納米材料1課件

1、中國石油大學(xué)（華東）理學(xué)院納米 材S1料Nano Materials郝蘭眾理學(xué)院The aim of this missionis knowledge個(gè)人簡(jiǎn)介（personal resume）郝蘭眾山東師范大學(xué)物理系，物理學(xué)，學(xué)士學(xué)位電子科技大學(xué)，材料物理與化學(xué)，碩士學(xué)位 中國石油大學(xué)（華東）材料物理系教師 電子科技大學(xué)，材料科學(xué)與工程，博士學(xué)位中國石油大學(xué)（華東）材料物理與化學(xué)系教師1998-20022002-20052005-20082008-20122012至今主要研究領(lǐng)域：電子薄膜與器件、新能源材料與器件Phone-mail：“未來科學(xué)的發(fā)展將是繼續(xù)向宏觀世界

2、和微觀世界挺進(jìn)”！愛因斯坦走出賓館看到地球十年后的假期會(huì)怎樣：月球賓館海底賓館2013.09，人類首臺(tái)基于碳納米晶體管技術(shù)的計(jì)算機(jī)已成功測(cè)試運(yùn)行，只包括了178個(gè)晶體管隨著半導(dǎo)體芯片越做越小，人們擔(dān)心，傳統(tǒng)的摩爾定律（芯片上的晶體管密度每隔一年半就翻一倍）將走到盡頭，而告別傳統(tǒng)硅芯片的世界首臺(tái)碳納米管計(jì)算機(jī)旋即橫空出世，這不僅意味著摩爾定律將會(huì)延壽，另外“硅”作為計(jì)算時(shí)代的“王者”的地位或?qū)⒉槐?，硅谷的未來可能不再“姓硅”。不管怎樣，?jì)算設(shè)備體積越來越小，價(jià)格越來越便宜，性能越來越強(qiáng)大的趨勢(shì)不會(huì)改變，對(duì)廣大消費(fèi)者來說都是利好消息。Science雜志評(píng)出2001年世界十大科技突破納米技術(shù)領(lǐng)域獲得

3、多項(xiàng)重大成果繼在2000年開發(fā)出一批納米級(jí)裝置后，科學(xué)家今年再進(jìn)一步將這些納米裝置連接成為可以工作的電路，這包括納米導(dǎo)線、以納米碳管和納米導(dǎo)線為基礎(chǔ)的邏輯電路、以及只使用一個(gè)分子晶體管的可計(jì)算電路。分子水平計(jì)算技術(shù)的飛躍有可能為未來誕生極微小但極快速的分子計(jì)算機(jī)鋪平道路。米片”列首位法。英國牛津大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)明出 材料制成只有一層原子的超薄納米片。研究 于某些溶劑中，然后利用超聲波對(duì)之進(jìn)行振 子的納米片。實(shí)驗(yàn)顯示，氮化硼、二硫化鉬 納米片。本次研究所發(fā)明的方法簡(jiǎn)單快捷、 制備納米片材料。納米片可以制成各種薄膜 如用于生產(chǎn)半導(dǎo)體和下一代電子器件等。本 進(jìn)步。超薄“納1. 英國發(fā)明超薄“納

4、米片”制備方 通用快捷的納米片制備方法，能夠?qū)⒍喾N 人員說，只要將具有層狀結(jié)構(gòu)的原材料置 蕩，就可以使這些材料分解成只有一層原 二硫化鎢等物質(zhì)都可以通過這種方法制成 成本低廉且產(chǎn)量高，有望在工業(yè)中大規(guī)模 根據(jù)原材料性質(zhì)的不同而用于諸多領(lǐng)域， 次研究將可能為這些工業(yè)領(lǐng)域帶來革命性Nature公布2011十大科技成果、，10. 荷蘭制造出世界最小的分子“電動(dòng)車”。這是一個(gè)結(jié)構(gòu)特殊的分子，它也有四個(gè)“輪子”，當(dāng)接收到電流時(shí)就向前“行駛”，不過，它“行駛”的距離要以納米來計(jì)算。Nature雜志封面報(bào)道了荷蘭格羅寧根大學(xué)等機(jī)構(gòu)的這項(xiàng)成果。他們合成的這個(gè)分子在中間有一根“主軸”，前后兩端各有兩個(gè)類似輪子的

5、結(jié)構(gòu)。如果用特別小的探針碰一 下這個(gè)分子，為之提供電流，四個(gè)“輪子”就會(huì)開始旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)分子前行。在銅板表面對(duì)這輛“電動(dòng)車”進(jìn)行的測(cè)試顯示，如果施加10次電流，它可以前進(jìn)6納米。這種分子“電動(dòng)車”將來可用于許多微觀領(lǐng)域，比如把微量藥物送達(dá)人體所需要的地點(diǎn)。材料形態(tài)的演化石墨煤塊金剛石碳材料石墨烯碳管C60H2原子和C納米管多壁C納米管C腳手架納米變阻箱納米技術(shù)的應(yīng)用日本借核磁共振實(shí)現(xiàn)“盜夢(mèng)”2013年04月07日00:08華商網(wǎng)-華商報(bào)日本京都ATR神經(jīng)信息實(shí)驗(yàn)室的研究人員稱這項(xiàng)研究“首次實(shí)現(xiàn)解碼夢(mèng)境”，人員首先利用核磁共振成像設(shè)備確定睡眠初期腦部的活躍區(qū)域 ，然后喚醒研究對(duì)象，詢問他們夢(mèng)中

6、所見，再將答案與成像片比對(duì)，建立數(shù)據(jù)庫。研究人員利用這一數(shù)據(jù)庫即可預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象夢(mèng)中圖像，準(zhǔn)確率60%，預(yù)測(cè)15種特定圖像，包括男人、語言和書籍的準(zhǔn)確率超過70%。英攻克磁共振成像新技術(shù) 有望增疾病監(jiān)測(cè)效果 時(shí)間：2013-02-05 10:36:18 來源：中國科學(xué)報(bào) 磁共振成像（MRI）領(lǐng)域的一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)有望提高多發(fā)性硬化癥等腦部疾病 的診斷率和監(jiān)測(cè)效果。研究人員指出，來自英國諾丁漢大學(xué)彼得曼斯菲爾 德爵士磁共振中心的這一研究成果，可能會(huì)為醫(yī)學(xué)界的磁共振成像提供一種新工 具。該項(xiàng)研究發(fā)表在日前出版的美國國家科學(xué)院院刊上，它揭示了利用新的磁共振成像技術(shù)生成的腦部圖像為何對(duì)神經(jīng)纖維走向如此敏感。“

7、腦科學(xué)時(shí)代”計(jì)劃日本已制定“腦科學(xué)時(shí)代”計(jì)劃，日政府在3月底結(jié)束的上一財(cái)政年度投入3500萬美元，用于夢(mèng)境與其他神經(jīng)學(xué)研究 ?！安贿^，研究成果今后也許能讓人窺測(cè)他人的想法，我們會(huì)認(rèn)真對(duì)待研究涉及的道德風(fēng)險(xiǎn)?！边@項(xiàng)研究日后可以幫助人們通過 大 腦 指 揮 義 肢 ， 或 發(fā) 現(xiàn) 治 療 癡 呆 和 其 他 關(guān) 聯(lián) 大 腦 的 疾 病 。美國2日宣布，將投入1億美元用于探索人類大腦工作機(jī)制、繪制腦活動(dòng)全圖 、 針 對(duì) 目 前 無 法 治 愈 的 大 腦 疾 病 開 發(fā) 新療法。德國 、 英國 、 瑞 士 等 也 不 甘 落 后 ， 推出了本國的神經(jīng) 科學(xué)研究計(jì)劃。媒體指出，大國“腦計(jì)劃”的深層動(dòng)機(jī)

8、是為搶占腦科學(xué)研究及相關(guān)高科技技術(shù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。課程教學(xué)內(nèi)容綱要什么是“納米”“納米”發(fā)展歷程納米世界的“眼”和“手”“納米”研究進(jìn)展百花齊放的“納米”納米與人類生活納米材料的制備10:18 PM具體內(nèi)容及特點(diǎn)具體內(nèi)容：納米技術(shù)的發(fā)展、納米材料的制備、結(jié)構(gòu)形貌、性能特征等本課程特點(diǎn)：科普性強(qiáng)概念術(shù)語多 課程內(nèi)容頭緒多 理論計(jì)算少交叉學(xué)科（物理學(xué)、化學(xué)、生物、電子等）對(duì)大家的要求請(qǐng)不要遲到請(qǐng)不要喧嘩請(qǐng)關(guān)閉通訊工具請(qǐng)按時(shí)交作業(yè)考核與成績(jī)最終成績(jī)= 平時(shí)成績(jī)(30%)+期末考試成績(jī)(70%)平時(shí)成績(jī)：考勤，作業(yè)，課堂報(bào)告說明: 若有三次無故不上課者，考核成績(jī)按不及格計(jì)。1. 同學(xué)們心中的“納米”是什么

9、？2. 同學(xué)們知道的我們身邊的那些“納米”事？納米是一個(gè)的尺度概念？10000000100000010000010000公里 10001001010.10.010.0010.0001(公尺)米毫米0.000010.000001微米0.00000010.000000010.000000001納米單位：公尺仙女座星系1022m太陽系1.21013 m太陽1.4109m地球1.2107m新加坡4.2104m X2.3104m蒼蠅長(zhǎng)度7.5 mm珠穆朗瑪峰高度8.9103m宏觀領(lǐng)域恐龍 21m高樓 280m非州象高度3.3m兔子長(zhǎng)度30 cm什么是納米？納米是英文nanometre的音譯.納米源自拉丁

10、語“NANO”,意為“矮小”.納米是一種物理度量定位,是一長(zhǎng)度單位.1納米(1nm)=10-9m.納米是“十億分之一”米，也就是說1納米10-9米0.000000001米英文的發(fā)音。納米，最早又稱之為毫微米，曾經(jīng)記為m；英文 Nanometer（國際通用縮寫為nm）； 臺(tái)灣 稱之為“奈米”，以示與大陸之別； 日本 稱之為“”，納米有多小把一納米放在指甲上如同一只足球放在中國領(lǐng)土上納米有多小螞蟻：為什么要誣賴我我！不是我啦！1米DNA：其實(shí)是我啦！沒想到吧！哈哈！納米有多小釘子紅血球分子及DNA氫原子100萬納米1千納米1 納米0.1 納米3510nm宇宙直徑 1025 億nm成人身高頭發(fā)絲直徑

11、血紅細(xì)胞直徑50,0008,000nmnm380780100可見光波長(zhǎng)集成電路線寬nmnm氫原子直徑0.10nm 0.1 納 米10技0 n術(shù)m ?換算成納米尺度國際上公認(rèn)0.1100nm為納米尺度空間納米科技研究由尺寸在1100nm之間的物質(zhì)組成的體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。納米材料學(xué)納米生物學(xué)納米化學(xué)納米機(jī)械學(xué) 納米加工學(xué)與傳統(tǒng)學(xué)科納米材料納米加工技術(shù)納米科技結(jié)合納米材料：指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍或由它作為基本單元構(gòu)成的材料。納米點(diǎn)(0維)納米基本單元納米絲、納米棒、納米管(1維).納米薄膜、納米多層膜(2維).納米革命（1）“納米”朋

12、友就在身邊（2）我們生活在新時(shí)代（3）二十一世紀(jì)科技的三劍客（4）改造自然界的全新理念（5）用納米科技改造世界1.“納米”朋友就在身邊從物理學(xué)的角度看，構(gòu)成物質(zhì)世界大樓的基本“磚塊”，只不過60種基本粒子；（1） 夸克家族。它一共包括6種不同類型的夸克，它們是組成原子核或亞核粒子的最小微粒。（2） 輕子家族。它一共包括6種不同類型的輕子。我們熟悉的電子就是輕子家族的一員。（3） 傳遞力的粒子家族。其中有傳遞強(qiáng)力或核力的膠子，傳遞電磁力的光子和傳遞弱力的中間玻色子和Z粒子。（4） 反粒子家族。它是指對(duì)于夸克和輕子中每一種粒子都有相對(duì)應(yīng)的反粒子，反粒子的特點(diǎn)是與原粒子的質(zhì)量相同，但所帶的電荷相反。

13、從化學(xué)的角度看，構(gòu)成物質(zhì)世界大樓的基本“磚塊”，只有周期表上那110多種元素，而常用的僅50余種。但無機(jī)、有機(jī)的物質(zhì)卻有無窮無盡的種類呢。為什么大千世 界能如此造化？全是大自然這個(gè)魔術(shù)師變戲法的手段高，而 “奧秘”就藏身于納米科技中。我們身邊有“納米”朋友嗎？有！多極了！而且是老朋友了，只不過剛剛認(rèn)識(shí)。自然界中的納米現(xiàn)象予獨(dú)愛蓮之出淤泥而不染，濁清漣而不妖，中通外直，不蔓不枝，香遠(yuǎn)益清，亭亭靜植，可遠(yuǎn)觀而不可褻玩焉！周敦頣愛蓮說荷花、蓮花、水芙蓉、藕花、芙蕖、水芝、水華、澤芝、中國蓮荷葉是咱們的老朋友人們因此常稱贊荷花出污 泥而不染的品 格，而且常常 用此作比喻，來歌頌戰(zhàn)斗在敵人心臟的革命者的

14、偉大情操 。 在電影“與魔鬼打交道的人 ”中，以資本家 身份出現(xiàn)的男 、女主人公家中就掛了一幅荷 花圖自勉。許多植物表面，如蓮葉面具有超疏水 (superhydrophobicity) 及自 潔 (self-cleaning)的 特 性 。 蓮葉 的疏水 、 不吸水的表面始終使葉 面保 持一塵不染。荷葉為什么能出污泥而不染？有些科普書中是這樣解釋的：“出水荷葉上濺了水滴，由于荷葉上有細(xì)毛，水不能吸附在荷葉上”。荷葉上有細(xì)毛這一點(diǎn)，憑手感就能覺察。但是，毛有多細(xì)？不知道！當(dāng)時(shí)也不可能進(jìn)行觀察。我們能否仿效荷葉造出濺不上水的布料來？以前也不可能！連細(xì)毛具體什么樣都不知道，如何進(jìn)行模仿？人們?cè)缇拖Ｍ?/p>

15、揭開荷葉具有疏水性能的的 奧秘，以便通過模仿荷葉表面的結(jié)構(gòu)，制造出 應(yīng)用于生活的各種各樣的疏水材料。為什么會(huì)有這種“蓮花效應(yīng)”？用傳統(tǒng)的化學(xué)分子極性理論來解釋，解釋不通，恰恰是相反。荷葉的基本化學(xué)成分是葉綠素、纖維素、淀粉等多糖類的碳水化合物，有豐富的羥基（-OH）、（-NH）等極性基團(tuán)，在自然環(huán)境中很容易吸附水分或污漬。從機(jī)械學(xué)的粗糙度、光潔度角度來解釋也不行，因?yàn)樗谋砻婀鉂嵍雀具_(dá)不到機(jī)械學(xué)意義上的光潔度（粗糙度），用手觸摸就 可以感到它的粗糙程度。經(jīng)過德國科學(xué)家的長(zhǎng)期觀察研究，即在1990年代初終於揭開了荷葉葉面的奧妙。原來在荷葉葉面上存在著非常復(fù)雜的多重納米和微米級(jí)的超微結(jié)構(gòu)。蓮花效

16、應(yīng)的證實(shí)世人對(duì)蓮葉的這些特性並不陌生，但真正有系統(tǒng)地研究與分析卻是最近幾年的事。1997年，德國波昂大學(xué)的植物學(xué)家Wilhelm Barthlott針對(duì)這個(gè)特殊現(xiàn)象進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了上述蓮花的疏水性與自我潔淨(jìng)的關(guān)係，因此創(chuàng)造了蓮花效應(yīng)(Lotus effect)一詞，同時(shí)也擁有這個(gè)商標(biāo)的專利權(quán)。從此以後，蓮花效應(yīng)成了奈米科技最具代表性的名詞。最早發(fā)現(xiàn)蓮葉上奈米級(jí)顆粒的德國人Prof. Dr. Wilhelm Barthlott荷葉葉片上的多重納米和微米級(jí)的超微結(jié)構(gòu)在超高解析度電子顯微鏡下可以清晰看到：在荷葉葉面上佈滿著一個(gè)挨一個(gè)隆起的“小山包”在山包上面長(zhǎng)滿絨毛在“山包”頂則又長(zhǎng)出一個(gè)個(gè)

17、饅頭狀的“碉堡”凸頂?？茖W(xué)家們揭開奧秘圖2 荷葉的表面微觀結(jié)構(gòu)（標(biāo)尺：100微米）出淤泥而不染的蓮花荷葉的表面上有許多微小的乳突，乳突的平均大小約為10微米，平均間距約12微米。而每個(gè) 乳 突 是 由 許 多 直 徑 為 200 納米左右的突起組成的。原來在“微米結(jié)構(gòu)”上再迭加上“納米結(jié)構(gòu)”，就在荷葉的表面形成了密密麻麻分布的無數(shù)“小山”，“小山”與“小山”之間的“山谷”非常窄，小的水滴只能在“山頭”間跑來跑去，卻休想鉆到荷葉內(nèi)部。于是荷花便有了疏水的性能。荷葉上的水珠附著灰塵的水珠，蓮花效應(yīng)因蓮葉具有疏水、不吸水的表面，落在葉面上的雨水會(huì)因表面張力的作 用 形 成 水 珠 ， 即水 與葉 面

18、 的 接 觸 角angle)會(huì)大于140度，因此(contact只要葉面稍微傾斜，水珠就會(huì)滾離葉面。即使經(jīng)過一場(chǎng)傾盆大雨，蓮葉的 表面總是能保持 干燥；此外，滾動(dòng)的 水珠會(huì)順便把一些灰 塵污泥的顆粒一 起帶走，達(dá)到自我潔淨(jìng)的效果 ，這就是蓮花總是能一塵不染。1.2 你聽說過觀音土嗎？觀音土又稱“高嶺土”、“糯米土”，又名膨土巖、斑脫石、甘土、皂土、陶土、白泥，是以蒙脫石為主要成分的粘土礦物，由于化學(xué)成分相當(dāng)穩(wěn)定，富含硅、鋅、鎂、鋁等礦物質(zhì)，被譽(yù)為“萬能石”，化學(xué)分子簡(jiǎn)式：Al4(Si4O10)OH6，除Al2O3外，還含SiO2。在舊社會(huì)，窮人在青黃不接時(shí)或?yàn)?zāi)荒年間，常常靠吃觀音土活命。最近，

19、中、外科學(xué)家們都開始關(guān)注觀音土，因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)觀音土其實(shí)是一種天然的納米孔材料！人造納米材料有成團(tuán)、難分散、不穩(wěn)定三大困難，而且暫時(shí)還不能完全克服。自然界的“觀音土”沒有這三大困難。硅藻土是一種叫硅藻的單細(xì)胞藻類生物留下來的遺體。大約距今2500萬年以前，硅藻曾是地球上的主人，幾乎有水的地方就有它們的存在。后來硅藻死了，它們的殘骸沉積到水底被埋藏起來形成了生物沉積巖，就是今天所看到的硅藻土。從電子顯微鏡所拍的照片，可見硅藻土的各種形態(tài)。它們的形體尺寸一般為幾個(gè)微米到幾十微米，最小也有一微米。提純、改性后的硅藻精土在處理城市污水等方面已表現(xiàn)出獨(dú)特的性能。其殼壁由非晶質(zhì)二氧化硅（SiO2）和果膠組成

20、，殼縫為125 納米左右。對(duì)殼壁上點(diǎn)紋（puncta）、線紋（stria）和肋紋（costa）觀察后發(fā)現(xiàn)，原來它們都是整齊排列的小孔，線紋小孔的直徑在20100納米。所以硅藻土是天然的納米孔材料。1.3用徽墨寫出的毛筆字為什么光澤好？我國的漢字是至今通行的世界上最古老的文字。從甲骨文經(jīng)過金文、大篆、小篆、草書、隸書、楷書、行書發(fā)展到今天的漢字，已有3000多年的歷史，在全世界還找不出第二種。漢字的優(yōu)點(diǎn)之一是本身具有巨大的美感，是世界上能成為書法藝術(shù)品的最主要文字。用毛筆和黑墨創(chuàng)造書法藝術(shù)是我中華文化的一絕。電視劇乾隆王朝中，和珅讓 管家劉全用后寫的假信換回了幾 年前向山東巡撫國泰通風(fēng)報(bào)信的 真

21、書函，弄得國泰面對(duì)假信，雖 有隱情卻無法申辯，只好被砍頭。乾隆暗示十格格，自已已從假 信筆墨的新色彩識(shí)破了和珅的調(diào) 包計(jì)。制作墨汁或黑墨的主要原料是煙炱（注：音tai）。煙炱是什么？它就是煙凝結(jié)成的黑灰。制墨時(shí)所用的黑灰越細(xì)，墨的保色時(shí)間越長(zhǎng)?；漳眉{米級(jí)大小的松煙炱（即所謂精煙徽墨）（見圖4徽墨及圖5墨字）和樹膠及少量香料及水分制成，所以很名貴。圖4 徽墨精煙墨圖5 王羲之夜亂貼（局部）從使用火開始，我們的祖先就同黑灰打交道了。從距今180萬年前的山西芮城，170萬年前的云南元謀，80萬年前的陜西藍(lán)田，60萬年前的北京周口店山洞里，都發(fā)現(xiàn)了碳灰而碳灰的尺度大大小小，其中就有納米級(jí)大小的顆粒，

22、甚至于在灰燼中已有今天才認(rèn)識(shí)的碳納米管和巴基球（C60）。我國的漢字青春常在，是否同我們祖先最早懂得使用火有必然的聯(lián)系呢？2、我們生活在新時(shí)代在人類社會(huì)發(fā)展的漫長(zhǎng)過程中 ，已經(jīng)歷過二次工業(yè)革命。進(jìn)入21世紀(jì)以來我們正面臨著第三次工業(yè)革命的到來。第一次工業(yè)革命：發(fā)生在18世紀(jì)中葉，以蒸汽機(jī)為代表，新的動(dòng)力 解放了人類的雙手，使人類跨入了以機(jī)械代替人 力的機(jī)械化工業(yè)時(shí)代，它的標(biāo)志尺度是毫米，可 以稱作毫米技術(shù)應(yīng)用時(shí)代。第二次工業(yè)革命：20世紀(jì)以電子技術(shù)為代表，它的標(biāo)志 是微米技術(shù)的應(yīng)用，使人類進(jìn)入電氣化、 電子化，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊為代表的 新時(shí)代，不僅縮短了人類之間的空間距 離，而且部分地解放了

23、人類的腦力勞動(dòng)， 促進(jìn)了生產(chǎn)力的飛速發(fā)展。第三次工業(yè)革命：21世紀(jì)，以納米技術(shù)為代表的新興科 技，將給人類帶來第三次工業(yè)革命 ，使 人類的生產(chǎn)和科技活動(dòng)從微米層次深入 到納米層次，它將為人類創(chuàng)造出許多新 材料、新產(chǎn)品；將徹底改變?nèi)藗兦О倌?來形成的生活習(xí)慣和生產(chǎn)模式；將對(duì)傳 統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來極大的變革。納米技術(shù)將成 為21世紀(jì)的科技發(fā)展的領(lǐng)頭羊。第二次工業(yè)革命（微米時(shí)代）第一次工業(yè)革命（毫米時(shí)代）第三次工業(yè)革命（納米時(shí)代）圖6 三個(gè)時(shí)代及其標(biāo)志尺度3、二十一世紀(jì)科技三劍客人們公認(rèn)影響21世紀(jì)的三大科技是：信息技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)。其中納米技術(shù)又以其突出的交叉性和集成性，影響到信息技術(shù)和生物技術(shù)的

24、發(fā)展，它們?nèi)叩慕徊?、綜合將誕生集大成的納米生物技術(shù)或納米生物信息技術(shù)。在人們極大地提高了獲取和處理社會(huì)信息的能力之后，便會(huì)轉(zhuǎn)向?qū)ι畔⒌奶剿?。圖7中交叉領(lǐng)域即納米電子學(xué)、納米生物技術(shù)等將是今后影響人類社會(huì)的制高點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到國家安全、公共衛(wèi)生和人類的健康和長(zhǎng)壽。圖7 三大高科技及其交叉領(lǐng)域窗學(xué)科，不僅要通曉微電子的知信息交叉學(xué)科：納米電子學(xué)是一典型的交叉識(shí)技術(shù)，而且要理解納米材料， 納米結(jié)構(gòu)的特殊規(guī)律性能；要 解決兩門學(xué)科的銜接，融合問 題，需要具有多學(xué)科知識(shí)的， 綜合性人才。4、改造自然界的全新理念在人類科技發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中，始終有兩個(gè)目標(biāo)：一個(gè)是向著越來越大、越遠(yuǎn)的宏觀世界進(jìn)軍，發(fā)

25、明了望遠(yuǎn)鏡向著世界的廣度進(jìn)軍，探索宇宙的起源和進(jìn)化；另一個(gè)是向著越來越小、越深的微觀世界發(fā)展，發(fā)明了各種顯微鏡、粒子加速器，向著分子、原子、原子核、基本粒子的微觀層次不斷地探索物質(zhì)起源和結(jié)構(gòu)。在向著這兩個(gè)極端目標(biāo)無盡的征途中，人們驀然回 首，發(fā)現(xiàn)我們對(duì)在這兩端中間的介觀層次，即原子分 子層次、納米層次，卻不甚了解。而這個(gè)層次才是對(duì) 人類自身關(guān)系最密切的物質(zhì)層次，于是人們又回過頭 “重整舊山河”，集中精力開展介觀層次的納米科技 的研究。人們發(fā)現(xiàn)，在l一100納米的空間尺度內(nèi)，物質(zhì)存在許多奇異的性質(zhì)。由于這一層次介于微觀和宏觀之間，科學(xué)家就把這一尺度范圍稱為“介觀”。介觀世界窗圖8 人類探索世界的不同