納米科技發(fā)展及遠(yuǎn)景ppt課件

1、生物醫(yī)學(xué)納米技術(shù)張宇生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院.第二講：納米科技開展及遠(yuǎn)景.Richard P. Feynman人工度.Richard P. FeynmanDec.1959, ASP)： 我以為，物理學(xué)的原理并不排斥用一個(gè)一個(gè)地安排原子來制造東西。這樣作并不違反任何定理，因此在原那么上是可以實(shí)現(xiàn)的。它在實(shí)際中迄今未實(shí)現(xiàn)是由于我們太大了。 假設(shè)我們能按照本人的愿望一個(gè)一個(gè)地安排原子，將會出現(xiàn)什么 這些物質(zhì)將有什么性質(zhì)？這是非常有趣的實(shí)際問題。雖然我不能準(zhǔn)確回答它，但我決不疑心當(dāng)我們能在如此小的尺度上進(jìn)展支配時(shí)，將得到具有大量獨(dú)特性質(zhì)的來源。.Heinrich Rohrer

2、 (1933- ) Gerd Karl Binnig ( 1947- ).Xenon on Nickel (110)Iron on Copper (111) Nano Letter 支配化學(xué)反響.納米科技大事記年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制造更小的機(jī)器，最后將變成根據(jù)人類志愿，逐個(gè)地陳列原子，制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢想。 七十年代，科學(xué)家開場從不同角度提出有關(guān)納米科技的想象，年，科學(xué)家唐尼古奇最早運(yùn)用納米技術(shù)一詞描畫精細(xì)機(jī)械加工。 年，科學(xué)家發(fā)明研討納米的重要工具掃描隧道顯微鏡，為我們提示一個(gè)可見的原子、分子世界，對納米科技開展產(chǎn)生了積極促進(jìn)作用

3、。年月，第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議在美國巴爾的摩舉行，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。 年，碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是一樣體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的倍，成為納米技術(shù)研討的熱點(diǎn)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主斯莫利教授以為，納米碳管將是未來最正確纖維的首選資料，也將被廣泛用于超微導(dǎo)線、超微開關(guān)以及納米級電子線路等。 . 年，繼年美國斯坦福大學(xué)搬走原子團(tuán)“寫下斯坦福大學(xué)英文名字、年美國國際商用機(jī)器公司在鎳外表用個(gè)氙原子排出“之后，中國科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自若地支配原子勝利寫出“中國二字，標(biāo)志著我國開場在國際納米科技領(lǐng)域占有一席之地。 年，美國科學(xué)家初次勝利地用單電子挪動單電子，利用這種技術(shù)可望在年后研

4、制勝利速度和存貯容量比如今提高成千上萬倍的量子計(jì)算機(jī)。 年，巴西和美國科學(xué)家在進(jìn)展納米碳管實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)明了世界上最小的“秤，它可以稱量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個(gè)病毒的分量；以后不久，德國科學(xué)家研制出能稱量單個(gè)原子分量的秤，突破了美國和巴西科學(xué)家結(jié)合發(fā)明的紀(jì)錄。 到年，納米技術(shù)逐漸走向市場，全年納米產(chǎn)品的營業(yè)額到達(dá)億美圓。 近年來，一些國家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者方案，投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地。日本設(shè)立納米資料研討中心，把納米技術(shù)列入新年科技根本方案的研發(fā)重點(diǎn)；德國專門建立納米技術(shù)研討網(wǎng)；美國將納米方案視為下一次工業(yè)革命的中心，美國政府部門將納米科技根底研討方面的投資從年的億美圓添加到年的億美

5、圓。.物質(zhì)尺度用特殊尺度空間的物質(zhì)來改動人們的認(rèn)識！.不同尺寸和外形的金納米粒子具有不同的熔點(diǎn)500.不同尺寸和外形的銀納米粒子具有不同的光學(xué)性質(zhì)4nm 納米棒4nm*40nm.金納米粒子的光學(xué)性質(zhì)隨粒子的間距而變化17.5-0nm.不同尺寸的鈷納米粒子具有不同的磁學(xué)性質(zhì).(A) Emission maxima and sizes of quantum dots of different composition. Quantum dots can be synthesized from various types of semiconductor materials (II-VI: CdS,

6、CdSe, CdTeI; III-V: InP, InAsI; IV-VI: PbSeI) characterized by different bulk band gap energies. The curves represent experimental data from the literature on the dependence of peak emission wavelength on qdot diameter. The range of emission wavelength is 400 to 0 nm, with size varying from 2 to 9.5

7、 nm (organic passivation/solubilization layer not included). All spectra are typically around 30 to 50 nm (full width at half maximum). Inset: Representative emission spectra for some materials. Data are from (12, 18, 27, 7682). Data for CdHgTe/ZnS have been extrapolated to the maximum emission wave

8、length obtained in our group. (B) Absorption (upper curves) and emission (lower curves) spectra of four CdSe/ZnS qdot samples. The blue vertical line indicates the 488-nm line of an argon-ion laser, which can be used to efficiently excite all four types of qdots simultaneously. Adapted from (28) (C)

9、 Size comparison of qdots and comparable objects. FITC, fluorescein isothiocyanate; GFP, green fluorescent protein; qdot, green (4 nm, top) and red (6.5 nm, bottom) CdSe/ZnS qdot; qrod, rod-shaped qdot (size from Quantum Dot Corp.s Web site). Three proteinsstreptavidin (SAV), maltose binding protein

10、 (MBP), and immunoglobulin G (IgG)have been used for further functionalization of qdots (see text) and add to the final size of the qdot, in conjunction with the solubilization chemistrySCIENCE 2005 307 538.量 子 點(diǎn)小于10nmCdSe納米晶TEM照片.納米科技在納米尺度內(nèi)1-100nm)控制物質(zhì),發(fā)明特定功能的資料、器件和系統(tǒng)在納米尺度內(nèi)1-100nm)，探測物質(zhì)的構(gòu)造與性能在納米尺度內(nèi)

11、1-100nm)，認(rèn)識物質(zhì)的物理、化學(xué)和生物學(xué)性量變化的規(guī)律，加以利用納米物理學(xué)納米化學(xué)納米資料學(xué)納米加工學(xué)納米丈量學(xué)納米機(jī)械學(xué)納米電子學(xué)納米生物學(xué)納米醫(yī)學(xué) 。Nano-X.IT(Information Tech.) 和BT(Bio Tech.)繼續(xù)開展的根底Nano Tech.)： 支持硅芯片繼續(xù)開展10nm )與能夠的替代技術(shù) ：納芯片 支持BT的根底之一：納米尺度內(nèi)支配基因社會和經(jīng)濟(jì)可繼續(xù)開展的要求：省資料、能源和空間 PC 數(shù)量以100%速度增長，2021年時(shí)PC年耗電 3600 billion KWh=美國2000年全年發(fā)電量 2020年中國將有3.5億臺PC.大的市場和高利潤驅(qū)動為

12、什么要開展納米科技？(1).創(chuàng)建的新資料、新器件發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的性質(zhì)、景象和過程-對自然的深 入了解多學(xué)科的交叉領(lǐng)域 Living/non-living; Relevance areas-more chances為什么要開展納米科技？(2).納器件：納電子、納光電子、納傳感器、納存儲及納顯示器件納電子器件與微電子的關(guān)系：承繼、相容、互補(bǔ)、互動Si-基 MOSFET 器件有超越 4050 years 的開展時(shí)期，它將不斷地開展技術(shù)、優(yōu)化性能、降低本錢，是不可被替代的。2. 開展納電子或納光電子器件必需思索新的任務(wù)原理，實(shí)現(xiàn)高性能、低本錢的目的。.Moores Law Continues40048080

13、80868008Pentium Processor486 DX Processor386 Processor286Pentium II ProcessorPentium III ProcessorItanium ProcessorGoal: Over 1 billion transistors by 2005Pentium 4 Processor Itanium 2 Processor.Stanford/IBMITRS.CMOS器件的挑戰(zhàn)性問題Si-MOSFET極限Gate Length 300 nmUVMultifunctionality, versatility, selectivity and efficiency檢測微量高分子在紫外光下可降解污染物.納米技術(shù)運(yùn)用于檢測和防止物理、化