![[NSFC]功能导向大面积、有序纳米结构可控制备及应用基本科学问题研究](https://img.doczj.com/img0d/11kbsf2wmnhyyf2kg49pyxfsig5qnap9-d1.webp)
![[NSFC]功能导向大面积、有序纳米结构可控制备及应用基本科学问题研究](https://img.doczj.com/img0d/11kbsf2wmnhyyf2kg49pyxfsig5qnap9-62.webp)
项目名称：
功能导向大面积、有序纳米结构可控制
备和应用基本科学问题研究
首席科学
家：xxx
起止年限：2011.1 至2015.8
依托部
门：
xxx
二、预期目标
（一）本项目的总体目标：
本建议根据国家中长期发展规划，在上期项目研究工作的基础上，着眼于大面积、高有序纳米结构和材料制备的重大基础科学问题，结合国际上该领域发展趋势和我国的研究积累和重大战略需求，旨在发展纳米材料大面积、高有序生长方法学，揭示材料结构与性能的关系及其变化规律，特别注重结构和性能的调控以及功能导向大面积纳米阵列的构建和多功能集成，实现材料应用的突破和跨越。争取在具有特定功能的大面积、高有序共轭有机、有机/无机分子体系纳米材料和结构的组装及其相关技术方面取得一些有影响和自主知识产权的成果，对有机纳米材料关键功能单元的设计、合成和功能调控规律加深认识，揭示分子、超分子各向异性相互作用对有机低维纳米结构形成的影响规律，对功能分子体系纳米结构材料的生长机理、自组装过程以及动力学有更深层次的认识，实现高有序有机纳米材料的可控制备和大面积自组装生长。在大面积、高性能有序阵列结构与器件的制备方面取得创新性的突破。突出新概念、新思想，在基于功能纳米材料的新概念器件、等方面取得一批具有广泛影响和自主知识产权的成果；在纳米器件的界面科学与工程、大面积纳米器件的构筑、组装方法，纳米器件的互连、集成、纳米电路的构筑方面取得突破，促进我国纳米电子学的发展。
（二）五年预期目标: 通过本项目的实施，实现有机纳米结构形貌、尺寸、维数和性能的调控以及大面积、高有序的自组装生长方法学与机理的建立。发展大面积纳米结构材料直接在光、电、生物和信息技
术中的应用，基本实现大面积器件的构建和集成以及材料应用的突破
和跨越。提升我国在该领域的自主创新和发展核心技术的能力，取得一批具有原创性的重要科学成果。形成一支在国际上有影响的研究队伍，培养一批高水平的研究人才。在项目实施的5年内，达到如下目标：
1.继续人工类石墨烯纳米带有机功能分子的合成，实现具有独特光电性能的多种类石墨烯纳米带类有机功能分子的高效合成和宏量制备。达到克量级的制备；实现电活性，光活性的多类特定结构和功能有机共轭分子的大量合成，形成功能性的有机纳米结构，实现多种高性能有机半导体分子大尺寸晶体和大面积晶态薄膜的可控制备，获得3－5类具有高效光、电和光电转换性能的材料。
2.在有机、有机/无机功能分子体系聚集态多层次和多尺度上研究其纳米结构和性能的关系，发展定向、维数可控、大面积、高有序自组装生长的关键技术，建立具有自己特色的高效生长大面积、高有序有机、有机/无机功能纳米结构的机理和关键技术。获得2－3项具有自主知识产权大面积、高性能的有机纳米阵列生长技术和1－2项新结构半导体材料有序晶态薄膜大面积组装技术。为功能导向大面积、有序纳米结构的可控制备奠定坚实的材料基础，实现这些材料在高技术发展中关键技术的应用。
3.纳米器件与制造是纳米科技中的前沿和核心研究领域，能够有力推动纳
米材料、纳米加工、纳米检测、纳米物理等其他纳米科学分支
的迅速发展。实现大面积、高性能有序纳米阵列结构在在光电和信息器件中的应用是本项目的重要目标。在项目执行期间实现高性能的场效应晶体管为驱动的相关器件的应用，特别是制备基于有机场效应晶体管单比特与多比特存储器件应有方面。实现2－3类核心电路，如倒相器、环振荡器
和存储器件的构建；在新结构光电器件等方面获得突破性进展，提出1－2具有自主知识产权的储能应用的器件。
4.获得具有多重响应的，特别是对光电敏感的纳米结构器件，研究这些响应对纳米器件的分离、协同效应，力争实现这些新概念、新结构、多功能器件的应用，实现纳米器件的互连与集成和纳米电路的构筑，制备2－3类大面积、多功能器件应用和纳米电路的构筑。
5.形成系列有自主知识产权的专利技术、发表系列高质量有影响的研究论文，每年发表论文50篇以上（影响因子大于
6.0的8篇以上，大于3.0的30篇以上），加强优秀青年人才和有创新力团体的培养，形成一支高水平、在国际上有影响、有竞争力的研究队伍。
三、研究方案
（一）学术思路：
本研究围绕功能导向大面积、有序纳米结构的可控制备和应用基 本科学问题研究而展开，从功能导向的高有序有机纳米材料的构筑方 法、大尺寸高有序功能纳米材料的自组装生长机理和性能调控、 大面 积纳米结构材料在光电和信息器件中的应用以及纳米器件的关键科 学问题研究等几个方面入手开展研究。功能导向的高有序有机纳米材 料的构筑是整体研究工作的基础，而大尺寸高有序功能纳米材料的自 组装生长机理和性能调控是研究工作的关键， 贯穿于整个项目研究过 程中，是整个项目的桥梁；大面积纳米结构材料在光电和信息器件中 的应用是整体研究工作的集成；纳米器件的关键科学问题研究主要是 有效克服器件组装和集成中的关键问题。这几方面的研究相互联系， 相互交叉，整个方案可以图示如下：
总体研究方案突出体现: 功能导向分子材
寸有序纳
有
材料的自组装方
学 和性能调控
料设计、合 题和技术 材料在光电和信
纳米材料导论复习题(2016) 一、填空： 1.纳米尺度是指 2.纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质的科学 3.纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行的技术 4.当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称为 5.一维纳米材料中电子在个方向受到约束，仅能在个方向自由运动，即电子在 个方向的能量已量子化一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为 6.1997年以前关于Au、Cu、Pd纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因是 7.纳米材料热力学上的不稳定性表现在和两个方面 8.纳米材料具有高比例的内界面，包括、等 9.根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为： 10.隧穿过程发生的条件为. 11.磁性液体由三部分组成：、和 12.随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向方向移动，即 13.光致发光指在照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程仅在激发过程中发射的光为在激发停止后还继续发射一定时间的光为 14.根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：、和 15.STM成像的两种模式是和. 二、简答题：（每题5分，总共45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些？ 2、纳米材料的分类？ 3、纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别？ 4、简述PVD制粉原理 5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点？ 6、请分别从能带变化和晶体结构来说明蓝移现象
7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料，即三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料，大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类；纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望 5、纳米材料有哪4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应 答：小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应 表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应 量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料
“纳米材料”—开启微观世界之门 1.纳米材料及纳米技术 纳米技术界定为：在1nm～100nm尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性，通过直接操纵原子、分子或原子团和分子团使其形成所需要的物质的新技术。 纳米材料(nanometer material)是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。2.纳米材料的发展 人类对物质的认识分为两个层次：一个是宏观，另一个是微观。人们对宏观物质的研究已经很深人，研究的历史也较悠久。对于微观物质的研究，到20世纪60年代出现了团簇科学，成为凝聚态物理研究的热点。在团簇物理研究中，人们在团簇和亚微米体系之间又发现了一个十分令人注目的新体系，即纳米体系。这个体系通常研究的范畴为1～100nm，其中典型的代表是纳米粒子。由于纳米粒子的尺寸小、比表面积大和量子尺寸效应使其具有不同于常规固体的新特性，而成为材料科学、物理学和化学等学科的前沿焦点。 1959年著名的美国物理学家理查德?费曼（Richard Feynman）在美国物理学会会议上做了题为“在底部有很多空间”的演讲，预言说：“我不怀疑，如果我们对物质微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物质得到大量的可能的特性。”虽然没有使用“纳米”这个词，但他实际上介绍了纳米技术的基本概念。1974年，日本教授谷口纪男（Norio Taniguchi）在一篇题为：“论纳米技术的基本概念“的科技论文中给出了新的名词——纳米（Nano）。 1981年格尔德?宾宁（Gerd Binnig）和海因里希?罗雷尔Heinrich Rohrer 发明了扫描隧道显微镜，它使科学家第一次可以观察并操纵单个原子。 1984年Gleiter 首次采用气体冷凝的方法，成功地制备了Fe纳米粉。随后，美国、西德和日本先后研制成纳米级粉体及块体材料。 1985年赖斯大学的研究人员发现了富勒烯（fullerenes）（更为人熟知的名称是“布基球（buckyballs），由著名未来学家，多面网格球顶的发明人巴克明斯特?富勒（R. Buckminster Fuller）命名，它可以被用来制造碳纳米管，是如今使
选择题6题18分，填空题6题24分，名词解释或问答3题18分，简答题2题20分，论述题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增大 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℃左右 8、DNA的直径约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-science 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 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
苏州大学信息光学工程研究所研究情况介绍 苏州苏大维格光电科技股份有限公司（SVG Optronics）是在苏州大学信息光学工程研究所的基础上组建的企业，是苏州大学的下属企业。即将于2010年10正式登陆创业板。 维格光电科技股份有限公司（SVG Optronics）作为世界上“干涉光刻”、“卷对卷纳米压印”技术的领先者，致力于微纳光学结构制造设备的生产、行业应用以及激光直写光刻技术的研发。产品应用领域包括: 高级印刷包装、微光学应用、Displays、光学防伪、微米与纳米技术、MEMS 以及许多相关领域。 我公司现已发展成为集研发和制造并举的基于干涉光刻、精密图形化直写、微纳结构压印方面的领军型企业。拥有行业最先进的研发条件、生产设施和一流的人才团队。在微纳光学应用做出开创性工作：在定制化镭射薄膜材料、高端光学防伪器件、微纳光学制造设备和激光干涉光刻设备方面，形成规模化制造能力，成为中国具有自主知识产权的创新企业。 我公司的客户包括了全球以微米与纳米技术为研究方向的科技公司，以及在电子、防伪、信息技术和高档印刷包装方面最前沿的企业。 苏州苏大维格光电科技股份有限公司（SVG Optronics）是中国从事微纳光学制造、激光图像与全息包装、微光学薄膜产业化领域的技术领先性公司，也是中国规模最大的“定制化镭射转移材料”研发者和制造商。拥有自主研发的激光干涉制版系统，掩膜制造设备、精密电铸制版系统，精密镭射图形模压，薄膜PMMA 涂层涂布，薄膜真空镀膜（金属化、介质），UV 纳米压印系统和激光转移（复合）纸张的设备。目前，建成的定制化微结构光学薄膜的产能（1500 万平方米/月），通过ISO9001：2000 质量管理体系认证。 产品与业务领域： 1、新型镭射转移材料（膜、纸）规模化与市场推广。 ?定制化镭射薄膜（转移、烫金） ?无缝镭射与光学转移薄膜 ?微纳光学薄膜 2、光学防伪：中国高端安全防伪解决方案提供者。 ?法律证卡系统 ?交通安全系统 ?金融安全系统 3、微纳光学在先进显示与照明：具有表面微纳结构制造设备等完整研发、设计、打样和规模生产。 ?微透镜阵列器件 ?导光薄膜 ?微光学器件 ?LED 照明 4、微纳光学制造装备：自主研发“大型激光制版设备”“高速紫外激光干涉光刻设备”“DMD 并行激光直写系统”“纳米压印设备”拥有行业领先水平的紫外激光光刻/刻蚀设备（自主研发），幅面可达700mmx1000mm。具有检测精密图形微结构的检测条件。 ?图形化制造 ?微纳压印 ?LIGA 维旺科技属于维格光电科技控股的子公司，专注于手机与平板显示关键光学薄膜和材料
纳米科学技术概论 2016年4月27日 纳米科技的作用 纳米科技英文名称是nanotechnology，是指能操作细小到0.1～100nm物件的一类新发展的高技术。目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学
科交叉性质的科学和技术。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料；纳米器件；纳米尺度的检测与表征。从20世纪纳米科技的兴起，几十年来已 得到飞速发展，进入21世纪更是全球形成了世界性的纳米 科技热潮，纳米科技领域的新发现与新成果层出不穷。于此同时，在生活的的各个方面已出现数不胜数的应用，掀起了信息，材料，能源，环境，医疗，卫生，生物与农业等领域的产业革命，对社会科学技术的发展以及人类生活产生了重要意义。 任何一门学科如果只注重于理论是不会得到很大发展的，而纳米技术所以能得到飞速发展是因为在我们生活中得到了广泛的应用。第一，在纳米电子和计算机技术领域的应用。微电子的发展改变了现代人的生活，计算机的运算速度几乎是每两年翻一番。纳米结构下的微处理器的效率将提高一万倍。未来的方向是把微电子技术和纳米技术有机结合起来。第二，在纳米材料领域的应用。在纳米尺度上控制构成材料的基本单元的结构和成分，再组装成具有独特性质与功能的大结构，这将从根本上改变材料和器件的制造方法；以新原理和新结构在纳米层次上制备特定性质的材料或自 然界中不存在的材料，生物材料和仿生材料，实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。第三，在生物工程技术领域的应用。纳米材料在生物医学材料中占有重要位置，自
导论 一、科学的四个特征：1.是放映客观食物和规律的知识和知识体系；2.是探索客观事物及其规律 的活动；3.是一种社会建制；4.是一种知识形态的生产力。 二、技术的定义：是人类对自然和社会进行有目的的改造和控制活动。 特征：1.既具有自然属性又具有社会属性；2.具有工具性与价值负载性；3.功能具有两面性。 三、科学与技术的关系：科学与技术存在密切的联系，同时，科学与技术既具有一些共同特征， 又有显著的差别。相同点：科学与技术都是人类的理性创造活动及其成果，都放映了人对自然的对象性关系，都属于历史的、发展的范畴。不同点：技术是一种广义的知识体系，与科学具有不同的知识结构和行为特征；科学更多地体现者人对于自然的认知和理解，更侧重于认识自然，技术更多地反映者人对自然的改造和控制，更侧重于为了特殊的目的而改造自然。随着发展，近代科学和技术加快了融合的速度，出现“一体化”特点。 四、列举中国古代科技成就的5个领域的每一个中两个提出成就：1.数学：在公元前14世纪商 朝使用十进位制；公元5世纪初，祖冲之父子算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间，保持了千年之久。2.天文：中国人提出了一种早期的无限宇宙概念；中国人发展了数值计算天文学和星表。3.地学：《水经式》出于唐代，是我国第一部国家级水法；《山海经》由《山经》、《海经》和《大荒经》三部分组成，其中《山经》成书最早，科学价值最大，是我国现存最早的地理著作。4.农学：在春秋战国时期开始使用铁农具和牛耕；宋朝秦观著《蚕书》，是中国保存下来最早的蚕桑业专著。5.医学：《黄帝内经》是最早的医学经典；《神农本草经》是中国最早的药物学专著。 第一章近代自然科学的初步发展 一、近代自然科学初步发展在14-15世纪，地点是欧洲。 二、近代自然科学初步发展的原因：文艺复兴的思想解放；宗教改革；手工业发展；航海；东 西方交流。 三、地心说强调以地球为中心，日心说强调以太阳为中心。
1.纳米科学与技术（Nano-ST）是研究由尺寸在0.1～100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。 2.1纳米(nm)=10-3微米(μm)=10-6毫米(mm)=10-9米(m)=10埃 3.纳米材料的定义 指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。 4.纳米材料的分类：纳米材料的基本单元按维数（结构）可以分为三类：(1)零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇、人造超原子、纳米尺寸的孔洞等；(2)一维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；(3)二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等．因为这些单元往往具有量子性质，所以零维、一维和二维基本单元又分别有量子点、量子线和量子阱之称。按组成分类 金属纳米材料，无机非金属纳米材料，有机和高分子纳米材料，复合纳米材料；根据化学成分，纳米材料可分为纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷和纳米高分子。 5.纳米材料的特点： （1）至少有一维处于0.1～100nm； （2）因具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、或宏观量子隧道效应等引起光学、热学、电学、磁学、力学、化学等性质发生十分显著的变化。否则，不能称之为纳米材料 6.自然界的纳米技术 ★人体和兽类的牙齿 ★海洋中的生命粒子 ★蜜蜂的―罗盘‖－腹部的磁性纳米粒子 ★螃蟹的横行－磁性粒子―指南针‖定位作用的紊乱 ★海龟在大西洋的巡航－头部磁性粒子的导航 ★荷花出污泥而不染等 7.为什么会有这种“荷叶效应”？ ●用传统的化学分子极性理论來解释，不仅解释不通，恰恰是相反。 ●从机械学的粗糙度、光洁度角度來解释也不行，因为它的表面光洁度根本达不到机 械学意义上的光洁度（粗糙度），用手触摸就可以感到它的粗糙程度。 原來在荷叶叶面上存在着非常复杂的多种纳米和微米级的超微结构。 蜡质结晶＋细微结构→荷叶效应 在超高解析度电子显微镜下可以清晰看到：在荷叶叶面上布满着一個挨一個隆起的“小山包”在山包上面長滿絨毛，在“山包”頂則又長出一個個饅頭狀的“碉堡”凸頂。因此，在―乳突‖间的凹陷部份充滿著空氣，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上―乳突‖的凸頂形成几个点接触。雨点在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滚动中吸附灰尘，並滾出叶面，这就是―荷叶效应‖能自洁叶面的奧妙所在。再加上叶片表面的细微结构之助，使水与叶面的面积更小而接觸角变大， 因此加強了疏水性，同時也降低污染顆粒对叶面的附着力。 8.第一次工业革命——毫米时代，第二次工业革命——毫米时代，第三次工业革命——微米时代，第四次工业革命——即将到来的纳米时代 9.宏观：大尺度，发明了望远镜，探索宇宙起源与进化。 微观：小尺度，发明了显微镜、粒子加速器，探索物质结构。 介观：原子分子层次，才是和人类自身关系最密切的。 10.纳米技术与微电子技术的主要区别是： 纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是利用电子的粒子性来工作的。 11.人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。 12.制造纳米产品的技术路线可分为两种： “自上而下” (top down)：是指通过微加工或固态技术, 不断在尺寸上将人类创造的功能产
纳米科学技术概述 一、历史背景 在20世纪90年代的科技报刊上，经常出现“纳米材料”和“纳米技术”这种名词。什么是“纳米材料”呢？通俗一点说，就是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。1纳米为10亿分之一米，用肉眼根本看不见。但用纳米颗粒组成的材料却具有许多特异性能。因此，科学家又把它们称为“超微粒”材料和“21世纪新材料”。而纳米材料并非完全是最近才出现的。最原始的纳米材料在我国公元前12世纪就出现了，那就是中国的文房四宝之──墨，墨中的重要成分是烟。实际上，烟是由许多超微粒炭黑形成的，而制造烟和墨的过程中就包含了所谓的纳米技术。 1984年，一位德国科学家格莱特（Gleiter）把一些极其细微的肉眼看不见的金属粉末用一种特殊的方法压制成一个小金属块，并对这个小金属块的内部结构和性能做了详细的研究。结果发现这种金属竟然呈现出许多不可思议的特异的金属性能和内部结构。他制出的这种材料的特殊性在于，一般的物理概念认为晶体的有序排列为物质的主体，而其中的缺陷、杂质是次要的，要尽力除去。格莱特把物质碾成极小微粒再组合起来，实际上是把界面上的缺陷作为物质的主体，由微小颗粒压制成的金属块是一种双组元材料，有晶态组元和界面组元，界面组元占50％，在晶态组元中原子仍为
原来的有序排列，而在界面组元中，界面存在大量缺陷，原子的排列顺序发生变化，当把双组元材料制到纳米级时，这种特殊结构的物质就构成了纳米材料，由此开始了对纳米材料及纳米科学技术的研究。 1987年，德国和美国同时报道制备成功二氧化钛纳米陶瓷（颗粒大小为12纳米），这种陶瓷比单晶体和粗晶体的二氧化钛陶瓷的变形性能和韧性好得多。例如，纳米陶瓷在180℃下能经受弯曲变形而不产生裂纹，纳米陶瓷零件即使开始时带有裂纹，在经受一定程度的弯曲变形后，裂纹也不会扩大。1989年，美国商用机器公司（IBM）的科学家用80年代才发明的扫描隧道显微镜（STM）移动氙原子，用它们拼成IBM 三个字母，接着又用48个铁原子排列组成了汉字“原子“两字。1990年，首届纳米科学技术大会在美国成功举行，标志着一个把微观基础理论与当代高科技紧密结合的新型学科 ──纳米科学技术正式诞生了。1991年，IBM的科学家制成了速度达每秒200亿次的氙原子开关。2019年，IBM设在苏黎世的研究所又研制出世界上最小的“算盘”，这种“算盘”的算珠只有纳米级大小，由著名的“碳”巴基球C60制成。 二、发展现状 纳米技术的发展现状十分乐观，世界各国纷纷制定发展纳米科学技术的战略，纳米科技成为世界科技竞争的一个热点领
高分子科学有机高分子材料 年姓名单位姓名单位 1994何天白中国科学院长春应用化学研究所 1995郭其鹏中国科学技术大学 1996杨玉良复旦大学许家瑞中山大学 瞿金平华南理工大学 吴奇中国科学技术大学 1997张希吉林大学章明秋中山大学 王利祥中国科学院长春应用化学研究所 童真华南理工大学 1998丁建东复旦大学孙玉山中国纺织科学研究院 安立佳中国科学院长春应用化学研究所1999黄勇中国科学院广州化学研究所王晓工清华大学 杨柏吉林大学杨士勇中国科学院化学研究所 傅强四川大学 2000闫东航中国科学院长春应用化学研究所张其锦中国科学技术大学陈尔强北京大学夏延致青岛大学 杨万泰北京化工大学 2001马於光吉林大学邹德春北京大学 韩艳春中国科学院长春应用化学研究所 郑强浙江大学 赵兴中武汉大学 2002王献红中国科学院长春应用化学研究所石高全清华大学 薄志山中国科学院化学研究所陈红征浙江大学 王悦吉林大学 2003李林中国科学院化学研究所邱勇清华大学 宛新华北京大学陶绪堂山东大学 马东阁中国科学院长春应用化学研究所 杨振忠中国科学院化学研究所 2004闫寿科中国科学院化学研究所刘世勇中国科学技术大学武培怡复旦大学徐坚中国科学院化学研究所 高长有浙江大学 陈学思中国科学院长春应用化学研究所2005邵正中复旦大学王玉忠四川大学 耿延侯中国科学院长春应用化学研究所汪长春复旦大学 粱好均中国科学技术大学唐涛中国科学院长春应用化学研究所 李悦生中国科学院长春应用化学研究所2006陈永明中国科学院化学研究所徐志康浙江大学 邱枫复旦大学宋延林中国科学院化学研究所 吕小兵大连理工大学史林启南开大学 蒋锡群南京大学
《纳米材料导论》复习题2013.12 第一章 1、纳米材料有哪些危害性？ 答：纳米技术对生物的危害性：1）在常态下对动植物体友好的金，在纳米态下则有剧毒；2）小于100nm的物质进入动物体内后，会在大脑和中枢神经富集，从而影响动物的正常生存；3）纳米微粒可以穿过人体皮肤，直接破坏人体的组织及血液循环。 纳米技术对环境的危害性：美国研究人员证明，足球烯分子会限制土壤细菌的生长，而巴基球则对鱼类有毒，这说明纳米技术对生态平衡和生态安全都有一定的破坏性。 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料，是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-7)到十亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望。 5、纳米材料有哪 4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、名词解释：STM、AFM、SEM、TEM 答：STM扫描隧道显微镜AFM原子力显微镜 SEM扫描电子显微镜XRFX射线荧光分析 TEM透射电子显微镜 7、简述STM和AFM的工作原理及对纳米技术的影响 答：STM工作原理：扫描隧道显微镜是一种利用量子力学的隧道效应的非光学显微镜它主要是利用一根非常细的钨金属探针，针尖电子会跳到待测物体表面上形成穿隧电流，同时，物体表面的高低会影响穿隧电流的大小，针尖随着物体表面的高低上下移动以维持恒定的电流，依此来观测物体表面的形貌 STM对纳米技术的影响：它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率此外扫描隧道显微镜在
生物医药产业知识产权预警分析 苏州市知识产权局 2010年
第一部分绪论 第一章医药生物专利预警分析的重要性和必要性 1.1 医药生物产业在国民经济和社会发展中的重要地位 生物医药产业是关系人民健康的重要产业，是网络经济后又一经济增长点，加速生物医药产业发展是提高综合国力的战略选择。1 生物医药产业是与人民健康息息相关的一个产业。近半个世纪以来，由于工作节奏加快、环境恶化，以及遗传因素和缺少有效防治手段等因素的影响，众多疑难疾病的发病率一直呈增长趋势，严重危害人类健康。 我国虽是发展中国家，但人口年龄结构和流行病状况却兼有发展中国家和发达国家的特征：人均国内生产总值还很低，但已迅速向老龄化社会发展，传染病与心脑血管疾病、癌症和精神障碍疾病的发病率均较高。 在人类健康状况和疾病压力下，全球医药生物产业以每五年翻两番的速度发展着，截至到2003年，美国医药卫生相关产业的产值已占到本国GDP总量的15%，法国占到本国GDP总量的11%，而我国目前还仅有4.7%。但从全球生物医药产业发展趋势以及我国社会人口的结构变化情况看，我国医药生物产业的发展潜力很大，初步估算到2020年我国医药卫生相关产业的产值将达到四万亿左右，加上相关生物产业产值将达到六万亿元左右，因此生物医药产业不仅是战略产业，而且将是我国的支柱产业，会成为我国新的经济增长点，占到我国GDP总量的10%以上。 生物医药工业在我国具有良好的市场基础、广阔的发展空间，尤其是近年来已展现出成为我国发展最快的产业之一的势头，并将会成为21 世纪我国的主导产业。就生产能力而言，我国的化学原料药及中间体产量中近二分之一出口，占全球原料药贸易额四分之一左右。另一方面，近几年来医药工业，尤其是新药研发机构得到了快速的发展，大量新兴企业的出现使国内企业的产能也随之迅速扩大。 当前，国家已充分认识到医药产业发展的重要意义，加速生物医药产业发展是提高 1全国人大常委会副委员长桑国卫2009年1月在中国医药企业管理协会第六届会员(理事)大会暨中国医药30年风云会讲话
《现代科学技术概论》 一、填空题 1、要实现可持续的经济增长必须改变资源的利用方式，从粗放型转变为集约型。 2、复合材料中一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂。与第一、二代复合材料相比，第三代复合材料主要是在基体方面作了改进。 3、激光器主要由工作物质、泵浦源和谐振腔构成，它主要是解决粒子反转问题。 4、非线性方程有一种对初始条件的敏感依赖性，外界微小的扰动都将导致解的巨大变化，有时甚至会面目全非，即洛伦兹提出所谓蝴蝶效应。 5、19世纪末由物理学领域所谓“两朵乌云”引发的革命，最终产生了相对论和量子论两大理论。 6、按是否随它本身的转化或人类的利用而日益减少来划分，能源可分为 再生 和非再生 。 7、集成度是标志集成电路水平的一项重要指标，即指在一定面积的硅片上所集成的晶体管元件的数量。 8、2005年10月我国的神舟6号飞船顺利升空和安全着陆，首次进行了多人多天的飞行，标志着我国航天技术又迈出重要一步。 9、以光谱或温度为横坐标，光度或绝对星等为纵坐标的图谱叫赫罗图图。处在该图左上方到右下方的对角线狭窄带区内的恒星为主序系星。 10、在距地面约36000千米的赤道上空等间隔放置3颗静止（同步）卫星就可实现除两极外的全球通信。 11、在系统实现空间、时间或功能的结构过程中，如果没有外界的特定干扰，仅是依靠系统内部的相互作用来达到，这种系统称之为自组织。 12、基因是 DNA 分子上具有遗传效应的特殊片段。 13、当代科学技术发展形成的思维方式的特点是：从还原论到统论；从线性思维到非线性思维；从决定论思维方式到非决定论思维；从精确思维到模糊思维。 二、关联题 1物质波d a 普朗克5阿基米德d a《天体运行伦》 2能量子假说b伽莫夫6赖尔 b b《地质学原理》a 3宇宙大爆炸c哈勃7 林耐c c《自然系统》b 4星系红移定律 d 德布罗意8哥白尼a d 《论杠杆》 c 9 维纳c a 系统论13 STM b a全球定位系统 10 贝塔朗菲a b 原子论14 GPS a b 扫描隧道显微镜 11道尔顿b c 控制论15 ES c c胚胎干细胞 12申农 d d信息论16 HGP d d人类基因组计划 三、单项选择题 1、分形与混沌是（A）的。 A、内在一致 B、实质不同 C、外在相似 D、完全不同 2、下列（D）不能作为研究微观粒子结构的工具。 A、对撞机 B、回旋加速器 C、空间探测仪 D、显微镜 3、下列属于20世纪60年代天文学四大发现的是（C）。 A、河外星系 B、超新星爆炸 C、脉冲星 D、黑洞 4、迄今为止人类认识到自然界共有四种相互作用，即（ B ）。 A、电力、磁力、弱力、强力 B、弱力、强力、引力、电磁力 C、电力、磁力、引力、排斥力 D、引力、排斥力、弱力、强力 5、酸雨是pH值（ C ）的降水。 A、等于5.6 B、大于5.6 C、小于5.6 D、小于7 6、下列（D）被称为第二代基因工程。 A、细胞工程 B、酶工程 C、发酵工程 D、蛋白质工程 7、科学研究表明木星上的大红斑是一种（D）。 A、蝴蝶效应 B、分形现象A C、线性叠加 D、相干结构 8、直觉和顿悟属于一般科学方法中的（）。 A、非逻辑思维方法 B、理论性科学方法 C、横向科学方法 D、经验性科学方法
2019年国家自然科学奖项目提名公示内容 一、项目名称：光功能共轭聚合物设计、合成及生物应用的基础研究 二、提名单位意见： 该项目围绕重大疾病早期、高灵敏诊断与治疗领域中的关键科学问题，在分子水平上对共轭聚合物的设计、荧光信号放大性能及其生物应用展开了系列研究，在以下方面取得了重要创新性的研究成果：设计合成了一系列新型水溶性共轭聚合物材料，阐明了它们的分子结构、聚集态与光物理性质的关系，通过高效荧光共振能量转移机制发展了生物识别与传感新方法，率先实现了重大疾病相关的基因、蛋白质高灵敏检测并获得与肿瘤的关联性信息，首次通过逐步判别分析和累积检测分析方法，分析了中国人群结肠癌七种相关基因的DNA甲基化水平，临床实验结果表明结肠癌诊断准确率大于80％；首次构建了可逆抗生素超分子组装体系，提出了共轭聚合物高效抗菌的新策略。该项目研究特色鲜明，系统、深入地研究了分子基元设计合成、光物理性能与传感机理及其在重大疾病诊断与治疗中的应用。 该项目研究在国际上获得了广泛关注和高度评价，将共轭聚合物的设计及其在生物领域应用的基础研究推向了一个新的层次。 提名该项目为国家自然科学奖二等奖。 三、项目简介（限1页，不超过1200字）： 发展重大疾病的早期、高灵敏诊断与治疗新技术对提高国民健康具有重大意义。分子层次上标志物（如DNA和蛋白质）的检测可以实现疾病的早期预警及诊断，但检测中由于生物探针分子与大多数的目标生物分子结合后其光学信号或电子特性不会发生显著变化，因此，如何理解和认识具有信号放大功能的分子体系，并将其作为信号传导基元把生物分子结合事件的信息转化为可测量的光信号，这是该领域的核心科学问题。在分子水平上正确理解分子材料中的基本物理化学过程，设计发展光学功能化学分子及其光学检测体系是推动该领域获得突破性进展的关键。该项目以共轭聚合物为研究对象，利用其独特的电子共轭结构与光学信号放大特性，建立和发展了快速、简便的生物识别与检测方法，在分子与细胞水平实现了重大疾病相关的基因、蛋白质的高灵敏检测并获得与肿瘤的关联性信息；通过设计高效抗菌新体系，实现了共轭聚合物在疾病治疗中的新应用。该项目将共轭聚合物的分子设计及其在生物领域应用的基础研究推向了一个新的层次。主要科学发现如下： （1）设计合成了一系列新型离子型共轭聚合物，阐明了它们的分子结构、聚集态与光物理性质的关系，通过高效荧光共振能量转移机制发展了生物识别与传感
复习资料 第一篇1-4章复习要点 1、我们居住的地球是太阳系家族的一员，距太阳平均距离为多少？ 答：据太阳平均距离为1.496×108km。 2、恒星的演化过程分为哪几个阶段，恒星的结局是什么？ 答：恒星的演化过程可分为四个阶段:初始阶段、亚稳阶段、周期性收缩膨胀阶段、引力坍缩阶段。恒星的结局：1.白矮星→黑矮星（质量≤1.4倍太阳质量） 2.中子星3.黑洞。 3、生命体的基本结构单位以及蛋白质的基本组成单位分别是什么？ 答：细胞。氨基酸。 4、谁提出了化学元素的概念？谁发现了元素的周期性递变规律并制成了元素周期表？ 答：玻尔。门捷列夫。 5、太阳大气层可分为三层，从内到外依次是什么？ 答：光球、色球和日冕。 6、太阳辐射的能量主要来源？ 答：太阳中心区的氢核聚变。 7、根据地震波在地球内部的变化可将地球内部分为哪三个部分？ 答：地壳，地幔，地核。 8、地球的外部圈层的组成。 答：大气圈、水圈、生物圈。 9、电子、质子和中子分别是谁发现的？ 答：汤姆森发现电子。卢瑟福发现质子。莫塞莱发现中子。 10、太阳系的中心天体是什么？半径是多少？ 答：太阳。半径为7×105km。 11、自然界四种基本的相互作用力是哪些？ 答：万有引力，电磁相互作用力，强相互作用力，弱相互作用力。 12、地球表面的变化。 答：外力对地球表面的作用：1.水的运动、冻结、化学作用。2.大气的运动（风）、降水、气温的变化。3.生物：植物的生长。动物的挖掘。生物的生长和死亡。内力对地球表面的作用：1.地壳运动。2.火山活动。3.地震。 13、高技术的特征。 答：高增值，高竞争，高资金，高风险，高驱动和高智力。 14、现代科学具有的特征。 答：1.客观真理性。2.可检验性。3.系统性。4.主体际性。 15、微观粒子有哪些？ 答：电子、质子、中子、正电子、中微子、介子、超子、夸克。 16、DNA分子中有哪四对碱基？ 答：A=T、G C、T=A、C G。 第二篇 第一章生物技术 1.克隆羊多莉产生的过程。（P99第二段） 答：科学家采用体细胞克隆技术，主要分四个步骤进行： ①从一只六岁的芬兰母羊（称之为A）的乳腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的培养液中，细胞逐渐停止分裂，此细胞称之为供体细胞。 ②从一头苏格兰黑面母绵羊（称之为B）的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞。 ③利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形成融合细胞。电脉冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细
一、单项选择题 1、大爆炸宇宙理论的提出者是美国物理学家（ A ） A.伽莫夫 B.弗里德曼 C.哈勃 D.威尔逊 2、最早发明60进制计算系统的国家是（ D ） A．古中国 B．古印度 C．古埃及 D．古巴比伦 3、集希腊古典数学之大成的《几何原本》作者是（B） A、阿喀琉斯 B、欧几里得 C、阿基米德 D、阿波罗尼 4、《伤寒杂病论》的作者是中国医圣（ A ） A.张仲景 B.李时珍 C.华陀 D. 孙思邈 5、《人体的构造》一书的作者（ A ） A．维萨里 B．哈维 C．塞尔维特 D．达芬奇 6、使地心说成为一套完整的严密的理论体系的科学家是（ B ） A.亚里士多德 B.托勒密 C.哥白尼 D.泰勒斯 7、电磁感应定律的发现者是（ B ） A．伏打 B．法拉第 C．奥斯特 D．伽伐尼 8、英国医生( B )首先发现了植物细胞的细胞核。 A．施莱登 B. 布朗 C. 艾弗里 D.施旺 9、生物分类学的代表人物是 ( A ) A．林耐 B．拉马克 C．施莱登 D．达尔文 10、最先把机体分为内环境和外环境，内环境还是能够保持恒定的学者是( B ) A．马让迪B．贝尔纳C．桑克托留斯D．格列森 11、《海陆的起源》一书的作者是（ A ） A．魏格纳B．达尔文C．丹纳D．博蒙 12、发现了遗传的连锁与交换定律的科学家是（ B ）A．艾弗里B．摩尔根C．孟德尔D．德佛里斯 13、达尔文生物进化学说的中心内容是（ B ） A．用进废退学说B．自然选择学说C．过度繁殖学说D．生存斗争学说 14、分子生物学诞生的标志DNA双螺旋结构模型建立的时间是（ B ）A．1950 B．1953 C．1956 D．1948 15、生物技术的核心是（D ） A.细胞工程； B.酶工程； C.发酵工程； D.基因工程 二、多项选择题（将正确答案的字母填入后面的括号中，每题2分，共10分，多选、错选、漏选都不给分 1、现代科学的五大基本模型包括（ ABCDE ） A.宇宙演化的热大爆炸模型 B.粒子物理的标准模型 C.遗传物质DNA双螺旋结构模型 D.智力活动的图灵计算模型 E.地壳构造的板块模型 2、技术的基本特征包括（ ABC ） A.中介性 B.自然属性 C.社会属性 D.解释性 E.探索性 3、英国物理学家开尔文说道：“只是在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云。”这两朵乌云的指是什么？（ A B ） A.黑体辐射问题 B.以太问题 C.万有引力问题 D.太阳黑洞问题 E.物质波问题 4、孟德尔定律的重新发现做出贡献的科学家有( ABC ) A．德佛里斯 B.柯灵斯 C.丘敬马克 D. 魏斯曼 E.摩尔根 5、19世纪自然科学上的三大发现有（ ACD ） A．能量守恒原理 B. 元素周期律 C.细胞学说 D.达尔文的进化论 E. 孟德尔定律 三、判断题 1、物质、能量和信息是构成世界的三大要素（√） 2、科学主要解决“做什么”和“怎么做”的问题。（×） 3、纳米材料是指粒子平均粒径在1000纳米以下的材料（×） 4、中国是最早养蚕和织造丝绸的国家。早在三千多年前的殷商时代，就开始了养蚕和丝织。（√） 5、意大利著名的天文学家和实验物理学家伽利略是经典力学的奠基人。（√） 6、波义耳为元素概念提出了一个科学的定义，为化学研究指出了正确的方向（√） 7、细胞学说最终是由胡克完成的（×） 8、太阳是一颗恒星，它的质量占太阳系总质量的99.86％，表面温度约6000℃（√） 9、居里夫人是历史上唯一两次获得诺贝尔奖的女科学家，也是唯一同时获得物理和化学两种诺贝尔奖的科学家。（√）
纳米科技导论 课程小论文 题目:纳米技术简介 学号 班级 教师
摘要：纳米材料作为材料科学中的重要一元，近年来受到科学界的广泛重视。本文将从纳米材料的概况，制备工艺，及其部分应用等方面作出综合评价 关键词：纳米材料制备方法 1、纳米材料概述 纳米是一种长度单位,一纳米相当于十亿分之一米,大约相当于几十个原子的长度.人类对纳米的研究是在高技术领域或继信息技术和生命科学之后的又一个里程碑.正如中国的纳米首席科学家张立德所说: “大多数人竟然一无所知,纳米即将是一次产业革命”.由于物质组成的精细度达到纳米级时,就能表现出一些奇特的物理、化学的性能,从而为新材料的产生创造条件.纳米技术能在原子和分子水平上操纵物质,创造和制备优异性能的材料.因此,纳米技术是一项引领时代潮流的前沿技术,是科技之峰颠. 1982 年,科学家发明了纳米的重要工具——扫描隧道显微镜为我们揭示了一个可见的原子、分子世界,对纳米科技的发展产生了积极的促进作用. 1.1纳米材料分类 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。如果按维数，纳米材料的基本单元可分为三类： 1．零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等。 2．一维，指在空间中有两维处于纳米尺度，如纳米四、纳米管、纳米棒等。 3．二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。 因为这些单元往往具有量子性质，所以对零维、一维、二维的基本单元又分别有量子点，量子线，量子阱之称。 1.2纳米材料特性 纳米材料是新型材料，由于它的尺寸小、比表面大及量子尺寸效应，它具有常规粗晶材料不具备的特殊性能。 1.2.1 小尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,导致声、光、电磁、热力学等待性呈现新的小尺寸效应。例如:光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移;磁有序态向磁无序态的转变;超导相向正常相的转变;声子谱发生改变。 1.2.2 表面效应 纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面原子占相当大的比例。随着粒径减小,表面原子数迅速增加。这是由于粒径小,表面积急剧变大所致。由于表面原子数增多,原子配位不足及高的表面能,使这些表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其它原子结合。例如:金属的纳米粒子在空气中会燃烧,无机的纳米粒空子暴露在空气中会吸附,并与气体进行反应。 1.2.3量子尺寸效应 当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微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低轨道能级而使能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。量子尺寸效应直接解释了纳米粒子特别的热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量以及超导态的凝聚能等一系列的与宏观特性有着显著不同的特性。 1.2.4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。近年来,人们发现了一些宏观量,例如微颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应,称为宏观的量子隧道效应。 宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都有着重要意义。它限定了磁带、磁盘进行