高一化学 专题4 第二单元 纳米技术和纳米材料素材 苏教版VIP专享

纳米技术和纳米材料1．纳米技术。 在 1959 年，美国著名物理学家理查德·范曼提出一个大胆的设想:如果我们能控制物体微小规模的排序，将获得具有奇异性能的物质。随后，1977 年美国麻省理工学院的学者认为上 述 设 想 可 以 从 模 拟 活 细 胞 中 生 物 分 子 的 研 究 开 始 ， 并 定 义 为 纳 米 技 术 (nano technology)。1982 年罗赫尔（H．Roher）和宾尼格(G.Binning)研制成功了扫描隧道显微镜(STM)，从而为在纳米尺度上对表面进行改性和排布原子提供了观察工具。1989 年美国IBM 公司的科学家在绝对温度 4K 的超真空环境中用 STM 将 Ni－110 表面吸附的 Xe 原子在针尖电场作用下逐一搬迁，最终以 35 个 Xe 原子排布成“IBM”字样，每个字高仅5nm,Xe 原子间的距离约 1.2nm。当年 7 月在美国首次召开了纳米科技的国际学术会议，相继出现了冠以纳米的新学科，例如:纳米电子学、纳米生物学、纳米材料学等。因此，1990年被认为是纳米科技正式诞生的年代。纳米科学技术(Nano-ST)的基本涵义是在纳米尺寸范围(10-9－10-7m)内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。而我们平时指的纳米技术是指纳米级(1－100nm)的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术。纳米技术是科技发展的一个新领域，从过去的宏观领域进入到物理的微观领域，深人了一个新的层次，即从微米层深入到分子、原子级的纳米层次。 目前，纳米科学技术正处于重大突破的前期，它所取得的成绩已使人们为之震动，并引起关心未来的科学家们的思考。纳米新技术将成为 21 世纪科学的前沿和主导科学，目前正处于基础研究阶段，是物理、化学、生物、材料、电子等多学科的交叉汇合点。2．纳米材料。1～100 纳米所组成的材料为纳米材料。纳米材料的使用古已有之。据研究认为中国古代字画之所以历经千年而不褪色,是因为所用的墨是由纳米级的碳黑组成。中国古代铜镜表面的防锈层也被证明是由纳米氧化锡颗粒构成的薄膜。只是当时的人们没有清楚的了解而已。纳米颗粒的小尺寸所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对纳米颗粒而言,尺寸变小,同时其比表面积亦显著增加,从而产生如下一系列新奇的性质：特殊的光学性质:当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时 ,即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上,所有的金属在纳米颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小 ,颜色愈黑,银白色的铂变成铂黑 ,金属铬变成铬黑。金属纳米颗...