1第一講-納米材料及納米技術(shù)

(Nano-Material)CollegeofChemistryandMaterialScience,XiaoganUniversitySept.22009

化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院孝感學(xué)院納米材料周環(huán)波第一講術(shù)語(yǔ)及概述第二講納米合成技術(shù)第三講納米材料表征技術(shù)第四講應(yīng)用、進(jìn)展及展望主

要

內(nèi)

容納米納米材料納米結(jié)構(gòu)納米科技納米概念第一講納米材料/納米結(jié)構(gòu)/納米技術(shù)及應(yīng)用概述納米材料、納米結(jié)構(gòu)及納米技術(shù)的應(yīng)用1）納米（nm)是長(zhǎng)度單位，1納米是10-9米（十億分之一米），對(duì)宏觀物質(zhì)來(lái)說(shuō)，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000—8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000—5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級(jí)；對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來(lái)表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。

一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1—100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。“納米”相關(guān)概念納米材料、納米結(jié)構(gòu)及納米技術(shù)的應(yīng)用1、納米科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史及重要進(jìn)展2、納米材料的新特性3、納米微粒的制備與表面修飾4、納米微粒表征5、納米材料及納米技術(shù)的應(yīng)用6、納米技術(shù)展望1、納米科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史及重要進(jìn)展1.1納米材料、納米結(jié)構(gòu)的概念1.2納米科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1.3今年來(lái)的重要進(jìn)展1.1納米材料、納米結(jié)構(gòu)納米材料（nano-material），通常是指構(gòu)成物質(zhì)的“單元”的三維尺寸中至少有一維是納米級(jí)的（稱(chēng)之為“納米單元”）；也就是有一維尺寸在0.1-100nm，10-10-10-7m之間的材料（約為頭發(fā)絲直徑的100萬(wàn)分之一到千分之一。納米單元可分為：零維：納米粒子；一維：納米棒、納米絲、納米管；二維：納米膜、多層納米膜、超晶格。納米材料、納米結(jié)構(gòu)納米結(jié)構(gòu)（Nano-Structure）：是指以納米尺度的物質(zhì)單元為基元，按一定規(guī)律排列，形成一維的、二維的及三維的陣列，這種結(jié)構(gòu)體系就稱(chēng)為“納米結(jié)構(gòu)”。納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)的主體可能是非納米結(jié)構(gòu)的?！凹{米技術(shù)”（Nano-ST）：研究納米體系、納米結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、相互作用及實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)。納米科學(xué)的內(nèi)涵是“在納米范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)、改造化學(xué)的物質(zhì)世界，通過(guò)人為的直接操作、搬遷、安排原子、分子開(kāi)發(fā)新物質(zhì)”。

1.2納米科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

1990年7月，在美國(guó)巴爾的摩召開(kāi)了首屆“國(guó)際納米科技會(huì)議”，各國(guó)科學(xué)家對(duì)納米科技的前沿領(lǐng)域，納米電子學(xué)、納米生物學(xué)及納米材料的的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論。納米材料國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議自1992年開(kāi)始，每?jī)赡暾匍_(kāi)一次。首屆“納米材料國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議”在墨西哥召開(kāi)，此后，分別在在德國(guó)斯圖加特，美國(guó)夏威夷，瑞典的斯德哥爾摩和日本的仙臺(tái)召開(kāi)了4屆國(guó)際納米材料學(xué)術(shù)會(huì)議。納米科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史納米技術(shù)的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段：第一階段：1990年以前-“探索階段”合成、制備、表征方法探索及性能研究。第二階段：1990-1994熱點(diǎn)是：如何利用納米材料已知的奇異物理特性、化學(xué)特性、力學(xué)特性等，設(shè)計(jì)納米復(fù)合材料第三階段：1994年以后現(xiàn)在納米技術(shù)發(fā)展納米自組裝體系/大分子的人工切割、原子的搬遷。1.3重要進(jìn)展1、科學(xué)家成功地按他們自己的意愿將原子組成“IBM”字樣、排成“小算盤(pán)”、“中國(guó)地圖”及“原子”字樣；將DNA分子拉制、排列成“DNA”、“中”字。2、日本科學(xué)家也成功地把Si原子堆砌成“金字塔”，首次實(shí)現(xiàn)了原子的三維立體搬遷操縱。重要進(jìn)展3、從納米尺寸上認(rèn)識(shí)生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上按科學(xué)家的意志，對(duì)生物大分子進(jìn)行裁剪、嫁接，合成特殊功能生物大分子。4、納米機(jī)械部件、納米機(jī)器人：齒輪、機(jī)器人及機(jī)器模型。5、納米存儲(chǔ)器、納米計(jì)算機(jī)：容量大、速度快、能耗低、性能穩(wěn)。NanoTechnologyPicture01

★IBM公司Eigler小組在4K的液氦溫度下用AFM在Ni表面用35個(gè)Xe原子排成的“IBM”字樣。NanoTechnologyPicture01aNanoTechnologyPicture01bNanoTechnologyPicture01cNanoTechnologyPicture01d

★中國(guó)科學(xué)院原子核研究所李民乾成功地利用AFM（原子力顯微鏡）對(duì)DNA生物大分子進(jìn)行了切割、彎曲、推拉等分子操縱，在平整的云母基底上寫(xiě)出了上述“DNA”字母。NanoTechnologyPicture01eCuTCNQ單晶材料近年來(lái)，納米科學(xué)的研究受到全世界的關(guān)注并得以迅速發(fā)展。納米材料的控制合成與納米器件的構(gòu)筑無(wú)疑是最受關(guān)注的兩個(gè)方向。由于單晶不僅能揭示材料的本征性能，同時(shí)也是構(gòu)筑高性能納米器件與納米電路的最佳選擇之一，因此單晶納米材料的控制合成與納米器件的研究更得到人們的關(guān)注。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的胡文平研究員、朱道本院士、李洪祥副研究員等與國(guó)家納米中心的王琛研究員、賀蒙副研究員合作，以CuTCNQ為原料，控制合成了不同尺度的CuTCNQ單晶材料，并利用其納米單晶構(gòu)筑了三維結(jié)構(gòu)，這一研究結(jié)果為有機(jī)單晶納米材料的控制合成及三維結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑開(kāi)拓了新的思路。有關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在《先進(jìn)材料》上（Adv.Mater.2005,17,2953－2957）。7.7.8.8-四氰基對(duì)苯醌二甲烷(TCNQCuTCNQ單晶材料CuPc單晶納米帶與納米晶體管他們?cè)谟袡C(jī)單晶納米帶的控制合成方面也進(jìn)行了積極的合作，以CuPc這種經(jīng)典的有機(jī)半導(dǎo)體為原料，合成了CuPc的單晶納米帶。并以單根的CuPc納米帶為半導(dǎo)體，制作了高性能的晶體管。這一結(jié)果為有機(jī)單晶納米器件的研究開(kāi)拓了新的思路。有關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在近期的《先進(jìn)材料》上（Adv.Mater.2006,18,65－68）。

納米材料復(fù)合氫氧化物溶劑法在低溫常壓下合成的應(yīng)用于鐵電、鐵磁、巨磁阻、壓電,和燃料電池的復(fù)合氧化物一維和零維單晶納米材料納米材料一根彎成環(huán)狀的納米線置于一根人頭發(fā)前的顯微照片。納米線可以細(xì)到50納米，大約是一根頭發(fā)寬度的千分之一。

納米液壓活塞視圖由常見(jiàn)納米技術(shù)構(gòu)件組成，包含一根納米碳管（藍(lán)色），氦原子（綠色）和一個(gè)"buckyball"分子（灰色）。2、納米材料的新特性2.1納米微粒的物理性能2.2納米微粒的化學(xué)特性2.3納米固體材料的性能2.1納米微粒的物理性能①熱學(xué)性能納米粒子的熔點(diǎn)、燒結(jié)溫度、晶體化溫度比常規(guī)粉體、塊體低得多；例：Pb金屬的熔點(diǎn)為327℃，而20nm球形Pb的熔點(diǎn)為59℃；

Ag塊的熔點(diǎn)為926℃，納米Ag粒的熔點(diǎn)低于100℃；Au的熔點(diǎn)約為1064℃，2nm的Au的熔點(diǎn)降為530℃；

Al2O3的燒結(jié)溫度為1800-1900℃，納米Al2O3的燒結(jié)溫度降低到1200-1500℃。足足降低了400-600℃納米微粒的物理性能光吸收性、“藍(lán)移”、“紅移”現(xiàn)象;發(fā)光特性、光催化性能

②光學(xué)性能納米微粒的物理性能

Cs2PbC60

的Tc為33KPb2.7Tl2.2C60

的Tc為45K

目前已經(jīng)有臨界溫度超過(guò)135K的超導(dǎo)體研制成功。③超導(dǎo)性質(zhì)納米碳纖維日立S-4300冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡放大倍率:100,000倍碳納米泡沫具有鐵磁性

泡沫由團(tuán)簇構(gòu)成，大概包含4000個(gè)原子，其中很多團(tuán)簇連在一起形成纖細(xì)的網(wǎng)。這種輕薄的物質(zhì)是鐵磁性的（像鐵一樣），是唯一有這種屬性的純碳物質(zhì)。2.2納米微粒的化學(xué)特性①

對(duì)電解質(zhì)、非電解質(zhì)的吸附②團(tuán)聚與分散③催化活性納米微粒的化學(xué)特性②團(tuán)聚與分散納米氧化鋯TEM納米微粒的化學(xué)特性②團(tuán)聚與分散納米α-Fe2O3樣品的TEM照片納米微粒的化學(xué)特性②團(tuán)聚與分散無(wú)機(jī)鹽納米顆粒有序團(tuán)聚示意圖納米氧化鋯2.3納米固體材料的性能①力學(xué)性能超塑性、強(qiáng)度與硬度、納米材料的塑性、韌性也都高于相應(yīng)的常規(guī)材料。②熱學(xué)特性熱容、熱膨脹；熱穩(wěn)定性；③光學(xué)性能紫外-可見(jiàn)光及紅外吸收可見(jiàn)熒光④磁特性超順磁性；巨磁電阻效應(yīng)⑤電學(xué)性能納米金材料粒徑小于某一臨界值，電阻溫度系數(shù)可能由正變負(fù)，3、納米微粒的制備與表面修飾3.1氣相化學(xué)法3.2液相法3.3機(jī)械球磨法3.4超聲波法3.5納米微粒表面修飾—改性納米微粒的制備3.1氣相化學(xué)法

①氣體冷凝法（低壓氣體蒸發(fā)法）②活性氫-熔融金屬反應(yīng)法③氣體濺射法④化學(xué)氣相沉積法（CVC法）3.2液相化學(xué)法

①沉淀法②溶膠-凝膠法（膠體化學(xué)法）3.3機(jī)械球磨法（物理方法）3.4流變相氣體濺射法原理圖化學(xué)氣相凝聚（CVC）法示意圖沉淀法、溶膠-凝膠法、

激光誘導(dǎo)化學(xué)沉積化學(xué)原理沉淀法：ZrOCl2+2NH3?

H2O+H2O→Zr(OH)4↓+2NH4ClTiCl4+4C2H5OH→Ti(OC2H5)4+4NH4ClTi(OC2H5)4+4H2O→Ti(OH)4↓+4C2H5OHNiNO3

+KOH→Ni(OH)2+KOH沉淀法、溶膠-凝膠法、

激光誘導(dǎo)化學(xué)沉積化學(xué)原理溶膠-凝膠法：

分為“溶膠制備、溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化、凝膠轉(zhuǎn)化”三步總反應(yīng)式：

M(OR)4+4H2O→MO2↓

+4ROH激光誘導(dǎo)化學(xué)沉積法：

hυ(CO2激光)SiH4

Si(g)+2H?

納米結(jié)構(gòu)材料模板合成技術(shù)徑跡蝕刻聚合物膜或多孔Al2O3膜為模板，結(jié)合電化學(xué)沉積、化學(xué)沉積、現(xiàn)場(chǎng)聚合、溶膠-凝膠法和化學(xué)氣相沉積技術(shù)合成導(dǎo)電聚合物、金屬、碳、無(wú)機(jī)半導(dǎo)體等納米管狀或線型材料。納米結(jié)構(gòu)材料模板合成技術(shù)模板的外形尺寸及模板上納米點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的SEM像

模板合成技術(shù)結(jié)合化學(xué)氣相沉積方法合成的碳納米管陣列（結(jié)構(gòu)材料）松質(zhì)骨基體中的納米羥基磷灰石呈定向排列

（結(jié)構(gòu)材料）病毒的自組裝納米結(jié)構(gòu)

（結(jié)構(gòu)材料）模板合成技術(shù)合成的沸石納米管陣列

（結(jié)構(gòu)材料）TiO2納米管膜板合成過(guò)程示意圖

(1)鍍金的模板膜；(2)電聚合聚吡咯膜；(3)化學(xué)聚合聚吡咯納米管；(4)填裝酶；(5)加封；(6)將模板膜溶解掉膜板合成固化微膠囊組的示意圖

(1)鍍金的模板膜；(2)電聚合聚吡咯膜；(3)化學(xué)聚合聚吡咯納米管；(4)填裝酶；(5)加封；(6)將模板膜溶解掉法國(guó)研制出高能鋰離子電池電極

模板技術(shù)合成的碳納米管

模板方法在（111）取向的Si單晶基片上制備的金屬A1團(tuán)簇陣列的掃描隧道顯微鏡像片

模板法制備的納米結(jié)構(gòu)材料單晶納米金自組裝機(jī)理納米微粒的化學(xué)特性納米硫化銅－14面體微晶（中國(guó)科大）前驅(qū)氣相合成技術(shù)原理球形單晶二氧化鈰陶瓷納米材料（a）單晶二氧化鈰的SEM照片。（b）球形單晶二氧化鈰TEM照片。最外層的非晶包裹層是二氧化鈦。（c）分子動(dòng)力學(xué)模擬的球形二氧化鈰納米顆粒的結(jié)構(gòu)。3.3納米微粒表面修飾對(duì)納米微粒的表面修飾，可達(dá)到下幾個(gè)方面的目的：

★改善或改變納米粒子的分散性；

★提高納米粒子的表面活性，或創(chuàng)造某種新特性；

★使其表面產(chǎn)生新的物理、化學(xué)、機(jī)械性能及新功能

★改善納米粒子與其他物質(zhì)間的相溶性。常見(jiàn)的表面修飾方法有：①物理修飾法②化學(xué)修飾法★化學(xué)偶聯(lián)法★酯化反應(yīng)法

★表面接枝改性經(jīng)過(guò)修飾的納米微粒模型碳納米管表面附著分子的新方法

西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室化學(xué)修飾法途徑表面化學(xué)修飾就是使納米微粒與處理劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而改變其表面狀態(tài)達(dá)到改性的目的。納米微粒表面的懸鍵、配位不飽和等位化學(xué)修飾提供了有利條件?；瘜W(xué)修飾方法根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型不同可分為：★化學(xué)偶聯(lián)法：納米粒子與有機(jī)物復(fù)合時(shí)，表面修飾更為重要。常用的偶聯(lián)劑為Si有機(jī)化合物（如硅氧烷，對(duì)表面為羥基的納米微粒最有效）?；瘜W(xué)修飾法途徑★酯化反應(yīng)法：用酯化反應(yīng)將有機(jī)基團(tuán)聯(lián)結(jié)到納米球上，納米球上的酯化反應(yīng)也存在空間位阻效應(yīng)，因此，納米微粒的酯化修飾劑中伯醇最有效。★表面接枝改性：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將高分子鏈接到無(wú)機(jī)納米微粒表面。三種類(lèi)型的鏈接：聚合反應(yīng)與鏈接同步進(jìn)行；微粒表面聚合生長(zhǎng)接枝；偶聯(lián)接枝法。物理修飾方法(途徑)1、物理包敷法：在某種納米微粒上包敷另一種納米微粒。2、機(jī)械球磨法：高能球磨機(jī)磨制納米微粒時(shí)，加入另一種或幾種納米微粒，制備新納米微粒。4.納米微粒/材料表征

(Characterization)

★透射/掃描電鏡法（TEM/SEM）

★X射線衍射線線寬法

★X射線衍射方法(XRD)

★X射線小角度散射法

★比表面法

★光子相關(guān)法

★STM法(掃描隧道顯微鏡)

★原子力顯微鏡法（AFM）5、納米材料、納米結(jié)構(gòu)及納米技術(shù)的應(yīng)用5.1納米材料的應(yīng)用5.2納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用5.3納米技術(shù)的應(yīng)用5、納米材料及納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用5.1納米材料的應(yīng)用①磁性材料

★巨磁電阻材料★新型磁性液體

★磁記憶材料★納米微晶軟磁材料

★納米稀土永磁材料②催化劑★金屬納米催化劑納米金屬基催化劑

★半導(dǎo)體納米催化劑

★金屬、半導(dǎo)體納米熱催化劑③超導(dǎo)材料④生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用⑤光學(xué)應(yīng)用、其他應(yīng)用5.2納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用①高密度記憶存儲(chǔ)器

②高效能量轉(zhuǎn)化納米結(jié)構(gòu)★高效再生鋰電池★太陽(yáng)能電池★熱電轉(zhuǎn)化★燃料電池③微型傳感器④光吸收的過(guò)濾、調(diào)節(jié)器⑤超微型納米陣列激光器NanoTechnologyPicture02NanoTechnologyPicture03NanoTechnologyPicture04NanoTechnologyPicture05NanoTechnologyPicture06NanoTechnologyPicture5.3納米技術(shù)的應(yīng)用1)在光電領(lǐng)域的應(yīng)用納米技術(shù)的發(fā)展，使微電子和光電子的結(jié)合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運(yùn)算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高。將納米技術(shù)用于現(xiàn)有雷達(dá)信息處理上，可使其能力提高10倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行高精度的對(duì)地偵察。最近，麻省理工學(xué)院的研究人員把被激發(fā)的鋇原子一個(gè)一個(gè)地送入激光器中，每個(gè)原子發(fā)射一個(gè)有用的光子，其光電效率極高。納米技術(shù)的應(yīng)用2)在微電子學(xué)上的應(yīng)用納米電子學(xué)立足于最新的物理理論和最先進(jìn)的工藝手段，按照全新的理念來(lái)構(gòu)造電子系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)物質(zhì)潛在的儲(chǔ)存和處理信息的能力，實(shí)現(xiàn)信息采集和處理能力的革命性突破，納米電子學(xué)將成為下世紀(jì)信息時(shí)代的核心。納米技術(shù)的應(yīng)用3)在生物工程上的應(yīng)用雖然分子計(jì)算機(jī)目前只是處于理想階段，但科學(xué)家已經(jīng)考慮應(yīng)用幾種生物分子制造計(jì)算機(jī)的組件，其中細(xì)菌視紫紅質(zhì)最具前景。該生物材料具有特異的熱、光、化學(xué)物理特性和很好的穩(wěn)定性，并且，其奇特的光學(xué)循環(huán)特性可用于儲(chǔ)存信息，從而起到代替當(dāng)今計(jì)算機(jī)信息處理和信息存儲(chǔ)的作用，它將使單位體積物質(zhì)的儲(chǔ)存和信息處理能力提高上百萬(wàn)倍。納米技術(shù)的應(yīng)用4)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用科研人員已經(jīng)成功利用納米微粒進(jìn)行了細(xì)胞分離，用金的納米粒子進(jìn)行定位病變治療，以減少副作用等。另外，利用納米顆粒作為載體的病毒誘導(dǎo)物已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，現(xiàn)在已用于臨床動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，估計(jì)不久的將來(lái)即可服務(wù)于人類(lèi)。

研究納米技術(shù)在生命醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系，獲取生命信息。科學(xué)家們?cè)O(shè)想利用納米技術(shù)制造出分子機(jī)器人，在血液中循環(huán)，對(duì)身體各部位進(jìn)行檢測(cè)、診斷，并實(shí)施特殊治療。納米技術(shù)的應(yīng)用5)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用將納米TiO2粉體按一定比例加入到化妝品中，則可以有效地遮蔽紫外線。將金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中，可以大大降低靜電作用。利用納米微粒構(gòu)成的海綿體狀的輕燒結(jié)體，可用于氣體同位素、混合稀有氣體及有機(jī)化合物等的分離和濃縮。納米微粒還可用作導(dǎo)電涂料，用作印刷油墨，制作固體潤(rùn)滑劑等。

研究還發(fā)現(xiàn)，可以利用納米碳管其獨(dú)特的孔狀結(jié)構(gòu)，大的比表面（每克納米碳管的表面積高達(dá)幾百平方米）、較高的機(jī)械強(qiáng)度做成納米反應(yīng)器，該反應(yīng)器能夠使化學(xué)反應(yīng)局限于一個(gè)很小的范圍內(nèi)進(jìn)行。納米技術(shù)的應(yīng)用6)在分子組裝方面的應(yīng)用如何合成具有特定尺寸，并且粒度均勻分布無(wú)團(tuán)聚的納米材料，一直是科研工作者努力解決的問(wèn)題。目前，納米技術(shù)深入到了對(duì)單原子的操縱，通過(guò)利用軟化學(xué)與主客體模板化學(xué)，超分子化學(xué)相結(jié)合的技術(shù)，正在成為組裝與剪裁，實(shí)現(xiàn)分子手術(shù)的主要手段。納米技術(shù)作為一種最具有市場(chǎng)應(yīng)用潛力的新興科學(xué)技術(shù)，它將成為材料科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)大放異彩的明星展現(xiàn)在新材料、能源、信息等各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮舉足輕重的作用。隨著其制備和改性技術(shù)的不斷發(fā)展，納米材料在精細(xì)化工和醫(yī)藥生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域會(huì)得到日益廣泛的應(yīng)用。納米技術(shù)的應(yīng)用7)在其它相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用軍事領(lǐng)域航空航天領(lǐng)域計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域生物工程領(lǐng)域農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域NanoTechnologyPicture最初的“基本”納米技術(shù)可以追溯到EricDrexler——加州遠(yuǎn)景學(xué)院的創(chuàng)始人——他預(yù)見(jiàn)了可以精確操縱原子的納米機(jī)器。他設(shè)想使用堅(jiān)硬的材料，例如鉆石，來(lái)制造復(fù)雜的納米尺度結(jié)構(gòu)，通過(guò)移動(dòng)反應(yīng)分子塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖中這種運(yùn)動(dòng)控制器，可以成為用來(lái)組裝分子的納米機(jī)器的一個(gè)部件。來(lái)源：KEricDrexler/InstituteforMolecularManufacturing,http:///

NanoTechnologyPicture生物納米技術(shù)——?jiǎng)冸x并部分地組合成較復(fù)雜的人造納米結(jié)構(gòu)，具有部分的生物學(xué)特征。圖中的結(jié)構(gòu)是由紐約大學(xué)的Nadrian

Seeman用特殊設(shè)計(jì)的自組裝DNA分子制作的。來(lái)源：NCSeeman2003Biochemistry427259-7269

NanoTechnologyPicture美國(guó)萊斯大學(xué)的科學(xué)家研制出世界第一輛單分子納米汽車(chē)。這輛納米汽車(chē)是由一個(gè)底盤(pán)和輪軸組成，這兩者是由設(shè)計(jì)精良的繞軸旋轉(zhuǎn)和自由噴轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)車(chē)軸制成。車(chē)輪是球型的，由包含60個(gè)原子的單質(zhì)碳構(gòu)成。整輛汽車(chē)對(duì)角線的長(zhǎng)度僅為3－4納米，比單股的DNA稍寬。NanoTechnologyPicture科學(xué)家用掃描電鏡處理納米顆粒