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上篇　纳米科技基础1

第一章　总论1

第一节　纳米科技的研究意义和基本内涵1

一、纳米科技的研究意义1

二、纳米科技的基本内涵2

三、纳米科技的研究方法5

第二节　纳米科技的国际竞争及发展态势5

一、纳米科技的国际竞争态势5

二、纳米科技实用化的时间预测10

第三节　我国纳米科技发展纲要简介11

一、机遇与挑战11

二、指导思想与发展原则12

三、目标和任务13

四、政策和措施16

第二章　纳米体系物理学18

第一节　量子物理基础18

一、从经典物理到量子物理18

二、波-粒二象性和德布罗意波21

三、波函数、波动方程和不确定关系21

四、势阱中的粒子、势垒25

五、氢原子问题30

六、电子的自旋、原子的电子壳层结构31

七、能带32

第二节　多粒子系统及量子统计33

一、热力学基本知识33

二、多粒子系统和统计物理34

三、量子统计简介38

第三节　金属的自由电子41

一、经典理论41

二、金属自由电子的能量与波函数42

三、k空间和态密度45

四、电子在允许状态上的分布46

第四节　介观物理47

一、介观系统和介观物理47

二、介观物理典型成果48

第五节　纳米材料体系物理51

一、电子能级的不连续性52

二、量子尺寸效应53

三、小尺寸效应54

四、表面效应57

五、量子隧穿效应58

思考题58

第三章　纳米化学60

第一节　纳米粉体的制备及与其他物质间相容性的改善61

一、纳米粉体的团聚问题和表面修饰61

二、纳米微粒制备63

三、纳米材料表面修饰以改善同其他物质之间的相容性69

第二节　超分子体系与分子自组装技术69

一、超分子体系69

二、分子自组装技术71

三、富勒烯——C6073

四、碳纳米管75

第三节　纳米化学性质78

一、纳米粒子的催化作用79

二、光催化作用及半导体纳米粒子光催化剂79

第四节　纳米薄膜80

一、纳米薄膜的制备81

二、纳米薄膜的应用83

三、LB膜技术及其应用86

第五节　纳米块体材料88

一、纳米块体的制备88

二、纳米块体材料的结构特点90

三、纳米块体材料的性能92

思考题100

第四章　纳米测量学和纳米材料的表征102

第一节　超细粉体测试技术102

一、粒度的表征102

二、粒度及表面形状测量技术103

三、粒子表面电性能测量及Zeta电泳仪107

第二节　电子光学表面分析方法在纳米测量中的应用107

一、低能电子衍射（LEED）108

二、电子显微镜和电子探针109

三、俄歇电子谱110

四、离子探针110

五、原子探针和场离子显微镜111

第三节　扫描隧道显微术114

一、扫描隧道显微镜（STM）114

二、原子力显微镜（Atomic Force Microscopy,AFM）115

第四节　近场光学显微镜117

一、基本原理117

二、基本构成118

三、应用119

第五节　纳米结构表征与检测120

一、纳米结构的表征120

二、我国进展情况120

三、展望121

思考题121

下篇　纳米科技应用122

第五章　纳米机械学122

第一节　微机械的发展历程123

第二节　纳米机械学的范畴与组成125

一、纳米机械学的概念125

二、纳米机械学的研究范围126

三、纳米机械学的组成126

第三节　微机械的特性及超微加工技术127

一、微机械的特性127

二、超微加工技术128

第四节　纳米摩擦学133

一、纳米摩擦学产生的背景和影响因素133

二、纳米摩擦学的研究方法134

三、纳米摩擦学的主要研究内容135

四、微观摩擦136

五、零摩擦状态137

六、纳米级薄膜润滑138

七、微观磨损与纳米加工141

第五节　纳系统技术141

一、简单概述141

二、纳机械143

三、纳电子器件和系统145

四、纳流体器件和系统147

五、生物纳系统147

第六节　纳米机械学研究展望148

一、纳米机械研究现状148

二、纳米机械学的研究方向148

思考题150

第六章　纳米生物学151

第一节　引言151

第二节　纳米生物学中生物大分子的结构和功能的研究151

一、脱氧核糖核酸（DNA）152

二、基因工程（遗传工程）154

第三节　纳米医学158

一、引言158

二、纳米科技在医学方面的应用159

第四节　生物计算机162

一、生物计算机的研究目的和国外进展162

二、生物计算机的特点162

三、生物分子计算机的基本原理163

四、生物分子计算的基本思想164

第五节　纳米生物机械167

一、分子电机167

二、典型的分子电机169

三、其他纳米生物机械170

第六节　生物芯片技术171

一、概述171

二、生物芯片技术的主要内容171

三、发展情况172

思考题73

第七章　纳米电子学174

第一节　微电子技术发展的限制174

一、光刻技术的限制174

二、电子行为的限制175

三、功耗的限制175

第二节　纳米电子技术的主要领域175

一、纳米电子学理论175

二、纳米电子器件176

三、纳米电子材料及其组装技术181

第三节　分子电子学182

一、引言182

二、典型的分子电子器件182

三、主要困难185

第四节　纳米电子技术发展概况185

一、国外纳米电子技术的发展186

二、我国纳米电子技术的发展187

思考题189

第八章　纳米科技在其他领域中的应用190

第一节　纳米塑料190

一、纳米塑料的制备方法190

二、纳米塑料的性能193

三、典型纳米塑料举例195

第二节　纳米陶瓷198

一、纳米陶瓷的制备工艺198

二、纳米陶瓷的结构和性能200

三、纳米陶瓷的应用203

第三节　纳米复合涂料204

一、纳米复合涂料的分类和功能204

二、纳米复合涂料实例207

第四节　纳米复合纤维208

一、紫外线防护纤维208

二、远红外功能纤维211

三、抗菌防臭和除臭纤维215

第五节　纳米磁性液体219

一、磁性液体的组成219

二、磁性液体的制备220

三、磁性液体的特性222

四、磁性液体在工业上的应用223

第六节　纳米晶太阳能电池229

一、纳米晶光电化学太阳能电池229

二、纳米晶固体半导体光伏电池232

第七节　纳米技术在军事领域中的应用234

一、纳米新材料在武器装备中的应用234

二、纳米隐身技术238

三、纳米技术支撑下武器装备的微型化和智能化239

思考题242

参考文献243