纳米科学概述

纳米科学技术概述

1．研究报告

纳米科技的前景（积极）及可能存在的问题（健康及环境威胁）2. 2008年九大纳米产品简介

啤酒瓶纳米复合材料（食品包装）、纳米防弹衣（军事安全）、纳米电池（电化学）、DNA测试（医学）、纳米等级汽车光泽剂（清洁）、纳米太阳能电池（能源）、金纳米微粒女性试孕纸（生活）、纳米网球（运动）、纳米止血绷带（卫生）

3．介观领域概念

广义及狭义介观领域

4. 纳米科学技术基本概念与内涵

1）纳米：是单位也是思维方式；

2）纳米科学、纳米技术概念；

3）纳米科技的主要研究内容（三个方面）及分支学科；

4）纳米材料含义、分类（按结构、按组成、按应用）及新性质（表、界面效应及影响及其它：见教材Page4-5）

5）纳米科技最终目标；

6）纳米材料与传统材料差别；

7）纳米科技分类：

a、纳米材料：主要类型、研究的两个方面

b、纳米器件：含义、特点、纳米技术与微电子技术区别及制造纳米产品技术路线（top-down/bottom up）

c、纳米尺度的检测与表征：含义及研究内容、STM及应用实例

5. 纳米科学技术的发展史

1）纳米材料及纳米技术的自然存在：

牙釉质、天体陨石碎片、海洋亚微米胶体粒子；蜜蜂、磁性细菌、鸽子、海龟及螃蟹的磁体微粒；壁虎飞檐走避、莲花效应、蝴蝶翅膀的光子晶体；

2）纳米技术的人工造就：

a、无意识的造就

中国墨、古铜镜面、2000年前古希腊及罗马染发及现代模拟、b、有意识的制作

There’s Plenty of Room at the Bottom——Richard Feynman

1861胶体粒子及胶体化学、1932透射电子显微镜TEM、铂超微颗粒催化剂、金属或金属氧化物颗粒的制备及表征（X射线、电子显微镜）

c、自觉地（理论）研究

1950-1960电子波函数相干现象、1961久保理论——超微粒子的量子限域理论、1963气体蒸发冷凝法制得纳米微粒及其表征、1973年半导体超晶格及半导体隧道效应

d、系统研究（久保理论日臻完善）

70年代末80年代初，金属颗粒费米面附近电子能及状态的久保

理论日趋完善、1974谷口提出nanotechnology、70年代末MIT 纳米等级硅基纳米陶瓷粉末规模化生产、1977 MIT 的学生Drexler 分子装臵的提出（视为疯子）、1981年IBM的STM可观及可控原子（精度0.01nm）、1984年纳米结构材料首次合成、1985年富勒烯、1987年纳米TiO2多晶体、1988年巨磁电阻效应、1990费曼纳米科技的基本思想、1990年纳米多孔硅光至发光现象、1991年NEC的饭岛多、单壁纳米碳管

3）纳米科技发展三个阶段

1990年前实验室探索、—1994根据特性设计纳米复合材料、1994-至今纳米组装研究

6、纳米组装体系：

纳米结构及构成基本单元、纳米组装体系含义及分类、鲍鱼壳7、纳米技术开展情况（从几个角度看）

1）美国、中国

2）国家纳米科技发展态势及特点：

a、概况：

发达国家：美、日、欧盟

新兴工业化经济体：韩国、中国台湾

发展中大国：中、南非、印度

b、成就：

纳米科技论文；专利；

c、各国专长：

美、日、中国

8、发展纳米技术的意义

讲义

1宏观领域、微观领域、介观领域纳米科技研究范畴

宏观领域是指以人的肉眼可见的最小物体开始为下限，上至无限大的宇宙天体；

微观领域是以分子原子为最大起点，下限是无限小的领域，如基本粒子：电子、质子、中子等；

介观领域：在宏观领域和微观领域之间，包括了从微米(1-100 μm)、亚微米，纳米到团簇尺寸(从几个到几百个原子以上尺寸)的范围。

广义上来说，凡是出现量子相干现象的体系统称为介观体系，包括团簇、纳米体系和亚微米体系；狭义上，纳米体系和团簇从这种介观范围独立出来，形成一个单独的领域。

2纳米科学技术基本概念与内涵

纳米：长度范围，10-9m；也代表了一种全新的思维方式。

纳米科学：20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新领域，是研究在千万分之一米(10–7m)到十亿分之一米(10–9m)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学。

纳米技术：在以上尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的

技术，又称为纳米技术。

纳米科技研究的内容：

a创造和制备优异性能的纳米材料——物质基础

包括：团簇、纳米颗粒与粉体，纳米碳管和一维纳米材料，纳米薄膜，纳米块材等纳米材料的制备技术、原理及性质

b制备各种纳米器件和装臵——目标

直接利用物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品

c探测和分析纳米区域的性质和现象——前提

扫描隧道电子显微镜(Scanning Tunneling Microscope, STM)及AFM，XRD，SEM，TEM，激光粒度仪，比表面吸附(研究晶相、尺寸、表面等)，紫外可见光吸收光谱，荧光光谱，热分析，磁性仪等。

学科分支：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。

3纳米材料

定义：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在1-100纳米范围的具有特殊功能的材料称为纳米材料

两层含义：

a至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳

米晶合金中的晶粒；

b当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性，如量子尺寸效应。

分类方法

a按维度分

(1)0维材料—三维尺寸为纳米级(100 nm)以下的颗粒状物质，如

C60、巴基葱；

(2)1维材料—线径为1—100 nm的纤维(管)，纳米管、线、丝、

棒、环；

(3)2维材料—厚度为1 — 100 nm的薄膜

(4)体相纳米材料(由纳米材料组装而成)

(5)纳米孔材料(孔径为纳米级)

b按组成（component）分类

金属纳米材料、半导体纳米材料、有机和高分子纳米材料、复合纳米材料、

复合纳米材料：无机纳米粒子与有机高分子复合材料、…………c应用的角度

一类距现在的应用相对较远，如纳米量子结构、量子器件等，这类材料和器件的发展将大大拓展和深化人们对客观世界的认识，使人们能够在原子、分子水平上制造材料及器件，将导致信息、能源、环境、医疗、生物与农业等领域的技术变革。如芯片

另一类具有现实的应用，并且在传统产业的改造和高新技术的发

展过程中起到了重要的作用。如纳米复合材料如碳纳米管增强Cu

纳米材料新性质

纳米材料具有尺寸小、比表面积大、表明能高、表面原子比例大等优点，因此可表现出块体材料所不具有的新性质，表现为：a小尺寸效应：特殊的光学、热学、磁学、力学、声学等方面b量子尺寸效应

c宏观量子隧道效应

d表面效应

纳米材料与传统材料的区别

a尺寸——这种材料至少有一个方向是在纳米的数量级上。

比如说纳米尺度的颗粒，或者是分子膜的厚度在纳米尺度范围内。

b性能——由于量子效应、界面效应、表面效应等，使材料在物理和化学上表现出奇异现象。

比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散率等完全不同于或大大优于常规的体相材料。

4纳米科技发展史

纳米材料及纳米技术的自然存在：牙釉质、天体陨石的碎片、海洋中存在亚微米胶体粒子；蜜蜂、鸽子、螃蟹、海龟、细菌体内存在磁性的纳米粒子；莲花效应、壁虎飞檐走壁、蝴蝶翅膀上炫

目的色彩、、、、

纳米技术的人工造就

a无意识接触——中国墨、古铜镜面、古希腊及罗马染发原料（硫化铅纳米晶体）、1861年胶体化学的建立（实为纳米体系，未从纳米材料的角度或其特殊性能作为研究重点）

b有意识制作

20世纪上半叶的研究特点是，人类已经有意识地把纳米微粒作为研究对象来探索纳米体系的奥秘：

1932年，德国的Ruska发明了世界上第一台透射电子显微镜(TEM)，为探索微观物质世界打下了基础（1986年诺贝尔物理奖），透射电子显微镜只能看，不能搬动原子。

1929年，Kchlshuthe用A1、Cr、Cu、Fe 等金属作电极，在空气中产生弧光放电，得到了15 种金属氧化物的溶胶。同年，W elesley等人开始对超微颗粒进行X光射线实验研究

1940年，Ardeume首次采用电子显微镜对金属氧化物的烟状物进行观察。

1945 年，Balk提出在低压惰性气体中获得金属超微粒子的方法1959年物理学家费曼《在底部还有很大空间》

c自觉地研究(理论研究的开始)

20 世纪50 年代末，Aharonov 和Bohm预计，在微米、亚微米(纳米材料尺寸上限)的细小体系中，一束电子分成两束，以形成不同的位相，重新相遇后会产生电子波函数相干现象，从而导

致电导的波动性

60 年代初，Chambers等人用实验观察到了电子束的波动性，证明了Aharonov的预言

1961年，久保(Kubo) 针对金属超微粒子的研究提出了久保理论---超微粒子的量子限域理论。

1963年，Uyeda通过金属在高纯惰性气体中蒸发和冷凝过程获得清洁表面的超微颗粒，并用透射电子显微镜研究了单个颗粒金属的形貌和晶体结构

1970年，江畸等考虑到量子相干区域的尺度，首先提出了半导体超晶格的概念，并发现半导体隧道效应（1973诺贝尔物理奖）d、系统研究(久保理论日臻完善）

70年代末到80年代初，人们对纳米颗粒的结构、形态和特性进行了比较系统的研究，描述金属颗粒费密面附近电子能级状态的久保理论日臻完善。在用量子尺寸效应理论解释超微颗粒的某些特性时获得成功。

1974年，Taniguchi最早使用纳米技术(Nanotechnology)一词，即“纳米加技术”，并用于精细机械加工，原意为公差在纳米尺度的加工技术。

70年代末，美国MIT的Cannon等人发明了激光驱动气相合成数十纳米尺寸的硅基陶瓷粉末(Si、SiC、Si3N4)，从此，人类开始了规模生产纳米材料的历史。

1977年美国MIT德雷克斯勒(时为大学生)提出, 可以制作模拟活

细胞的生物分子的人工类似物---分子装臵。

1981年，G. Binning和H. Rohrer博士（IBM的）发明了扫描隧道电子显微镜，使得人类首次在大气及常温下观察到了原子。1984年，德国萨尔大学的Gleiter教授等人首次采用惰性气体冷凝法制备了具有清洁表面的纳米金属粉末，然后在真空室中原位加压成纳米固体，并提出了纳米材料界面结构模型，制备了具有清洁表面的纳米晶体Pd, Fe, Cu等块状材料。

1985年，Smalley(2005.10去世)、Curl、英国的Kroto等人在瑞斯(Rice)大学的实验室采用激光轰击石墨靶，并用甲苯来收集碳团簇、用质谱仪分析发现了由60个碳原子构成的碳团簇丰度最高，通称为C60。1996年诺贝尔化学奖

1987年，美国Argon实验室Siegel博士用惰性气体原位加压法制备出来了纳米晶材料TiO2多晶体，发现超韧性陶瓷。

1988年，法国的费尔在铁、铬相间的多层膜电阻中发现，微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化，其变化的幅度比通常高十几倍，称为巨磁电阻效应(Giant Magneto-Resistive，GMR)，2007年诺贝尔物理学奖。

1990年，L. T. Canham发现了多孔硅在室温下的光致发光现象1991年，日本NEC基础研究实验室的饭岛教授(S. Iijima)在利用透射电子显微镜分析电弧放电产物时，发现多壁纳米碳管，随后，他还发现了仅由单层碳原子石墨层层卷曲而成的单壁纳米碳管。纳米科技的发展大致可以划分为3个阶段：

第一阶段(1990年以前)主要是在实验室探索

用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体(包括薄膜)，研究评估表征的方法。

第二阶段(1994年前)人们关注的热点是根据奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料：

纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合)，

纳米微粒与常规块体复合(0-3复合)，

复合纳米薄膜(0-2复合)。

第三阶段(从1994年到现在)纳米组装研究。

它的基本内涵是以纳米颗粒以及纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。

5纳米组装体系

纳米组装体系

以纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或组装成的一种新的体系，它包括一维、二维、三维体系。

这些物质单元包括纳米微粒、团簇或人造原子、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞等。

纳米组装体系分类

a人工纳米结构组装体系

人工组装已经不满足于简单地在物体表面搬运原子构造图形，新的趋势是能够对体相的物体实现三维的纳米调控，采用一种双光子吸收技术，利用非线性光学效应超越了普通光刻技术的衍射极

限，成功获得了120nm高分辨率的三维结构。2001年日本科学家就成功地制备了总长仅10 μ m的微米牛。

b纳米结构自组装体系

纳米结构的自组装在自然界里是一种相当普遍的现象，从闪闪发光的贝壳到致密坚实的骨骼

纳米材料与技术思考题2016

纳米材料导论复习题(2016) 一、填空： 1.纳米尺度是指 2.纳米科学是研究纳米尺度内原子、分子和其他类型物质的科学 3.纳米技术是在纳米尺度范围内对原子、分子等进行的技术 4.当材料的某一维、二维或三维方向上的尺度达到纳米范围尺寸时，可将此类材料称为 5.一维纳米材料中电子在个方向受到约束，仅能在个方向自由运动，即电子在 个方向的能量已量子化一维纳米材料是在纳米碳管发现后才得到广泛关注的，又称为 6.1997年以前关于Au、Cu、Pd纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因是 7.纳米材料热力学上的不稳定性表现在和两个方面 8.纳米材料具有高比例的内界面，包括、等 9.根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为： 10.隧穿过程发生的条件为. 11.磁性液体由三部分组成：、和 12.随着半导体粒子尺寸的减小，其带隙增加，相应的吸收光谱和荧光光谱将向方向移动，即 13.光致发光指在照射下被激发到高能级激发态的电子重新跃入低能级被空穴捕获而发光的微观过程仅在激发过程中发射的光为在激发停止后还继续发射一定时间的光为 14.根据碳纳米管中碳六边形沿轴向的不同取向，可将其分成三种结构：、和 15.STM成像的两种模式是和. 二、简答题：（每题5分，总共45分） 1、简述纳米材料科技的研究方法有哪些？ 2、纳米材料的分类？ 3、纳米颗粒与微细颗粒及原子团簇的区别？ 4、简述PVD制粉原理 5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点？ 6、请分别从能带变化和晶体结构来说明蓝移现象

7、在化妆品中加入纳米微粒能起到防晒作用的基本原理是什么？ 8、解释纳米材料熔点降低现象 9、AFM针尖状况对图像有何影响？画简图说明 1. 纳米科学技术 (Nano-ST):20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，是研究在千万分之一米10–7)到十亿分之一米(10–9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术，又称为纳米技术 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100纳米以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料，即三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料，大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类；纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望 5、纳米材料有哪4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、请叙述什么是小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应、库仑堵塞效应 答：小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应 表面效应：球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积/体积）与直径成反比随着颗粒直径的变小，比表面积将会显著地增加，颗粒表面原子数相对增多，从而使这些表面原子具有很高的活性且极不稳定，致使颗粒表现出不一样的特性，这就是表面效应 量子尺寸效应：当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料

纳米材料的概述

“纳米材料”—开启微观世界之门 1.纳米材料及纳米技术 纳米技术界定为：在1nm～100nm尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性，通过直接操纵原子、分子或原子团和分子团使其形成所需要的物质的新技术。 纳米材料(nanometer material)是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。2.纳米材料的发展 人类对物质的认识分为两个层次：一个是宏观，另一个是微观。人们对宏观物质的研究已经很深人，研究的历史也较悠久。对于微观物质的研究，到20世纪60年代出现了团簇科学，成为凝聚态物理研究的热点。在团簇物理研究中，人们在团簇和亚微米体系之间又发现了一个十分令人注目的新体系，即纳米体系。这个体系通常研究的范畴为1～100nm，其中典型的代表是纳米粒子。由于纳米粒子的尺寸小、比表面积大和量子尺寸效应使其具有不同于常规固体的新特性，而成为材料科学、物理学和化学等学科的前沿焦点。 1959年著名的美国物理学家理查德?费曼（Richard Feynman）在美国物理学会会议上做了题为“在底部有很多空间”的演讲，预言说：“我不怀疑，如果我们对物质微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物质得到大量的可能的特性。”虽然没有使用“纳米”这个词，但他实际上介绍了纳米技术的基本概念。1974年，日本教授谷口纪男（Norio Taniguchi）在一篇题为：“论纳米技术的基本概念“的科技论文中给出了新的名词——纳米（Nano）。 1981年格尔德?宾宁（Gerd Binnig）和海因里希?罗雷尔Heinrich Rohrer 发明了扫描隧道显微镜，它使科学家第一次可以观察并操纵单个原子。 1984年Gleiter 首次采用气体冷凝的方法，成功地制备了Fe纳米粉。随后，美国、西德和日本先后研制成纳米级粉体及块体材料。 1985年赖斯大学的研究人员发现了富勒烯（fullerenes）（更为人熟知的名称是“布基球（buckyballs），由著名未来学家，多面网格球顶的发明人巴克明斯特?富勒（R. Buckminster Fuller）命名，它可以被用来制造碳纳米管，是如今使

碳纳米材料概述

碳纳米材料概述 名字：唐海学号：1020560120 前言 纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子（非碳原子）组成，甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括三种类型：碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球。 近年来，碳纳米技术的研究相当活跃，多种多样的纳米碳结晶、针状、棒状、桶状等层出不穷。2000年德国和美国科学家还制备出由20个碳原子组成的空心笼状分子。根据理论推算，包含20个碳原子仅是由正五边形构成的，C60分子是富勒烯式结构分子中最小的一种，考虑到原于间结合的角度、力度等问题，人们一直认为这类分子很不稳定，难以存在。德、美科学家制出了C60笼状分子为材料学领域解决了一个重要的研究课题。碳纳米材料中纳米碳纤维、纳米碳管等新型碳材料具有许多优异的物理和化学特性，被广泛地应用于诸多领域。 分类 (1)碳纳米管碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。 (2)碳纤维分为丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维两种。碳纤维质轻于铝而强力高于钢，它的比重是铁的1／4，强力是铁的10倍，除了有高超的强力外，其化学性能非常稳定，耐腐蚀性高，同时耐高温和低温、耐辐射、消臭。碳纤维可以使用在各种不同的领域，由于制造成本高，大量用于航空器材、运动器械、建筑工程的结构材料。美国伊利诺伊大学发明了一种廉价碳纤维，有高强力的韧性，同时有很强劲的吸附能力、能过滤有毒的气体和有害的生物，可用于制造防毒衣、面罩、手套和防护性服装等。 (3)碳球根据尺寸大小将碳球分为：(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2—20nm之间)，如C60，C70等；(2)未完全石墨化的纳米碳球，直径在50nm 一1μm之间；(3)碳微珠，直径在11μm以上。另外，根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。 碳纳米材料的性质及相关应用 1.力学 (1)超强纤维碳纳米管具有弹性高、密度低、绝热性好、强度高、隐身性优越、红外吸收性好、疏水性强等优点，它可以与普通纤维混纺来制成防弹保暖隐身的军用装备。 (2)材料增强体用于增强金属、陶瓷和有机材料等。并且结合碳纳米管的导热导电特性，能够制备自愈合材料。

纳米科技概论期末试卷

选择题6题18分，填空题6题24分，名词解释或问答3题18分，简答题2题20分，论述题1题20分 一、选择题 1、纳米（nm）是一个长度单位，它等于10-9米 2、光学显微镜分辨率约为200纳米(nm) 3、属于准一维纳米材料的是碳纳米管 4、扫描隧道显微镜和原子力显微镜的英文缩写为STM和AFM 5、DNA螺旋结构的横向尺寸约为1-3nm 6、纳米粒子粒径从100nm减小至1nm，其表面原子占粒子中原子总数比例将增大 7、平均粒径为40nm的铜粒子的熔点与同一种固体材料的熔点相比降低了300℃左右 8、DNA的直径约2nm左右，SARS病毒约60--120nm，艾滋(AIDS)病毒约100nm 9、属于液相制备方法的是溶胶－凝胶法（Sol-gel） 10、一个C60分子的结构是由12个五边形和20个六边形组成的球体 二、填空题 1、最早明确提出纳米尺度上科学和技术问题的是理查德·费曼 2、纳米科学技术(NST)的英文全称为：Nano-science and technology 3、当纳米粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象以及纳米半导体粒子能隙的调制现象，均被称为量子尺寸效应 4、为制造具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为“自上而下”和“自下而上”两种方案。其中“自下而上”是指以原子、分子为基本单位，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的器件或产品的方式 5、纳米结构自组装体系英文全称为Nanostructured Self-assembling system 6、从学科角度层面上划分，纳米科学技术主要包括纳米(体系)物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工与测量学、纳米力学等7个既相对独立又相互渗透的学科 7、碳材料有非晶碳(无定形碳)和晶态碳材料之分。其中晶态碳材料包括石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管；其中C-60的发现开创了碳科学的新领域，同时，三位科学家也因此分享了1996年诺贝尔化学奖 8、宏观尺度的下限是肉眼所能分辨的最小尺寸，而微观尺度的上限约为原子分子的大小，即0.1nm左右

纳米科学技术概论

纳米科学技术概论 2016年4月27日 纳米科技的作用 纳米科技英文名称是nanotechnology，是指能操作细小到0.1～100nm物件的一类新发展的高技术。目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学

科交叉性质的科学和技术。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料；纳米器件；纳米尺度的检测与表征。从20世纪纳米科技的兴起，几十年来已 得到飞速发展，进入21世纪更是全球形成了世界性的纳米 科技热潮，纳米科技领域的新发现与新成果层出不穷。于此同时，在生活的的各个方面已出现数不胜数的应用，掀起了信息，材料，能源，环境，医疗，卫生，生物与农业等领域的产业革命，对社会科学技术的发展以及人类生活产生了重要意义。 任何一门学科如果只注重于理论是不会得到很大发展的，而纳米技术所以能得到飞速发展是因为在我们生活中得到了广泛的应用。第一，在纳米电子和计算机技术领域的应用。微电子的发展改变了现代人的生活，计算机的运算速度几乎是每两年翻一番。纳米结构下的微处理器的效率将提高一万倍。未来的方向是把微电子技术和纳米技术有机结合起来。第二，在纳米材料领域的应用。在纳米尺度上控制构成材料的基本单元的结构和成分，再组装成具有独特性质与功能的大结构，这将从根本上改变材料和器件的制造方法；以新原理和新结构在纳米层次上制备特定性质的材料或自 然界中不存在的材料，生物材料和仿生材料，实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。第三，在生物工程技术领域的应用。纳米材料在生物医学材料中占有重要位置，自

科学技术概论第二版复习提纲

导论 一、科学的四个特征：1.是放映客观食物和规律的知识和知识体系；2.是探索客观事物及其规律 的活动；3.是一种社会建制；4.是一种知识形态的生产力。 二、技术的定义：是人类对自然和社会进行有目的的改造和控制活动。 特征：1.既具有自然属性又具有社会属性；2.具有工具性与价值负载性；3.功能具有两面性。 三、科学与技术的关系：科学与技术存在密切的联系，同时，科学与技术既具有一些共同特征， 又有显著的差别。相同点：科学与技术都是人类的理性创造活动及其成果，都放映了人对自然的对象性关系，都属于历史的、发展的范畴。不同点：技术是一种广义的知识体系，与科学具有不同的知识结构和行为特征；科学更多地体现者人对于自然的认知和理解，更侧重于认识自然，技术更多地反映者人对自然的改造和控制，更侧重于为了特殊的目的而改造自然。随着发展，近代科学和技术加快了融合的速度，出现“一体化”特点。 四、列举中国古代科技成就的5个领域的每一个中两个提出成就：1.数学：在公元前14世纪商 朝使用十进位制；公元5世纪初，祖冲之父子算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间，保持了千年之久。2.天文：中国人提出了一种早期的无限宇宙概念；中国人发展了数值计算天文学和星表。3.地学：《水经式》出于唐代，是我国第一部国家级水法；《山海经》由《山经》、《海经》和《大荒经》三部分组成，其中《山经》成书最早，科学价值最大，是我国现存最早的地理著作。4.农学：在春秋战国时期开始使用铁农具和牛耕；宋朝秦观著《蚕书》，是中国保存下来最早的蚕桑业专著。5.医学：《黄帝内经》是最早的医学经典；《神农本草经》是中国最早的药物学专著。 第一章近代自然科学的初步发展 一、近代自然科学初步发展在14-15世纪，地点是欧洲。 二、近代自然科学初步发展的原因：文艺复兴的思想解放；宗教改革；手工业发展；航海；东 西方交流。 三、地心说强调以地球为中心，日心说强调以太阳为中心。

纳米材料研究及检测.

纳米材料研究及检测 【摘要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地 概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料的应用前景。本文以纳米材料为主要研究对象,阐述了其分析使用的分析方法。 【关键词】纳米技术；纳米材料；结构；性能；分析方法；表征 前言 纳米材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性，被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中，具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。纳米科技是未来高科技的基础, 而适合纳米科技研究的仪器分析方法是纳米科技中必不可少的实验手段。因此, 纳米材料的分析和表征对纳米材料和纳米科技发展具有重要的意义 和作用。 分析科学是人类知识宝库中最重要、最活跃的领域之一, 它不仅是研究的对象, 而且又是观察和探索世界特别是微观世界的重要手段。随着纳米材料科学技术的发展, 要求改进和发展新分析方法、新分析技术和新概念, 提高其灵敏度、准确度和可靠性, 从中提取更多信息, 提高测试质量、效率和经济性。 纳米材料主要性质有:小尺寸效应[、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。目前表征纳米材料的技术很多，采用各种不同的测量信号形成了各种不同的材料分析方法，大体可以分为以下

几种方法。 1.纳米科学和技术 1.1 纳米科技的定义 纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100 nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技术。其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。 1.2 纳米科技的内容 纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学…… 1.3 纳米科技的内涵 第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合，可产生众多的新的学科领域，并派生出许多新

纳米科技导论,徐国财精华版

1.纳米科学与技术（Nano-ST）是研究由尺寸在0.1～100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。 2.1纳米(nm)=10-3微米(μm)=10-6毫米(mm)=10-9米(m)=10埃 3.纳米材料的定义 指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。 4.纳米材料的分类：纳米材料的基本单元按维数（结构）可以分为三类：(1)零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇、人造超原子、纳米尺寸的孔洞等；(2)一维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；(3)二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等．因为这些单元往往具有量子性质，所以零维、一维和二维基本单元又分别有量子点、量子线和量子阱之称。按组成分类 金属纳米材料，无机非金属纳米材料，有机和高分子纳米材料，复合纳米材料；根据化学成分，纳米材料可分为纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷和纳米高分子。 5.纳米材料的特点： （1）至少有一维处于0.1～100nm； （2）因具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、或宏观量子隧道效应等引起光学、热学、电学、磁学、力学、化学等性质发生十分显著的变化。否则，不能称之为纳米材料 6.自然界的纳米技术 ★人体和兽类的牙齿 ★海洋中的生命粒子 ★蜜蜂的―罗盘‖－腹部的磁性纳米粒子 ★螃蟹的横行－磁性粒子―指南针‖定位作用的紊乱 ★海龟在大西洋的巡航－头部磁性粒子的导航 ★荷花出污泥而不染等 7.为什么会有这种“荷叶效应”？ ●用传统的化学分子极性理论來解释，不仅解释不通，恰恰是相反。 ●从机械学的粗糙度、光洁度角度來解释也不行，因为它的表面光洁度根本达不到机 械学意义上的光洁度（粗糙度），用手触摸就可以感到它的粗糙程度。 原來在荷叶叶面上存在着非常复杂的多种纳米和微米级的超微结构。 蜡质结晶＋细微结构→荷叶效应 在超高解析度电子显微镜下可以清晰看到：在荷叶叶面上布满着一個挨一個隆起的“小山包”在山包上面長滿絨毛，在“山包”頂則又長出一個個饅頭狀的“碉堡”凸頂。因此，在―乳突‖间的凹陷部份充滿著空氣，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上―乳突‖的凸頂形成几个点接触。雨点在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滚动中吸附灰尘，並滾出叶面，这就是―荷叶效应‖能自洁叶面的奧妙所在。再加上叶片表面的细微结构之助，使水与叶面的面积更小而接觸角变大， 因此加強了疏水性，同時也降低污染顆粒对叶面的附着力。 8.第一次工业革命——毫米时代，第二次工业革命——毫米时代，第三次工业革命——微米时代，第四次工业革命——即将到来的纳米时代 9.宏观：大尺度，发明了望远镜，探索宇宙起源与进化。 微观：小尺度，发明了显微镜、粒子加速器，探索物质结构。 介观：原子分子层次，才是和人类自身关系最密切的。 10.纳米技术与微电子技术的主要区别是： 纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是利用电子的粒子性来工作的。 11.人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。 12.制造纳米产品的技术路线可分为两种： “自上而下” (top down)：是指通过微加工或固态技术, 不断在尺寸上将人类创造的功能产

纳米科学技术概述

纳米科学技术概述 一、历史背景 在20世纪90年代的科技报刊上，经常出现“纳米材料”和“纳米技术”这种名词。什么是“纳米材料”呢？通俗一点说，就是用尺寸只有几个纳米的极微小的颗粒组成的材料。1纳米为10亿分之一米，用肉眼根本看不见。但用纳米颗粒组成的材料却具有许多特异性能。因此，科学家又把它们称为“超微粒”材料和“21世纪新材料”。而纳米材料并非完全是最近才出现的。最原始的纳米材料在我国公元前12世纪就出现了，那就是中国的文房四宝之──墨，墨中的重要成分是烟。实际上，烟是由许多超微粒炭黑形成的，而制造烟和墨的过程中就包含了所谓的纳米技术。 1984年，一位德国科学家格莱特（Gleiter）把一些极其细微的肉眼看不见的金属粉末用一种特殊的方法压制成一个小金属块，并对这个小金属块的内部结构和性能做了详细的研究。结果发现这种金属竟然呈现出许多不可思议的特异的金属性能和内部结构。他制出的这种材料的特殊性在于，一般的物理概念认为晶体的有序排列为物质的主体，而其中的缺陷、杂质是次要的，要尽力除去。格莱特把物质碾成极小微粒再组合起来，实际上是把界面上的缺陷作为物质的主体，由微小颗粒压制成的金属块是一种双组元材料，有晶态组元和界面组元，界面组元占50％，在晶态组元中原子仍为

原来的有序排列，而在界面组元中，界面存在大量缺陷，原子的排列顺序发生变化，当把双组元材料制到纳米级时，这种特殊结构的物质就构成了纳米材料，由此开始了对纳米材料及纳米科学技术的研究。 1987年，德国和美国同时报道制备成功二氧化钛纳米陶瓷（颗粒大小为12纳米），这种陶瓷比单晶体和粗晶体的二氧化钛陶瓷的变形性能和韧性好得多。例如，纳米陶瓷在180℃下能经受弯曲变形而不产生裂纹，纳米陶瓷零件即使开始时带有裂纹，在经受一定程度的弯曲变形后，裂纹也不会扩大。1989年，美国商用机器公司（IBM）的科学家用80年代才发明的扫描隧道显微镜（STM）移动氙原子，用它们拼成IBM 三个字母，接着又用48个铁原子排列组成了汉字“原子“两字。1990年，首届纳米科学技术大会在美国成功举行，标志着一个把微观基础理论与当代高科技紧密结合的新型学科 ──纳米科学技术正式诞生了。1991年，IBM的科学家制成了速度达每秒200亿次的氙原子开关。2019年，IBM设在苏黎世的研究所又研制出世界上最小的“算盘”，这种“算盘”的算珠只有纳米级大小，由著名的“碳”巴基球C60制成。 二、发展现状 纳米技术的发展现状十分乐观，世界各国纷纷制定发展纳米科学技术的战略，纳米科技成为世界科技竞争的一个热点领

纳米材料导论复习题

《纳米材料导论》复习题2013.12 第一章 1、纳米材料有哪些危害性？ 答：纳米技术对生物的危害性：1）在常态下对动植物体友好的金，在纳米态下则有剧毒；2）小于100nm的物质进入动物体内后，会在大脑和中枢神经富集，从而影响动物的正常生存；3）纳米微粒可以穿过人体皮肤，直接破坏人体的组织及血液循环。 纳米技术对环境的危害性：美国研究人员证明，足球烯分子会限制土壤细菌的生长，而巴基球则对鱼类有毒，这说明纳米技术对生态平衡和生态安全都有一定的破坏性。 2、什么是纳米材料、纳米结构？ 答：纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料，是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。纳米材料有两层含义： 其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。 3、什么是纳米科技？ 答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-7)到十亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。 4、什么是纳米技术的科学意义？ 答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望。 5、纳米材料有哪 4种维度？举例说明 答：零维：团簇、量子点、纳米粒子 一维：纳米线、量子线、纳米管、纳米棒 二维：纳米带、二维电子器件、超薄膜、多层膜、晶体格 三维：纳米块体 6、名词解释：STM、AFM、SEM、TEM 答：STM扫描隧道显微镜AFM原子力显微镜 SEM扫描电子显微镜XRFX射线荧光分析 TEM透射电子显微镜 7、简述STM和AFM的工作原理及对纳米技术的影响 答：STM工作原理：扫描隧道显微镜是一种利用量子力学的隧道效应的非光学显微镜它主要是利用一根非常细的钨金属探针，针尖电子会跳到待测物体表面上形成穿隧电流，同时，物体表面的高低会影响穿隧电流的大小，针尖随着物体表面的高低上下移动以维持恒定的电流，依此来观测物体表面的形貌 STM对纳米技术的影响：它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率此外扫描隧道显微镜在

现代科学科技概论试题汇总

《现代科学技术概论》 一、填空题 1、要实现可持续的经济增长必须改变资源的利用方式，从粗放型转变为集约型。 2、复合材料中一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂。与第一、二代复合材料相比，第三代复合材料主要是在基体方面作了改进。 3、激光器主要由工作物质、泵浦源和谐振腔构成，它主要是解决粒子反转问题。 4、非线性方程有一种对初始条件的敏感依赖性，外界微小的扰动都将导致解的巨大变化，有时甚至会面目全非，即洛伦兹提出所谓蝴蝶效应。 5、19世纪末由物理学领域所谓“两朵乌云”引发的革命，最终产生了相对论和量子论两大理论。 6、按是否随它本身的转化或人类的利用而日益减少来划分，能源可分为 再生 和非再生 。 7、集成度是标志集成电路水平的一项重要指标，即指在一定面积的硅片上所集成的晶体管元件的数量。 8、2005年10月我国的神舟6号飞船顺利升空和安全着陆，首次进行了多人多天的飞行，标志着我国航天技术又迈出重要一步。 9、以光谱或温度为横坐标，光度或绝对星等为纵坐标的图谱叫赫罗图图。处在该图左上方到右下方的对角线狭窄带区内的恒星为主序系星。 10、在距地面约36000千米的赤道上空等间隔放置3颗静止（同步）卫星就可实现除两极外的全球通信。 11、在系统实现空间、时间或功能的结构过程中，如果没有外界的特定干扰，仅是依靠系统内部的相互作用来达到，这种系统称之为自组织。 12、基因是 DNA 分子上具有遗传效应的特殊片段。 13、当代科学技术发展形成的思维方式的特点是：从还原论到统论；从线性思维到非线性思维；从决定论思维方式到非决定论思维；从精确思维到模糊思维。 二、关联题 1物质波d a 普朗克5阿基米德d a《天体运行伦》 2能量子假说b伽莫夫6赖尔 b b《地质学原理》a 3宇宙大爆炸c哈勃7 林耐c c《自然系统》b 4星系红移定律 d 德布罗意8哥白尼a d 《论杠杆》 c 9 维纳c a 系统论13 STM b a全球定位系统 10 贝塔朗菲a b 原子论14 GPS a b 扫描隧道显微镜 11道尔顿b c 控制论15 ES c c胚胎干细胞 12申农 d d信息论16 HGP d d人类基因组计划 三、单项选择题 1、分形与混沌是（A）的。 A、内在一致 B、实质不同 C、外在相似 D、完全不同 2、下列（D）不能作为研究微观粒子结构的工具。 A、对撞机 B、回旋加速器 C、空间探测仪 D、显微镜 3、下列属于20世纪60年代天文学四大发现的是（C）。 A、河外星系 B、超新星爆炸 C、脉冲星 D、黑洞 4、迄今为止人类认识到自然界共有四种相互作用，即（ B ）。 A、电力、磁力、弱力、强力 B、弱力、强力、引力、电磁力 C、电力、磁力、引力、排斥力 D、引力、排斥力、弱力、强力 5、酸雨是pH值（ C ）的降水。 A、等于5.6 B、大于5.6 C、小于5.6 D、小于7 6、下列（D）被称为第二代基因工程。 A、细胞工程 B、酶工程 C、发酵工程 D、蛋白质工程 7、科学研究表明木星上的大红斑是一种（D）。 A、蝴蝶效应 B、分形现象A C、线性叠加 D、相干结构 8、直觉和顿悟属于一般科学方法中的（）。 A、非逻辑思维方法 B、理论性科学方法 C、横向科学方法 D、经验性科学方法

现代科学技术导论复习资料

复习资料 第一篇1-4章复习要点 1、我们居住的地球是太阳系家族的一员，距太阳平均距离为多少？ 答：据太阳平均距离为1.496×108km。 2、恒星的演化过程分为哪几个阶段，恒星的结局是什么？ 答：恒星的演化过程可分为四个阶段:初始阶段、亚稳阶段、周期性收缩膨胀阶段、引力坍缩阶段。恒星的结局：1.白矮星→黑矮星（质量≤1.4倍太阳质量） 2.中子星3.黑洞。 3、生命体的基本结构单位以及蛋白质的基本组成单位分别是什么？ 答：细胞。氨基酸。 4、谁提出了化学元素的概念？谁发现了元素的周期性递变规律并制成了元素周期表？ 答：玻尔。门捷列夫。 5、太阳大气层可分为三层，从内到外依次是什么？ 答：光球、色球和日冕。 6、太阳辐射的能量主要来源？ 答：太阳中心区的氢核聚变。 7、根据地震波在地球内部的变化可将地球内部分为哪三个部分？ 答：地壳，地幔，地核。 8、地球的外部圈层的组成。 答：大气圈、水圈、生物圈。 9、电子、质子和中子分别是谁发现的？ 答：汤姆森发现电子。卢瑟福发现质子。莫塞莱发现中子。 10、太阳系的中心天体是什么？半径是多少？ 答：太阳。半径为7×105km。 11、自然界四种基本的相互作用力是哪些？ 答：万有引力，电磁相互作用力，强相互作用力，弱相互作用力。 12、地球表面的变化。 答：外力对地球表面的作用：1.水的运动、冻结、化学作用。2.大气的运动（风）、降水、气温的变化。3.生物：植物的生长。动物的挖掘。生物的生长和死亡。内力对地球表面的作用：1.地壳运动。2.火山活动。3.地震。 13、高技术的特征。 答：高增值，高竞争，高资金，高风险，高驱动和高智力。 14、现代科学具有的特征。 答：1.客观真理性。2.可检验性。3.系统性。4.主体际性。 15、微观粒子有哪些？ 答：电子、质子、中子、正电子、中微子、介子、超子、夸克。 16、DNA分子中有哪四对碱基？ 答：A=T、G C、T=A、C G。 第二篇 第一章生物技术 1.克隆羊多莉产生的过程。（P99第二段） 答：科学家采用体细胞克隆技术，主要分四个步骤进行： ①从一只六岁的芬兰母羊（称之为A）的乳腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的培养液中，细胞逐渐停止分裂，此细胞称之为供体细胞。 ②从一头苏格兰黑面母绵羊（称之为B）的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞。 ③利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形成融合细胞。电脉冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细

现代科学技术概论试卷

一、单项选择题 1、大爆炸宇宙理论的提出者是美国物理学家（ A ） A.伽莫夫 B.弗里德曼 C.哈勃 D.威尔逊 2、最早发明60进制计算系统的国家是（ D ） A．古中国 B．古印度 C．古埃及 D．古巴比伦 3、集希腊古典数学之大成的《几何原本》作者是（B） A、阿喀琉斯 B、欧几里得 C、阿基米德 D、阿波罗尼 4、《伤寒杂病论》的作者是中国医圣（ A ） A.张仲景 B.李时珍 C.华陀 D. 孙思邈 5、《人体的构造》一书的作者（ A ） A．维萨里 B．哈维 C．塞尔维特 D．达芬奇 6、使地心说成为一套完整的严密的理论体系的科学家是（ B ） A.亚里士多德 B.托勒密 C.哥白尼 D.泰勒斯 7、电磁感应定律的发现者是（ B ） A．伏打 B．法拉第 C．奥斯特 D．伽伐尼 8、英国医生( B )首先发现了植物细胞的细胞核。 A．施莱登 B. 布朗 C. 艾弗里 D.施旺 9、生物分类学的代表人物是 ( A ) A．林耐 B．拉马克 C．施莱登 D．达尔文 10、最先把机体分为内环境和外环境，内环境还是能够保持恒定的学者是( B ) A．马让迪B．贝尔纳C．桑克托留斯D．格列森 11、《海陆的起源》一书的作者是（ A ） A．魏格纳B．达尔文C．丹纳D．博蒙 12、发现了遗传的连锁与交换定律的科学家是（ B ）A．艾弗里B．摩尔根C．孟德尔D．德佛里斯 13、达尔文生物进化学说的中心内容是（ B ） A．用进废退学说B．自然选择学说C．过度繁殖学说D．生存斗争学说 14、分子生物学诞生的标志DNA双螺旋结构模型建立的时间是（ B ）A．1950 B．1953 C．1956 D．1948 15、生物技术的核心是（D ） A.细胞工程； B.酶工程； C.发酵工程； D.基因工程 二、多项选择题（将正确答案的字母填入后面的括号中，每题2分，共10分，多选、错选、漏选都不给分 1、现代科学的五大基本模型包括（ ABCDE ） A.宇宙演化的热大爆炸模型 B.粒子物理的标准模型 C.遗传物质DNA双螺旋结构模型 D.智力活动的图灵计算模型 E.地壳构造的板块模型 2、技术的基本特征包括（ ABC ） A.中介性 B.自然属性 C.社会属性 D.解释性 E.探索性 3、英国物理学家开尔文说道：“只是在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云。”这两朵乌云的指是什么？（ A B ） A.黑体辐射问题 B.以太问题 C.万有引力问题 D.太阳黑洞问题 E.物质波问题 4、孟德尔定律的重新发现做出贡献的科学家有( ABC ) A．德佛里斯 B.柯灵斯 C.丘敬马克 D. 魏斯曼 E.摩尔根 5、19世纪自然科学上的三大发现有（ ACD ） A．能量守恒原理 B. 元素周期律 C.细胞学说 D.达尔文的进化论 E. 孟德尔定律 三、判断题 1、物质、能量和信息是构成世界的三大要素（√） 2、科学主要解决“做什么”和“怎么做”的问题。（×） 3、纳米材料是指粒子平均粒径在1000纳米以下的材料（×） 4、中国是最早养蚕和织造丝绸的国家。早在三千多年前的殷商时代，就开始了养蚕和丝织。（√） 5、意大利著名的天文学家和实验物理学家伽利略是经典力学的奠基人。（√） 6、波义耳为元素概念提出了一个科学的定义，为化学研究指出了正确的方向（√） 7、细胞学说最终是由胡克完成的（×） 8、太阳是一颗恒星，它的质量占太阳系总质量的99.86％，表面温度约6000℃（√） 9、居里夫人是历史上唯一两次获得诺贝尔奖的女科学家，也是唯一同时获得物理和化学两种诺贝尔奖的科学家。（√）

纳米技术简介

纳米科技导论 课程小论文 题目:纳米技术简介 学号 班级 教师

摘要：纳米材料作为材料科学中的重要一元，近年来受到科学界的广泛重视。本文将从纳米材料的概况，制备工艺，及其部分应用等方面作出综合评价 关键词：纳米材料制备方法 1、纳米材料概述 纳米是一种长度单位,一纳米相当于十亿分之一米,大约相当于几十个原子的长度.人类对纳米的研究是在高技术领域或继信息技术和生命科学之后的又一个里程碑.正如中国的纳米首席科学家张立德所说: “大多数人竟然一无所知,纳米即将是一次产业革命”.由于物质组成的精细度达到纳米级时,就能表现出一些奇特的物理、化学的性能,从而为新材料的产生创造条件.纳米技术能在原子和分子水平上操纵物质,创造和制备优异性能的材料.因此,纳米技术是一项引领时代潮流的前沿技术,是科技之峰颠. 1982 年,科学家发明了纳米的重要工具——扫描隧道显微镜为我们揭示了一个可见的原子、分子世界,对纳米科技的发展产生了积极的促进作用. 1.1纳米材料分类 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。如果按维数，纳米材料的基本单元可分为三类： 1．零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等。 2．一维，指在空间中有两维处于纳米尺度，如纳米四、纳米管、纳米棒等。 3．二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。 因为这些单元往往具有量子性质，所以对零维、一维、二维的基本单元又分别有量子点，量子线，量子阱之称。 1.2纳米材料特性 纳米材料是新型材料，由于它的尺寸小、比表面大及量子尺寸效应，它具有常规粗晶材料不具备的特殊性能。 1.2.1 小尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,导致声、光、电磁、热力学等待性呈现新的小尺寸效应。例如:光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移;磁有序态向磁无序态的转变;超导相向正常相的转变;声子谱发生改变。 1.2.2 表面效应 纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面原子占相当大的比例。随着粒径减小,表面原子数迅速增加。这是由于粒径小,表面积急剧变大所致。由于表面原子数增多,原子配位不足及高的表面能,使这些表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其它原子结合。例如:金属的纳米粒子在空气中会燃烧,无机的纳米粒空子暴露在空气中会吸附,并与气体进行反应。 1.2.3量子尺寸效应 当粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低轨道能级而使能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。量子尺寸效应直接解释了纳米粒子特别的热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量以及超导态的凝聚能等一系列的与宏观特性有着显著不同的特性。 1.2.4宏观量子隧道效应 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来,人们发现了一些宏观量,例如微颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应,称为宏观的量子隧道效应。 宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都有着重要意义。它限定了磁带、磁盘进行

纳米科学技术学院

纳米科学技术学院 纳米材料与技术专业人才培养方案 一、专业介绍 苏州大学纳米科学技术学院（College of Nano Science and Technology, CNST）成立于2010年，是苏州大学、苏州工业园区政府和加拿大滑铁卢大学携手共建的一所高起点、国际化的新型学院。学院现有“纳米材料与技术”一个本科专业，本专业拥有“三个唯一”：唯一一个依托首批国家试点学院建设的纳米专业，是聚全院资源集中建设的唯一专业；唯一一个依托首批国家“2011”计划协同创新中心建设的纳米专业，集行业产业资源开展人才协同培养；唯一一个依托江苏省高校品牌专业建设工程项目的纳米专业，面向国家战略性新兴产业发展培养创新人才。 二、培养目标 培养纳米科学与技术领域具有创新思维能力、具备学科交叉优势、拥有国际化视野的创新人才，包括学术创新人才和技术创新人才。毕业生五年后将活跃在纳米材料科学与工程、纳米器件技术、纳米医学等相关领域，从事科

学研究、技术开发或科技管理工作，为国家与区域的战略性新兴产业发展做出贡献。 三、基本培养规格与要求 （1）政治思想和德育方面 热爱社会主义祖国，拥护中国共产党领导，掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论的基本原理；愿为社会主义现代化建设服务，为人民服务，有为国家富强、民族复兴而奋斗的志向和责任感；具有敬业爱岗、艰苦奋斗、热爱劳动、遵纪守法、团结合作的品质；具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。 （2）体育方面 掌握体育和军事基本知识，掌握科学锻炼身体的基本技能，养成良好的体育锻炼和卫生习惯，接受必要的军事训练，达到国家规定的大学生体育和军事训练合格标准，具备健全的心理和健康的体魄，能够履行建设祖国和保卫祖国的神圣义务。 （3）智育方面 掌握人文社会科学和自然科学基本理论知识，掌握纳米材料与技术领域的基础理论、基本技能以及相关的工程技术知识，具有独立获取知识、运用知识、创新知识的基本能力及开拓进取的精神，具有运用科学理论和实验技能

《纳米材料与技术》教学大纲(新)

《纳米材料与技术》课程教学大纲 课程中文名称：纳米材料与技术 课程英文名称：Nanomaterials and Nanotechnology 课程类别：全校性通识选修课 课程编号： 课程归属单位：材料与冶金工程学院 制订时间：2014年4月02日 一、课程的性质、任务 1．课程性质和任务 本课程是理工科专业的一门专业选修课，它研究了纳米材料的结构和性能及制备方法，以及纳米材料的应用以及纳米科技的新进展。本课程主要任务是使学生对纳米材料这样一种新的材料具有一个比较广泛的了解。为以后工作、学习及毕业论文实验提供必要的知识面和方法 2．教学要求 开此课前学生应已学过大学物理、无机、有机、及物理化学等基础课。 3．适用专业 本课程适用全校所有理工科专业。 4．本门课程与其它课程的关系 其先修课程是大学物理、无机、有机、及物理化学等，先修课程所讲授的物理、化学等知识是本课程讲授的基础知识。 5．学分、学时数 本课程学分数为2学分。教学总教学学时为36学时，其中理论教学36学时，实验教学0学时。 6．推荐教材 自编 7．推荐参考书 1.《纳米材料导论》哈尔滨工业大学出版社 2.《纳米材料和纳米结构》张立德，牟季美，科学出版社 3.《纳米复合材料》徐国财著化工出版版 4.《纳米材料分析》黄惠忠化工出版社 5.《纳米材料与器件》朱静清华大学出版社 8．主要教学方法和多媒体教学要求： 主要教学方法采用多媒体教学，要求有电脑、投影仪（含展示台）、屏幕等。 二、各章教学内容和要求 1、课堂讲授内容（36学时）： 第一章纳米科学与技术的概述（4学时） 1．纳米科学与技术 2．纳米科学技术的发展史