究，而不是功利地时刻思考着研究的经济价值或者应用价值，那么我们就有理由相信，在“底层研究”的道路上，人类还能走得更远。四组：

1、费恩曼的演说对现代科学技术发展有很好的启示作用，演说中很多设想都具有实际操作的意义，我们应当以极大的热情投入对微观世界的研究。

2、也有人提出纳米技术的发展是弊大于利的，因为随着纳米技术的发展极有可能被恐怖分子利用如：制造某种只针对个人的毒药投放的水循环系统中就可以在不危害别人的情况下神不知鬼不觉地杀死特定人，或者可能引发伦理道德问题，人类对待科学技术的发展还是应当持审慎态度，时刻保持清醒的头脑意识到科学是把双刃剑。

3、纳米科技的发展远不如费恩曼预想的那样发展的非常迅速，而是相对而言以一种比较慢的方式前进，我们在对未来保持乐观的同时，应当理性对待科学技术的发展。五组：

纳米的说明文 篇7

二十多年来, 碳纳米管因优异的场发射性能受到了人们的极大关注[2]。其独特的几何结构, 高的场增强因子, 从而使碳纳米管跻身于理想场发射材料的候选人之列。如何进一步提高碳纳米管的场发射性能是近年来研究的焦点之一。除通过各种技术改变碳纳米管自身的特点之外 (例如直径大小、碳管之间的距离、缺陷度等) , 部分研究聚焦在如何通过复合提高碳纳米管的场增强因子 (分支碳纳米管等) [3], 另一部分聚焦在通过复合减少电子发射势垒 (氧化锌、氧化钡、氧化锶、氧化镁等材料) [4]。这些复合材料分别不同程度地提高了碳纳米管的发射电流密度和发射稳定性。

在本文中, 我们使用RF-PECVD技术合成了碳纳米管/分支碳纳米管的复合物, 并对此复合物的生长机理进行了探讨。

1 实验部分

为了生长碳纳米管/分支碳纳米管的复合物, 我们通过磁控溅射技术在硅片上沉积了约20nm厚Ti薄膜, 然后, 在Ti膜上镀了15nm厚的Co膜作为催化剂。铁纳米颗粒是通过气相传输过程涂覆在垂直排列的碳纳米管上。为了合成了分支碳纳米管, 首先, 取两端被厚钢板密封的陶瓷管, 其管径为6mm, 在两片钢板的中心位置分别钻一个小孔, 将高纯度的二茂铁 (0.01) 放在陶瓷管里面, 然后, 将陶瓷管的两端用两片薄的钢板封住, 用短而细小的铝线将薄的钢板牢牢地固定在陶瓷管上, 以防止二茂铁在升温过程中快速挥发。将事先沉积在硅片上的碳纳米管放在气流下端, 距离陶瓷管4mm处。随着温度的升高, 我们通过反应室的窗口可以看到铝线逐渐熔化, 在800℃附近, 我们发现两块薄钢板开始慢慢偏离陶瓷管两端, 此时, 二茂铁分解出来的铁原子将会在碳纳米管的管壁上快速聚集成铁的纳米小颗粒, 我们开启射频电源, 调节功率为230W, 基底温度保持在800℃, CH4、H2的流量比为15/80sccm, 沉积时间20min。随后, 系统在H2的气氛下冷却至室温, 我们得到了分支碳纳米管复合在碳纳米管上的复合体系。

我们用扫描电镜、透射电镜分别对样品进行了表征, 透射电镜样品的制备方法是用薄的刀片对硅片上的样品进行剥离, 然后, 将样品放在微栅网上进行测试。

2 结果与讨论

场发射测量仪主要结构包括阳极板 (导电玻璃) 、阴极 (样品) 和真空室, 阳极板和阴极之间距离为200μm, 用玻璃丝隔开。用无油涡轮分子泵将真空室的真空度抽到低于1.2×10-7Pa, 然后, 进行场发射测量。

图1 (a) 是碳纳米管/分支碳纳米管复合物的扫描电镜图, 从图中我们可以看出, 原碳纳米管的直径和长度分别约40nm和2μm。当碳纳米管管身被覆盖铁纳米颗粒后, 细小的碳纳米管将在铁颗粒处成核、生长。我们从图1 (a) 可以看出, 分支碳纳米管的直径依次是6nm, 这些分支碳纳米管分别出现在原碳纳米管的表面和尖端。图1 (b) 是图1 (a) 的透射电镜图, 从图中可以清晰的看出, 分支碳纳米管长在管身上, 直径大约为6nm。随着甲烷气体的通入, 等离子体中大量的碳氢活性基团将在催化剂铁颗粒的表面发生裂解反应, 裂解出来的碳原子将溶解到纳米铁颗粒中, 在其中溶解并扩散, 当达到过饱和时将析出、生长出分支碳纳米管[5,6]。在以往的试验中, 氢源、充足的碳源、催化剂是生长碳纳米管的要素[7], 在实验中我们发现氢气/甲烷的比例是很高的, 所以氢离子将会严重地刻蚀分支碳纳米管, 阻碍其快速生长, 但是, 我们仍然成功地合成了分支碳纳米管, 其中的原因可能是小尺寸的铁纳米颗粒具有很高的催化活性。

图1 (a) - (b) 分别是碳纳米管/分支碳纳米管的复合物, 其分支碳管直径分别为6 nm的扫描电镜图; (b) 是图 (a) 中的分支碳管的透射电镜图, 箭头标示的部分为分支碳管。

3 结论

我们利用PECVD技术合成了碳纳米管/分支碳纳米管的复合物, 催化剂的催化活性、温度、氢气量对其生长过程起关键作用。树状碳纳米管在场发射应用方面有潜在的应用前。

摘要：碳纳米管因独特的物理、化学性能、小曲率半径、高的热稳定性、高电导率而受到了人们的极大关注[1]。重要的是, 碳纳米管在场发射器件中是最有应用前景的材料之一, 为了提高场发射性能, 科研工作者在碳纳米管复合物方面进行了大量的研究, 目的是制备具有良好场发射性能的材料。在本文中, 我们使用RF-PECVD技术合成了碳纳米管/分支碳纳米管的复合物。通过改变二茂铁的含量来控制碳纳米管/分支碳纳米管的复合物中分支小管的直径, 并研究了其生长过程。

关键词：碳纳米管,等离子体增强化学气相沉积,分支碳纳米管

参考文献

[1]H.J.Kim, I.T.Han, P.Y.Jun, J.M.Kim, J.B.Park, B.K.Kim, N.S.Lee, Synthesis of hybrid multiwall carbon nanotubes and their enhanced field emission properties[J].Chem.Phys.Lett., 2004, 396:6.

[2]J.Kim, I.T.Han, P.Y.Jun, J.M.Kim, J.B.Park, B.K.Kim, N.S.Lee, Synthesis of hybrid multiwall carbon nanotubes and their enhanced field emission properties[J].Chem.Phys.Lett., 2004, 396:6.

[3]H.Yu, Z.Li, G.Luo, F.Wei, Growth of branch carbon nanotubes on carbon nanotubes as support[J].Diam.Relat.Mater., 2006, 15:1447.

[4]C.Liu, K.S.Kim, J.Baek, Y.Cho, S.Han, S.Kim, N.Min, Y.Choi, J.Kim, C.Lee, Improved field emission properties of double-walled carbon nanotubes decorated with Ru nanoparticles[J].Carbon, 2009, 47:1158.

[5]W.Z.Li, S.S.Xie, L.X.Qian, B.H.Chang, B.S.Zou, W.Y.Zhou, Largescale synthesis of aligned carbon nanotubes[J].Science, 1996, 274:1701.

[6]M.Meyyappan, L.Delzeit, A.Cassell, D.Hash, Carbon Nanotube Growth by PECVD:A Review[J].Plasma Sources Sci.Technol., 2003, 12:205.

纳米,纳米,大家都爱你 篇8

南北高校各有优势

2011年，北京科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、苏州大学和南京理工大学五所高校开始招收纳米材料与技术专业本科生。五所大学中，北京科技大学、北京航空航天大学和大连理工大学三所北方高校在材料科学上属传统名校，而南方院校苏州大学和南京理工大学把纳米材料成果产业化，形成了自己的特点。

北方三所高校算是材料科学与工程领域传统名校，值得注意的是，它们却均未设置专门的纳米材料研究机构，更多的是依托原有的强势学科，在传统材料研究领域引入纳米科技，寻求突破。

北京科技大学

北京科技大学原名北京钢铁学院，曾被誉为“钢铁摇篮”，其材料科学研究侧重点是金属材料。除了材料学院这个重点学院外，从事材料科学研究的还有新金属国家重点实验室、高效轧制国家工程研究中心、国家材料服役安全科学中心等机构，侧重点也不局限于金属材料，在无机非金属、高分子、生物医药材料等方面亦有建树。

目前，北科大纳米材料课题组主要研究纳米材料制备与表征、纳米材料改性、功能纳米材料等方面。此外，亦有部分老师研究纳米加工、纳米组装、纳米器件等应用方向。

北京航空航天大学

与北科大不同，北航材料学院在北航不属于重点学院，规模较小，师资力量仅百来人，这决定了北航材料学院的研究方向不会太广。作为航天航空院校，北航材料学院也有自己的优势，正在筹建的航空科学与技术国家实验室（航空领域最高级别实验室），它的侧重点在金属材料、树脂基复合材料及失效分析、先进结构材料、新型功能材料等方面。

在纳米材料上，北航材料学院重点关注纳米器件和纳米涂层。材料学院的纳米材料研究发展趋势可能是纳米技术在航天航空领域的应用。

大连理工大学

大连理工大学的材料学院在金属材料、材料加工方面实力强，基于大连的地理位置，材料学院还开设了五年制金属材料工程日语强化班。不过，纳米材料与技术专业并非隶属于材料能源学部，而是化工与环境学部。因而，大连理工大学的纳米材料研究偏化工类，包括纳米粒子合成化学技术、无机纳米功能材料、纳米复合材料等方向。纳米材料与技术专业开设的专业课中，亦有化工原理、基础化学、材料化学等化工类课程。可以说，这是大连理工大学纳米材料与技术专业的一大特色。

与北方三所高校相比，苏州大学和南京理工大学纳米材料与技术专业的发展方向截然不同。两所南方高校均成立多个纳米材料研发机构，在研究方向上，两所高校侧重于纳米材料器件应用，尝试产业化。这些特点可能与江浙一带出现纳米高新技术企业有关。

苏州大学

苏州大学没有材料科学与工程学院，而是材料与化工学部，研究偏向化工，在无机非金属、高分子材料方面实力不错。纳米材料与技术专业并没有开设在材料与化工学部，而是2010年成立的纳米科学技术学院。除了纳米科学技术学院，苏州大学研究纳米材料的机构还有2008年成立的苏州大学功能纳米与软物质研究院、2011年成立的苏州大学-滑铁卢大学苏州纳米科技研究院。其中，以中科院院士李述汤教授领衔组建的功能纳米与软物质研究院已初具规模，它以功能纳米材料和软物质为研究对象，侧重于功能纳米材料与器件、有机光电材料与器件、纳米生物医学技术等，寻求在纳米器件以及新能源、环保、医用等领域的应用。

南京理工大学

南京理工大学由军工学院演变发展而来，其材料科学与工程学院的材料学研究侧重于金属材料及复合材料。不过，南理工是国内最早开展纳米材料与技术研究的大学之一，正筹建纳米结构研究中心，研究侧重点是与纳米结构材料相关的分析、材料力学、电化学性能评估等。由南理工化工系和南京部分企业共同支持的南京市高聚物纳米复合材料工程技术中心，研究侧重点是纳米材料制备、应用、纳米催化聚合反应、纳米复合材料，该中心已与江苏部分纳米企业开展纳米技术产业化合作。此外，南理工还共建了金属纳米材料与技术联合实验室。

其他高校纳米特色

上海交通大学

上海交通大学材料科学与工程学院在各类相关排名中居首，教职工200多人，研究侧重点包括金属材料、复合材料、塑性成形、轻合金精密成型等，在中国是材料科学与工程学子公认的梦想学府。其材料学院也涉及纳米材料，比如，复合材料研究所部分老师从事纳米复合材料研究，微电子材料与技术研究所从事纳米电子材料研究。此外，上海交通大学还成立了微纳科学技术研究院，研究方向为纳米生物医学、纳米电子学与器件。生物医药工程学院也开展纳米材料的可控合成与制备、纳米生物材料等方面的研究。

清华大学

与北京航空航天大学相似，清华大学材料科学与工程系是学校名气大于院系实力，每年有数百人争夺材料系不足30个研究生名额。材料系建有新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，研究侧重点以陶瓷材料为主，同时涉及磁性材料、复合材料、电极材料和核材料。在纳米材料方面，清华材料系主要研究纳米材料结构、纳米材料合成和微纳米颗粒等。2010年，清华大学成立了微纳米力学与多学科交叉创新研究中心，主要研究微纳米器件、纳米复合材料在电能存储上应用和微纳米设备研发等。

北京大学

北大材料科学与工程系成立于2005年，教职工10余人，成立之初就把材料科学与纳米技术结合起来，欲在纳米材料与微纳器件方面有所突破。此外，北大成立了纳米化学研究中心，教职工7人直博生却达45人，主要研究领域包括低维新材料与纳米器件、纳米领域的基本物理化学问题。

西北工业大学

西工大是西部材料科学与工程实力最强的院校，其材料学院师资队伍近200人，有凝固技术国家重点实验室和超高温复合材料国防科技重点实验室。因此，其研究侧重点在凝固，复合材料和金属材料的实力亦不俗。在纳米材料方面，西工大成立了微/纳米系统研究中心，致力于航空航天微系统技术、微纳器件设计制造技术、微纳功能结构技术。总之，西工大的纳米材料研究可能集中于纳米器件在航天、航空、航海方面的应用。

留学两大国

纳米技术是交叉学科，包括纳米科技、物理、化学、数学、分子生物学等课程。报考纳米专业或方向的研究生在本科一般学的是材料学、材料物理与化学、凝聚态物理、物理化学等。就留学而言，由于纳米材料处于基础研究阶段，容易发表论文；各个国家在纳米材料方面投入大量资金，使得科研经费相对充足，相比于其他专业容易申请奖学金。这两点决定了留学攻读纳米技术专业研究生相对容易。

2000年，美国白宫发布国家纳米技术计划，美国的纳米技术得到飞速发展。总体上看，美国的纳米技术已经处在纳米技术实用化阶段，而其他各国仍处在纳米技术的基础研究阶段。美国各大高校也争相进入纳米材料各个研究领域——

实力强劲的麻省理工学院在太阳能存储、航空材料、燃料电池薄膜、封装材料耐磨织物和生物医疗设备领域的碳纳米管、聚合纳米复合材料等方面成果显著。

加州大学伯克利分校注重于纳米材料在能源、药物、环境等方面的应用，已卓有成效。

哈佛大学则侧重在生物纳米科技，即生物学、工程学与纳米科学的交叉领域。

康奈尔大学已经在纳米级电子机械设备、碳纳米管应用电池、纳米纤维等方面获得突破。

斯坦福大学重在纳米晶的光学性能、输运性能和生物应用，以及纳米传感器、纳米图形技术等。

普渡大学的纳米电子学、纳米光子学、计算纳米技术，尤其是计算纳米技术全球领先。

纽约州立大学奥尔巴尼分校专注于纳米工程、纳米生物科学，其纳米技术研究中心是全球该领域最先进的研究机构。

莱斯大学在纳米碳材料领域成果显著，在学校的研究人员中，纳米材料研究人员的比重约为四分之一，是美国纳米材料研究人员最多的大学之一。

此外，美国有很多研究纳米技术的实验室，它们比较愿意招中国大学生，这一点也值得注意。

日本算是最早开展纳米技术基础及应用研究的国家，早在1981年，日本政府就建立了纳米技术扶持计划。美国公布国家纳米技术计划前，曾派人去日本做调查。日本纳米技术的研发特点是企业界是主力军，它们试图将纳米技术融入到产业中。比如，日本企业纷纷斥巨资建纳米技术研究机构，同时建立纳米材料分厂实现产业化。此外，企业与大学、科研院所合作，开发纳米技术。比如，富士通和德国慕尼黑大学合作，三菱公司和日本京都大学合作。

与美国在纳米技术基础研究和生物工程技术领域领先不同，日本在精细元器件及材料的制造方面独占鳌头，日本对纳米材料研究的投入不断加大，也使得去日本读纳米专业是一个不错的选择。

Tips：何去何从

纳米材料专业毕业生有三大去处。选择留学深造或进高校、研究院从事研发；进入纳米材料行业企业；进入传统材料企业。

目前，高校及研究院是吸纳纳米材料人才的主要场所。以国家纳米中心、中科院苏州纳米所为主，中科院下属研究所需求纳米材料人才也比较可观。总体来说，纳米材料人才在高校和研究院的分布呈现两个区域——以北京为中心,包括中科院下众多研究所及各大高校；以上海为中心,分布在江浙一带的研究所和高校。此外，广州深圳为代表的珠江三角洲也有需求。

中国的纳米材料行业处在将实验室产品市场化、商品化的阶段，分为两种情况。研制与生产纳米粉体、纳米液体的企业相对成熟，规模大。研发生产纳米新能源材料、水处理纳米材料、LED光源材料、生物医药纳米器件、纳米电子器件、太阳能光伏电池、锂离子电池的企业规模小，工作人员一般50人以下。这些企业大多数是自主创业，把自己的研究成果产品化。以后，第二类企业将会越来越受宠。