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纳米材料与纳米技术理学院物理系010070126 X云霞摘要：纳米技术已开展成为一门多学科穿插与渗透的新兴学科。
本文简单介绍了纳米的概念，以及纳米材料的特性和各领域的应用。
关键词：纳米技术；纳米材料；应用；进展第一节纳米的概念1、1 纳米的定义如果将人类所研究的物质世界对象用长度单位加以描述，我们可以得到人类智力所延伸到的物质世界的范围。
目前人类能够研究的物质世界的最大尺度是1025m〔约10亿光年〕，这是我们已观测到的宇宙大致范围，人类所研究的物质世界的最小尺度为10-19m〔0.1阿米〕。
纳米技术中的“纳米〞为10-9m，用符号表示为nm，是lmm的100万分之一，也就是十亿分之一米，约相当于45个原子串在一起的长度〔原子的直径为0.1-0.3nm，研究小于10-10m以下的原子内部构造属于原子核物理、粒子物理的范畴。
〕纳米技术〔nano-technology〕是指在纳米尺度〔1nm到l00nm之间〕上研究物质〔包括原子、分子的操纵〕的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科穿插的科学和技术，如：〔1〕纳米体系物理学、〔2〕纳米化学、〔3〕纳米材料学、〔4〕纳米生物学、〔5〕纳米电子学、〔6〕纳米加工学、〔7〕纳米力学等。
当物质小到1-100nm〔10-9--10-7m〕时，其量子效应、物质的局域性及巨大的外表及界面效应使物质的很多性能发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，也不同于单个孤立原子的奇异现象。
纳米技术的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。
1、2纳米技术概念的提出最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼。
1959年他在一次著名的讲演中提出：如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化。
他所说的材料就是现在的纳米材料，但他同时也指出，需要新型的微型化仪器来操纵纳米构造并测定其性质。
本科毕业论文纳米科技的应用及其发展学院专业化学工程与工艺年级班别学号学生姓名指导教师2012 年 6 月12日目录摘要 (2)Abstract (3)1纳米科技的内涵及其发展原因 (4)1.1纳米技术的涵义 (4)1.1.1 纳米(Nanometer) (4)1.1.2纳米体系(Nanosystem) (5)1.1.3纳米材料(Nano-materials) (5)1.1.4纳米技术(Nanotechnology) (7)1.2纳米技术发展的原因 (8)2纳米技术的应用 (9)2.1纳米技术在新材料开发方面的应用 (9)2.2纳米技术在生物学领域的应用 (10)2.3纳米技术在微电子方面的应用 (11)2.4纳米技术在生物医学领域的应用 (12)2.5纳米技术在化工领域的应用 (13)2.5.1 纳米催化剂的性质 (13)2.5.2 常见的纳米催化剂（nanocatalysts—NCs） (14)2.5.3 纳米催化剂的制备方法 (15)2.5.4 纳米催化剂的应用 (16)2.6纳米技术在光电领域的应用 (17)3 纳米技术的研究现状和发展趋势 (18)3.1纳米技术的国际研究现状 (18)3.2我国纳米科技的发展现状 (19)3.3纳米技术的发展趋势 (19)4结论 (20)致谢语 (22)参考文献 (23)摘要纳米技术是 21 世纪的高新科技前沿之一，在国民经济及科学技术等方面都具有广阔的应用前景。
谁掌握了纳米技术，谁就会在经济发展中取得主动，不断提高其国际地位。
怎样更好地发展纳米科学技术，将是 21 世纪人们关心的热门话题，也是科学技术发展研究的前沿课题之一。
论文介绍了纳米科技的含义，对纳米科技发展的原因进行了简单的分析。
接着着重论述了纳米技术在各个领域的应用并介绍了纳米技术的现状及发展趋势。
从研究的进展来看，纳米技术深入到了各个领域，具有广阔的应用前景。
关键词：纳米科技；发展趋势；应用AbstractNanotechnology is the 21st century cutting-edge high-tech one, in the national economy and the technology has broad application prospects. Who mastered the nano-technology, who will be made in economic development initiatives, and continuously improve its international status. How to better development of nano-science and technology, the 21st century will be the hot topic of concern as well as scientific and technological development among the forefront of research.This paper introduces the meaning of nano-science and technology, and have a simple analysis about the reason of development of nanometer technology.The paper also discusses the nano-technology application in all fields and introduces the present situation and development of nanometer technology trends. From the research progress of perspective, nano-technology goes to all fields, it has wide application prospects.Key words: nano-technology；development trends；application1纳米科技的内涵及其发展原因纳米技术是近几十年来在微电子技术基础上发展起来的一门新的学科。
5纳米芯片
上海科技大学宣布5纳米芯片的问世了：拥有可遥控和自动识别能力的最小无线传感器！
近年来，互联网给我们带来了前所未有的便利和舒适。
例如，智能手机已经成为我们日常行为的重要附件，可进行以太网网络访问、智能穿戴和电子货币交易，从而为我们的生活提供支持。
然而，互联网的发展推动了一项新技术—微电子技术。
在该技术的发展中，5纳米芯片也开始问世，由上海科技大学研发，堪称奇迹之作。
5纳米芯片（Nanochip）就如同一个微型微型电脑，囊括了数据采集、处理、存储等能力，尺寸只有一粒米粒豆子大小。
它既可以自动搜集温度、湿度、照度、土壤湿度等环境信息，也可以远程控制这些信息，用于诸如养殖棚管理等环境领域的大型设施的智能控制。
除此之外，5纳米芯片作为一种单片机也具有自动识别能力，可实现快速自动识别目标，提高物品定位精度。
这种具有可遥控和自动识别能力的最小无线传感器将为物联网和物联网应用提供更可靠的技术条件，为新型信息社会和智慧城市的发展提供更多的可能性。
从大局来看，5纳米芯片的成功出世将为互联网引入更多的可能性，为人们的工作和生活提供技术支持，助力未来的发展。
纳米技术的学科领域 摘要：纳米技术的发展使新名词、新概念不断涌现，像纳米材料学、纳米机械学、纳米生物学和纳米药物学、纳米电子学、纳米化学等等，而且仍在不断扩大。 关键词：纳米材料学，纳米动力学 ，纳米生物学和纳米药物学，纳米电子学，纳米化学
Areas of nano-technology Luobin Southwest China Normal University, Chongqing 400715, China
Abstract: The development of nano-technology so that the new terms, new concepts are emerging, such as nano-materials, nano-mechanics, nano-biology and nano-pharmacology, nano electronics, nano-chemistry, etc., and is still expanding. Keyword: Nano-materials, nano-dynamics, nano-biology and nano-pharmacology, nano electronics, nano-chemistry
Ⅰ纳米材料学 观测和研究纳米材料所具有的特殊结构，包括表面粗糙度、表面结构、颗粒大小、缺陷和材料制备。在纳米尺度下，物质中电子的量子力学性质和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，从而使其具有许多与传统材料不同的物理、化学性质。科学实验证明一克具有纳米尺寸的微粒，其表面积可达几万平方米，由于表面积增大，活性就增强；五颜六色的金属，由于吸光能力增加而一律变成黑体，熔点也随之降低。而且纳米铁材料的断裂应力比常规材料高12倍；气体通过纳米材料的扩散速度比一般材料快几千倍；纳米铜材料比常规铜材料的热扩散增强了近一倍。铜到纳米级就不再导电，纳米铜的膨胀系数比普通铜成倍增加。绝缘的二氧化硅、晶体等，在20纳米就开始导电成为导体。人们还发现，纳米颗粒的外形会逐渐变化，粒度越小，变化越强；纳米材料中有大颗粒“并吞”小颗粒的现象，纳米颗粒与生物细胞膜的物化作用很强，因而能被细菌吞噬而产生特殊的生化效应。正由于纳米材料这些奇特的力、电、光、磁、吸收、催化、敏感等性能而使之具有广泛而诱人的应用前景。如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色，而不改变物质的化学成份，最终实现根据材料的性能要求，设计、合成纳米复合材料。 Ⅱ纳米动力学 主要是微机械和微电机，或称为微型电动机械系统（MEMS），是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。微电子技术在许多领域引发了一场微小型化革命，以加工微米、纳米结构和系统为目的的微米、纳米技术在此背景下应运而生，人们利用精细加工手段加工出微米、纳米级结构，组成MEMS，将电子系统和外部世界有机地联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界信号，并将这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，进而发出指令，控制执行部件完成所需要的操作。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。它不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如尖端直径为５微米的微型镊子可以夹起一个红细胞；制造出3毫米大小的能够开动的小汽车；可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业，具有许多传统传感器无法比拟的优点，因此在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。
Nano and Microtechnologies Technological Matchmaking
荷兰纳米与微电子技术
一系列重大的技术革命对工业和社会都产生了深远的影响。
微纳米技术（mnt ）将通过深化产品的微型化，提高产品的智能化，功能性和便携性，在众多市场促进创新的出现。
可以断言，这些技术将成为以创新为基础的经济发展和生活水平提高的驱动力之一。
荷兰在此类技术的开发领域中占有举足轻重的地位。
拥有Cees Dekker 和Hans Mooij 这样的先驱者，使荷兰走在了纳米技术创新开发的前沿。
我们的研究人员在国际研发网络中扮演着极其重要的角色，同时像菲利普、阿斯麦（ASML ）和FEI 等业内大型企业在电子、医疗设备、平板印刷和电子光学领域统领全球。
而且，荷兰还拥有一个实力强大、充满活力而且不断壮大的中小型企业集团，也积极活跃于微纳技术领域，其中包括Mapper Lithography 公司、 Medspray 公司、LioniX 公司、Pamgene 公司和Cavendish Kinetics 公司。
此类技术的重点应用领域是农产品、保健、仪表仪器、电子、材料技术及安全保障。
这些就是微纳技术产品的市场，根据预期此类产品将在未来五到十年中迅速发展并呈指数式增长。
目前，已有80多家公司和20家研究组织正致力于纳米技术的研究和最终产品的开发。
他们中的许多单位都在其专业领域中处于国际领导地位。
这些公司每年在纳米技术上的投入总额达到 5亿美元，其中部分资金由荷兰政府出资补贴。
下面为您详细介绍保持荷兰在这些尖端科技领域中立于前沿之地的具体政府举措和公私团体。
研究系统
荷兰拥有由学院、中小型企业、大企业及优秀的基础部门组成的稳固规范的网络化知识系统，并与国际网络接轨。
为了巩固我们在这一日新月异的领域中的领导地位，荷兰政府鼓励相关的工业企业和知识研究所共同合作开创国际化定位的合作计划。
在这一主张的带动下，涌现出了Point-One ，
NanoNed ，MicroNed ，BioMade ，单晶片处理器（Process on a chip ）与光电元件创新计划等多个国家级计划。
上述多学科计划总计研究投入经费约为3.2亿欧元。
荷兰的学术环境为研发提供了健全的公共基础设施：埃因霍温（MiPlaza 高科技园区和Holst 中心）、特文特大学（MESA+）、代尔夫特大学（DIMES Kavli 研究院）和哥尼根大学（BioMade 技术中心）均拥有实力强大的洁净室和处理操作的基础设施。
荷兰纳米实验室（NanoLab NL ）是集合了各项纳米技术公共基础设施的国家机构，投资额超过1.8亿欧元。
各个实验室均在设施的产业共享上给予了极大的关注。
荷兰微纳技术系统中的部分重要单位有：
Nano and Microtechnologies Technological Matchmaking
• Point-One
• NanoNed • MicroNed • BioMade • 单晶片处理器 （Process on a chip ） • Holst 开放创新中心 （The Holst Center for open innovation ） • 光电元件创新计划（Innovation-oriented Research Program Photonic Devices ） Point-One Point-One 是以推动荷兰产业在纳电子技术和嵌入式系统领域中迈向领导地位为目的的战略性创新
计划。
Point-One 计划成功的核心在于荷兰高科技企业、政府机构和教育单位间的紧密合作关系。
作为荷兰高科技产业间的合作计划，Point-One 的目标是创造2万个新就业机会，并将国内纳电子和嵌入式系统产业的利润额提高30％。
Point-One 专注于三大技术领域：纳电子技术、嵌入式系统和半导体设备，力争实现这些技术在保健、流通/运输、安全、通信、教育/娱乐、及能源/环境领域中的应用。
NanoNed NanoNed 由八家科研机构和菲利普公司联合创办，集科学研究、实验设施和知识传播于一身。
NanoNed 下设多个旗舰计划，每个计划均有多个合作伙伴参加，并由一名独立研究员担任计划主管。
在未来五年中，NanoNed 计划下执行的研究项目总数约为200个，参预人数达1200以上。
荷兰纳米实验室（NanoLab NL ）项目占用了NanoNed 计划预算中相当大的一部分，该项目旨在建设配备尖端设备的共享研究设施。
其设施面向所有NanoNed 合作伙伴及荷兰境内的纳米技术研究员开放。
另一部分预算被用于实施技术评估计划，该计划用于对纳米技术对未来社会的影响进行研究。
MicroNed MicroNed 计划的旨在以微系统技术（MST ）为基础，开发可商业化的新型产品，特别是电气产品、机械设备、化工制品、热感和/光感系统。
MicroNed 推出了涵盖从基础研究到应用产业设计的多学科平台，致力于新型微系统的开发和创造，从而实现科学突破在新型微系统技术产品中的产业化应用。
BioMaDe
哥尼根大学的BioMaDe 计划的目标是通过最新科学视角进行应用开发来推动生活质量的提高。
BioMaDe 代表生物有机材料与设备。
BioMaDe 的项目是由各大学进行的基础研究衍生而来，并由BioMaDe 自己的研究人员和科学家
进行运作。
该计划目前的焦点是具有疗效的分子与基因物质的输送与释出控制系统。
比如说，BioMaDe的研究人员正在开发能将药物输送到人体特定部位的“载体”。
单晶片处理器（Process on a Chip）
单芯片处理器（ Process on a Chip）背后的基本概念是在单一的芯片上执行高阶复合物的完整制造过程，包括操作上的逻辑与测量设备。
这牵涉到利用微通道、反应节点，以及特征化和再加工的步骤，制造出一个集成电路（用硅或合成纤维），这些作业都需要将化学反应控制在一个很小的面积上来产生，同时必须具有前所未有的准确度。
单芯片处理器（ Process on a Chip）综合了多个学科的研究领域，旨在通过基础研究来发现并发展新的工业应用机会。
该计划的合作伙伴包括特文特（MESA+）大学、Nijmegen大学、Akzo、帝斯曼（DSM）、壳牌和Aquamarijn。
跨界合作
为了创造真正优秀的国际中心，荷兰正逐步与比利时（佛兰德斯）和德国（北莱茵河威斯特伐利亚）的边境地区在电子、汽车、食品与保健等方面进行跨国性合作。
位于埃因霍温高科技园区的Holst中心就是跨国性合作的一个例证。
其设想是通过开放式创新促进技术上的进步，使工业企业能比以前更快更高效地将新产品开发上市。
例如，微型感应器可用于保健、工业制程控制、“智能型”服饰，以及食品生产与供应链中的质量侦测。
另一个例子是系统覆晶封装。
由于这些系统具有很高的灵活性，可将它们轻易地组装到各类产品之中，诸如，弹性太阳能蓄电池和可卷式计算机屏幕。
此外，这些产品大批量生产的价格相对便宜，从而为产品商业应用的稳定流铺平了道路。
在多个欧洲网络与国际计划中，荷兰都扮演着积极活跃的角色。
事实上，在欧盟成员国所组成的各类组织中，荷兰的公司与大学都被视为可靠专业的合作伙伴。
MEDEA+
能将行动电话、摄影机，乃至计算机都集成在单一芯片上的总成产品的出现已指日可待。
它的优势十分明显：不但降低了制造成本，而且开拓了新的市场。
但这个领域的研发费用相当高，而且充满风险。
为了降低研发费用并规避风险，半导体制造商、供货商、系统设计人员与开发人员、私人研究机构与科学家们通过MEDEA+计划展开合作，该计划在欧盟的EUREKA计划的框架内创立，意在加强欧洲的技术与工业竞争力。
MEDEA+计划还鼓励知识的共享，并促进项目实施的步伐加快。
技术平台
荷兰积极参与被称作ENIAC的欧洲纳米技术平台（ ETP）计划。
ENIAC的参与者包括菲利普、阿斯麦（ASML）以及其它荷兰厂商，这些厂商通过欧洲研究区域的网络（ ERA NET）与法国
（ STM）、德国（ Infineon）和比利时（ IMEC）的合作伙伴通力合作。
ETP的目的是制订一个纳米电子产业的策略研发日程表，以鼓励产业投资，促进欧洲研发力量的协作与汇聚，最终实现让研究人员在欧洲的扎根的目的。
