浅谈纳米技术及其应用VIP专享VIP免费

浅谈纳米技术及其应用 1 概述 1.1 引言 纳米技术（nanotechnology ）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物。纳米技术兴起于20 世纪80年代，随着它的逐步发展和完善，人类将必然在认识和改造自然方面进入一个前所未有的新阶段。 1.2 纳米技术的发展 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·费曼教授[1]。1959 年他在一次题为《在底部还有很大空间》的演讲中提出：物理学的规律不排除用单个原子制造物品的可能。也就是说，人类能够用最小的机器制造更小的机器。直至 达 到 分子或 原子状 态 ，最后 可以直接 按 意 愿 操 纵 原子并 制造产品。这 正 是关 于纳米技术最早的构 想 。 20 世纪70 年代，科学家开 始 从 不同 角 度提出有关 纳米技术的构 想 。美 国 康奈 尔大学Granqvist 和Buhrman[2]利 用气 相 凝 集 的手 段制备 出纳米颗 粒 ，提出了纳米晶 体 材 料 的概念 ，成 为纳米材 料 的创 始 者。之 后 ，麻 省 理工 学院 教授德雷 克斯 勒[3]积 极 提倡 纳米科技的研 究 并 成 立 了 纳米科技研 究 小组 。 纳米科技的迅 速 发展是在20 世纪80 年代末 、90 年代初 。1981 年发明 了 可以直接 观察 和操 纵 微观粒 子的重 要 仪 器— — 扫描隧道显微镜（STM)、原子力显微镜（AFM)，为纳米科技的发展起到 了 积 极 的促 进作 用。1984 年德国 学者格 莱 特[4]把 粒 径 6nm 的金 属 粉 末 压 成 纳米块 ，经 研 究 其内 部结构 ，指 出了 它界 面奇 异 结构和特 异 功 能。1987 年，美 国 实 验 室 用同 样 的方法 制备 了 纳米TiO2多晶 体 。 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（如下图1.1），纳米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把35 个原子移动到各自的位置，组成了IBM 三个字母。这证明范曼是正确的，二个字母加起来还没有3 个纳米长。不久，科学家不仅能够操纵单个的原子，而且还能够“喷涂原子”。使用分子束外延长生长技术,科学家们学会了制造极薄的特殊晶体...