纳米技术的科学发展史.ppt

纳米技术的科学发展史 主讲人 王小飞 简介 纳米技术 nanotechnology 也称毫微技术 是研究结构尺寸在0 1至100纳米范围内材料的性质和应用 1981年扫描隧道显微镜发明后 诞生了一门以0 1到100纳米长度为研究分子世界 它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品 因此 纳米技术其实就是一种用单个原子 分子射程物质的技术 纳米技术是一门交叉性很强的综合学科 研究的内容涉及现代科技的广阔领域 纳米科学与技术主要包括 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 纳米加工学 纳米力学等 这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料 纳米器件 纳米尺度的检测与表征这三个研究领域 纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础 其中 纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础 而纳米电子学是纳米技术最重要的内容 技术概述 1993年 第一届国际纳米技术大会 INTC 在美国召开 将纳米技术划分为6大分支 纳米物理学 纳米生物学 纳米化学 纳米电子学 纳米加工技术和纳米计量学 促进了纳米技术的发展 由于该技术的特殊性 神奇性和广泛性 吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力拼搏 纳米技术一般指纳米级 0 1一100nm 的材料 设计 制造 测量 控制和产品的技术 纳米技术主要包括 纳米级测量技术 纳米级表层物理力学性能的检测技术 纳米级加工技术 纳米粒子的制备技术 纳米材料 纳米生物学技术 纳米组装技术等 纳米技术发展史 1990年 IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排 纳米技术取得一项关键突破 70年代 科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想 1974年 科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工 1982年 科学家发明研究纳米的重要工具 扫描隧道显微镜 为我们揭示一个可见的原子 分子世界 对纳米科技发展产生了积极促进作用1990年7月 第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办 标志着纳米科学技术的正式诞生 1997年 美国科学家首次成功地用单电子移动单电子 利用这种技术可望在20年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机 1999年 巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的 秤 它能够称量十亿分之一克的物体 即相当于一个病毒的重量 此后不久 德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤 打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录 到1999年 纳米技术逐步走向市场 全年基于纳米产品的营业额达到500亿美元 一些国家纷纷制定相关战略或者计划 投入巨资抢占纳米技术战略高地 1991年 碳纳米管被人类发现 它的质量是相同体积钢的六分之一 强度却是钢的10倍 成为纳米技术研究的热点 诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为 纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料 也将被广泛用于超微导线 超微开关以及纳米级电子线路等 1993年 继1989年美国斯坦福大学搬走原子团 写 下斯坦福大学英文 1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出 IBM 之后 中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出 中国 二字 标志着中国开始在国际纳米科技领域占有一席之地 纳米技术应用领域 当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备 微电子和计算机技术 医学与健康 航天和航空 环境和能源 生物技术和农产品等方面 用纳米材料制作的器材重量更轻 硬度更强 寿命更长 维修费更低 设计更方便 利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料 制作出生物材料和仿生材料 1 纳米是一种几何尺寸的度量单位 1纳米 百万分之一毫米 2 纳米技术带动了技术革命 3 利用纳米技术制作的药物可以阻断毛细血管 饿死 癌细胞 4 如果在卫星上用纳米集成器件 卫星将更小 更容易发射 5 纳米技术是多科学综合 有些目标需要长时间的努力才会实现 6 纳米技术和信息科学技术 生命科学技术是当前的科学发展主流 它们的发展将使人类社会 生存环境和科学技术本身变得更美好 纳米结构图片 纳米牙刷 中国纳米技术的发展 中国在纳米领域的科学发现和产业化研究有一定的优势 目前同美 日 德等国位于国际第一梯队的前列 虽然现在中国己经建立了一定数量的纳米材料生产基地 纳米技术的开发应用也已经兴起 并初步实现了产业化 纳米要实现大规模 低成本的产业化生产 还有许