上海交通大学：《走进纳米科学》课程教学资源（专题讲稿）专题1 认识纳米科学（程先华）

上浒充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 走进纳米科学 授课教师：程先华 强 E-mail:13311879398@189.cn 机械与动力工程学院 SHAN

走进纳米科学 授课教师： 程先华 E-mail:13311879398@189.cn 机械与动力工程学院

上游充通大粤 课程内容安排 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 专题1：认识纳米科学 ©专题2：纳米技术与人类的认知 ©专题3：纳米科学与生活 专题4：纳米技术在军事、航天领域的应用 ©专题5：纳米技术在生物、医疗领域的应用 圈专题6：纳米技术在交通、能源及MEMS系统中的应用

课程内容安排 专题1：认识纳米科学 专题2：纳米技术与人类的认知 专题3：纳米科学与生活 专题4：纳米技术在军事、航天领域的应用 专题5：纳米技术在生物、医疗领域的应用 专题6：纳米技术在交通、能源及MEMS系统中的应用

上游充通大粤 主要内容 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1.1纳米的基本概念 1.2纳米科技发展史 1.3国内外纳米技术发展概况 1.4纳米技术的发展前景 1.5两种典型纳米材料介绍 1.6纳米技术最新进展

主要内容 1.1 纳米的基本概念 1.2 纳米科技发展史 1.3 国内外纳米技术发展概况 1.4 纳米技术的发展前景 1.5 两种典型纳米材料介绍 1.6 纳米技术最新进展

上降克通大学 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 1.1纳米的基本概念 1.1.1纳米技术产生背景 1、微电子技术的发展己到了纳米级的尺寸

1.1.1 纳米技术产生背景 1、微电子技术的发展己到了纳米级的尺寸。 1.1 纳米的基本概念

上降充通大学 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 1.1纳米的基本概念 2、先进的显微技术和微观操纵技术 电子枪 电磁透镜 样品 变温扫描隧道显微镜 透射电镜光路图 原子力显微镜 纳米镊子

2、先进的显微技术和微观操纵技术 1.1 纳米的基本概念 变温扫描隧道显微镜 原子力显微镜 纳米镊子

上降充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1.1纳米的基本概念 3、新纳米结构层出不穷 Solar Photon Electrons Quantum Dot 1985年发现的碳60分 991年发现的碳纳米 半导体量子点 子（布基球） 管

3、新纳米结构层出不穷 1.1 纳米的基本概念 1985年发现的碳60分 子（布基球） 1991年发现的碳纳米 管 半导体量子点

上游充通大 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 1.1纳米的基本概念 4、计算机和网络技术为主导的信息技术产业群带，发展迅猛，不断掀起 新技术革命浪潮，推动信息化进程日新月异。斯坦福大学13年9月25 日宣布，人类首台基于碳纳米晶体管技术的计算机已成功测试运行 (1)集成电路的发展 (2)计算机技术进一步发展。 (3)网络技术的发展。 大规模集成电路 5、新的量子现象的发现

4、计算机和网络技术为主导的信息技术产业群带，发展迅猛，不断掀起 新技术革命浪潮，推动信息化进程日新月异。斯坦福大学13年9月25 日宣布，人类首台基于碳纳米晶体管技术的计算机已成功测试运行 （1）集成电路的发展 （2）计算机技术进一步发展。 （3）网络技术的发展。 5、新的量子现象的发现 1.1 纳米的基本概念 大规模集成电路

上降克通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1.1纳米的基本概念 1.1.2纳米技术的相关术语 1、纳米的定义：一种长度单位，1纳米等于十亿分之一米(109米) 单位 缩写 比值 名称和 尺度数堂级和 米 m 主单位 人体感觉细胞： 50~100μm 分米 dm 1/10 人卵细胞： 100μme 厘米 1/100 大多数植物细胞： 25~50μme cm 毫米 人体红细胞 27μme mm 1/1000 人体红血球（最小） 丝米 5μme dmm 1/10000 细菌 1μme 忽米 cmm 1/100000 病毒 数百nme 微米 μm 1/1000000 蛋白质分子 数十nme 纳米 nm 1/10000000000 DNA分子直径2nm (螺距)3.4nm4 埃 A 1/100000000000 原子和 nm或A级？ 单位换算 与生命有关的微观尺度

1.1.2 纳米技术的相关术语 1、纳米的定义： 一种长度单位，1纳米等于十亿分之一米（10-9米） 1.1 纳米的基本概念 单位换算 与生命有关的微观尺度

上降充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1.1纳米的基本概念 2、纳米尺度下各物质尺寸的比较 针头 红血球 分子及DNA 氢原子 100万纳米 1千纳米 1纳米 20亿纳米 0.1纳米

2、纳米尺度下各物质尺寸的比较 20亿 纳米 100万 纳米 针头 红血球 分子及DNA 1千 纳米 1 纳米 0.1 纳米 氢原子 1.1 纳米的基本概念

上降克通大学 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 1.1纳米的基本概念 3、存在于我们身边的纳米 墨汁-中国古代燃烧蜡烛成炭黑作成墨的原料 宝剑-削铁如泥，经过表面处理。 莲花--自清洁效应，莲叶表面的纳米微凸体。 蜜蜂-蜜蜂身体内存在磁性纳米粒子，具有罗盘的导航功能。 牙齿--含钙的羟基磷灰石(HAP)纳米结构。坚硬无比，能承受极大、不断 咀嚼的磨耗和压力

3、存在于我们身边的纳米 1.1 纳米的基本概念 l 墨汁---中国古代燃烧蜡烛成炭黑作成墨的原料 l 宝剑---削铁如泥，经过表面处理。 l 莲花---自清洁效应，莲叶表面的纳米微凸体。 l 蜜蜂---蜜蜂身体内存在磁性纳米粒子，具有罗盘 的导航功能。 l 牙齿---含钙的羟基磷灰石(HAP)纳米结构。坚硬无比，能承受极大、不断 咀嚼的磨耗和压力