1、绪论,纳米技术主要包括四个方面的内容 纳米技术包含下列四个主要方面： 第一方面是纳米材料，包括制备和表征。纳米材料是纳米科技发展的重要基础。纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度，并且具有特殊性能的材料。,其主要类型为：纳米颗粒与粉体、纳米碳管和一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块材。在纳米尺度下，物质中电子的特性（量子力学性质）和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，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。,对于纳米材料的研究包括两个方面： 一是系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特征，通过和常规材料对比，找出纳米材料特殊的规律，建立描
2、述和表征纳米材料的新概念和新理论； 二是发展新型纳米材料。目前纳米材料应用的关键技术问题是在大规模制备的质量控制中，如何做到均匀化、分散化、稳定化。,第二方面是纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS）。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。,MEMS用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学
3、价值和经济价值。,第三方面是纳米生物学和纳米药物学。利用纳米技术，人们已经可以操纵单个的生物大分子。操纵生物大分子，被认为是有可能引发第二次生物学革命的重要技术之一。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。,纳米生物学和纳米药物学最有发展前景的几个方面，包括： 1. 纳米技术在生物医药基础研究中的应用。纳米尺度的一些高精度单分子观测操纵技术，在生物医药基础研究中意义重大。 2. 纳米生物传感器。目前还处于研究前期，但长远发展意义明显。 3. 纳米生物医用材料，特别是组
4、织工程材料的研究。,4. 纳米药物，这将是纳米生物医药领域最强的生长点。其中还可以细分为两个方面：(1)纳米药物载体和给药系统，这方面的研究除材料外，还必须加强与药物作用机理的有机结合，以及具体药效的验证；(2)纳米药物粒子，如中药纳米颗粒、重组蛋白、DNA导入粒子等等，这方面的研究需要加强。,第四方面是纳米电子学，包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。如现有的硅和砷化镓器件的响应速度最高只能达到1012秒，功耗最低只能降至1微瓦。而量子器件在响应速度和功耗方面可以比这个数据优化100010000倍。,当前电子技术的趋势要求器件和系
5、统更小、更快、更冷。“更小”是指集成电路的几何结构要小，“更快“是指响应速度要快。“更冷“是指单个器件的功耗要小。但是“更小“并非没有限度。在纳米尺度下，现有的电子器件把电子视为粒子的前提不复存在，因而会出现种种新的现象，产生新的效应，如量子效应。利用量子效应而工作的电子器件称为量子器件，像共振隧道二级管、量子阱激光器和量子干涉部件等。,与电子器件相比，量子器件具有高速(速度可提高1000倍)、低耗(能耗降低1000倍)、高效、高集成度、经济可靠等优点。因此，纳米电子学的发展，可能会在电子学领域中引起一次新的电子技术革命，从而把电子工业技术推向更高的发展阶段。,纳米是一个长度计量单位，1纳米
6、= 10-9米。 纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下（1-100nm）的微小结构。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(10-910-7m)或由它们作为基本单元构成的材料 在纳米尺寸上对物质和材料进行研究处理的技术称为纳米技术。纳米技术本质上是一种用单个原子、分子制造物质的技术。 纳米科学：在纳米尺度上研究材料的制备及其性质、现象的科学。 纳米科学技术（简称纳米科技）：制造和研究纳米尺度（10-9 10-7m）的器件和材料的科学技术。,操纵,3. 纳米材料与结构特性 量子尺寸效应 小尺寸效应 表面效应 宏观量子隧道效应,限制,6. 纳米科技发展趋势,趋势1：各国纷纷制定自己的纳米科技发展计划,
