文档介绍：《纳米功能材料》
课程内容
第一章 纳米功能材料概论
第二章 纳米材料制备方法
第三章 纳米电功能材料
第四章 纳米 磁功能材料
第五章 纳米能源材料
第六章 纳米功能陶瓷材料
第一章 纳米功能材料概论
纳米材料定义
功料的技术的划分：
Nanotechnology: BIG picture
NEMS
Nano-
tribology
Nano-
electronics
Nano-
structured
materials
Nano-
medicine
Nanochemistry
Nano-
clusters
Nano-
mechanics
Nanocomputers
Nanophysics
fields contributing to
nanotechnology development
Nano-
optics
Nano-
magnetism
Femme
纳米技术：
覆盖广阔研究领域，要求多学科之间的共同努力
纳米技术的出现
纳米技术并不“新”，结合了已经存在的技术、最近发展的原子水平的观察和操纵能力，使其在科学、技术、商业、政治等领域引人注目
“纳米研究”已经开始几个世纪了！
中国，上千年前将Au纳米粒子作为无机染料加入到陶瓷产品中
1857年，法拉第制备的Au胶质分散体，稳定存在了近1个世纪
纳米技术的“新”，体现在纳米尺度的观察和操纵能力，原子级相互作用的理解！
1980年，扫描隧道显微镜（STM）的发明和发展
扫描探针显微镜（SPM），如原子力显微镜等
摩尔定律
纳米技术热潮，是半导体工业的器件微型化、纳米尺度上表征和操纵的实用化，所部分驱使！
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
1-5 nm
“摩尔定律”趋势线
晶体管尺寸
50 nm
1μm
1 cm
第一代晶体管
第一代集成电路
1M
晶体管/每芯片
晶体管尺寸每 18个月减小一倍
History of the integrated circuit
每个芯片中的晶体管数
1958-1959: Integrated circuit invented by
Jack Kilby (Texas Instruments)
Robert Noyce (Fairchild Semiconductor)
1965: Gordon Moore (Intel)
Observes that the density of transistors (computing elements) has been doubling every two years
Predicts this will continue or speed up
Predicts 65,000 transistors per chip by 1975
最早的晶体管
1947年12月23日，由贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克利发明的最早的接触式晶体管。
[M. Riordan and L. Hoddeson, Crystal Fire, . Norton and Company, New York, 1997.]
双功能分子连接Au尖和纳米晶体 场发射扫描电镜FESEM图片
(a) 引入纳米晶体之前的金导线结构的场发射扫描电子显微照片。浅灰色区域由角蒸发沉积形成，其厚度~10 nm。深色区域由常规角蒸发沉积而成，厚度~70 nm。
(b) 由生物功能分子连接纳米晶和金导线的横截面示意图。导线之间的传输通过斑纹纳米晶桥梁作用而实现。
[. Klein, . McEuen, . Bowen Katari, R. Roth, and . Alivisatos, Appl. Phys. Lett. 68, 2574 (1996).]
纳米材料的表面原子数
表面原子数
（总）体原子数
x 100%
表面/体原子数比率与直径的关系
钯（palladium）团簇的表面/体原子数比随团簇直径的变化关系
[C. Nützenadel, A. Züttel, D. Chartouni, G. Schmid, and L. Schlapbach, Eur. Phys. J. D8, 245 (2000).]
105
1
10
100
10