浙江大学研究生课程 — 纳米技术与系统
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浙江大学研究生课程 — 纳米技术与系统. 第十六章 纳米技术与微纳检测技术大事记. 章海军. 浙江大学 信息学部 光电信息工程学系 2014-04-14. 16.1 微纳检测技术及仪器年表. 1674年,荷兰人列文虎克( Leeuwenhoek,1632 - 1723) 发明了世界上第一台 光学显微镜 ; 1924年,法国物理学家德布罗意( De Broglie,1892 -1987) 提出了 物质波 (如电子波)的概念;. 1932~33年,德国科学家恩斯特·鲁斯卡( E. Ruska, - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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浙江大学研究生课程—纳米技术与系统
第十六章纳米技术与微纳检测技术大事记
浙江大学 信息学部 光电信息工程学系浙江大学 信息学部 光电信息工程学系 2014-04-142014-04-14
章海军
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16.1 微纳检测技术及仪器年表
1674 年,荷兰人列文虎克( Leeuwenhoek , 1632
-
1723 )发明了世界上第一台光学显微镜; 1924 年,法国物理学家德布罗意( De
Broglie , 1892
- 1987 )提出了物质波 ( 如电子波 ) 的概念; 1932 ~ 33 年,德国科学家恩斯特 · 鲁斯卡( E.
Ruska ,
1906 - 1988 )和克诺尔( M. Knoll , 1897 -
1969 )
等人 制成了第一台电子显微镜( TEM ); 1965 年,英国工程师查尔斯奥特雷 (Charles Oatley)
发明了扫描电子显微镜( SEM );
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约 500 万年前,人类及人眼诞生,分辨率 0.1mm约 500 万年前,人类及人眼诞生,分辨率 0.1mm
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1674 年,光学显微镜诞生。极限分辨率 0.2m1674 年,光学显微镜诞生。极限分辨率 0.2m
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数码成像型光学显微镜系统
还有什么数码成像方式?
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大景深显微图像
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1932 ~ 1933 年,电子显微镜诞生。极限分辨率 0.1~1nm1932 ~ 1933 年,电子显微镜诞生。极限分辨率 0.1~1nm
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1982 年,世界上第一台扫描隧道显微镜 (STM) 问世, 并首次观察到原子的实空间图像; 1986 年,世界上第一台原子力显微镜 (AFM) 诞生; 1989 年美国斯坦福大学科学家用 STM 实现原子操纵 “写”出斯坦福大学的英文; 1990 年,美国国际商用机器公司在镍表面用 35 个氙 原子排列出“ IBM” 字样; 1993 年,中国科学院北京真空物理实验室自如地操 纵原子成功写出“中国”二字; 1990s , SPM 技术蓬勃发展并大量应用。
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1982 年,世界上第一台扫描隧道显微镜 (STM) 问世, 并首次观察到原子的实空间图像; 1986 年,世界上第一台原子力显微镜 (AFM) 诞生; 1989 年美国斯坦福大学科学家用 STM 实现原子操纵 “写”出斯坦福大学的英文; 1990 年,美国国际商用机器公司在镍表面用 36 个氙 原子排列出“ IBM” 字样; 1993 年,中国科学院北京真空物理实验室自如地操 纵原子成功写出“中国”二字; 1990s , SPM 技术蓬勃发展并大量应用。
2007 年度最佳 SPM 图像
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2007 年度最佳 SPM 图像
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2010 年度最佳显微图像
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16.2 纳米技术大事记费曼 (Feynman): There is plenty of room at the
bottom ( 1959 )
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Binnig & Rohrer (1982)
STM/AFM 的诞生
原子图像实时观察
实现原子操纵 / 加工
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巴尔的摩,第一届国际纳米科技会议—纳米技术诞生 (1990) 巴尔的摩,第一届国际纳米科技会议—纳米技术诞生 (1990)
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1991 年,碳纳米管被发现,它的质量是相同体积钢的 六分之一,强度却是钢的 10 倍,成为纳米技术研究的 热点,诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为,纳米碳管 将是未来最佳纤维的首选材料,也将被广泛用于超微 导线、超微开关以及纳米级电子线路等。 1993 年,继 1989 年美国斯坦福大学实现原子操纵“写” 下斯坦福大学英文、 1990 年美国国际商用机器公司在 镍表面用 35 个氙原子排列出“ IBM” 之后,中国科学院 北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国” 二字,标志着我国开始开始在国际纳米科技领域占有 一席之地。
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中国 (1993)开始在纳米技术领域
占一席之地
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台湾原子地图
绿岛
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1998 年,清华大学范守善研究小组成功地制备出直径为 3 ~ 50 纳米、长度达到微米量级的氮化镓半导体一维纳 米棒; 1998 年,美国《科学》上刊登了我国科学家的论文。我 国科学家用非水热合成法,制备出金刚石纳米粉,被国 际刊物誉为稻草变黄金——从四氯化碳制成金刚石。 1999 年,中国科学院物理研究所解思深研究员率领的科 研小组,不仅合成了世界上最长的“超级纤维”碳纳米 管,创造了一项“ 3毫米的世界之最”,而且合成出世界 上最细的碳纳米管。
纳米技术在中国纳米技术在中国
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1999 年,中科院金属研究所成会明博士合成出高质量的 碳纳米管材料,使我国新型碳纳米管储氢材料研究一举 跃上世界先进水平。这种新材料能储存和凝聚大量的氢 气,并可能做成燃料电池驱动汽车。 2000 年,中科院金属研究所卢柯博士率领的小组,在世 界上首次直接发现纳米金属的“奇异”性能——超塑延展 性,纳米铜在室温下竟可延伸 50多倍而“不折不挠”,被 誉为“本领域的一次突破,它第一次向人们展示了无空 隙纳米材料是如何变形的”。
纳米技术在中国纳米技术在中国
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2000 年,纳米铜的超塑延展性
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1993 年,国际纳米科技指导委员会将纳米科技划分为纳 米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米电子学、纳米 材料学、纳米天文地质学等一系列相关学科,更有利于 纳米学科的发展; 1997 年,美国科学家首次成功地用单电子移动单电子, 利用这种技术可望研制成功速度和存贮容量比现在提高 成千上万倍的量子计算机。 1999 年,巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明 了世界上最小的“秤”,它能够称量十亿分之一克的物 体,即相当于一个病毒的重量。
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世界上最小的秤 — 分辨率 30飞克
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1999 年开始,纳米技术初步走向市场化2010 年产值达到 15000亿美元
1999 年开始,纳米技术初步走向市场化2010 年产值达到 15000亿美元
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16.3 总结与展望
近年来,纳米技术及微纳测试技术已取得了长足的发展。着眼未来,世界上各主要国家纷纷制定了相关的纳米技术发展战略或计划,投入巨资抢占纳米技术的战略高地。美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心,美国政府部门在纳米科技的基础研究方面每年都投入巨资;日本设立了多个纳米技术及纳米材料研究中心,把纳米技术列入新 5 年科技基本计划的研发重点;德国专门了建立纳米技术研究网;中国将纳米技术作为本世纪优先发展的几大高新产业之一……
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( 2020年)
纳米时代真正到来
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To see a World
in a Grain of Sand ,
And a Heaven
in a Wild Flower ,
Hold Infinite in the
palm of your hand
And Eternity in an hour
一沙一世界
一花一天堂
掌中握无限
刹那成永恒
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本课程结束 !!
Thank YouThank You && Good Luck !Good Luck !
本课程结束 !!
Thank YouThank You && Good Luck !Good Luck !
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碳纳米管储氢
碳纳米管显示器
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纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化硅、纳米碳酸钙等