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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 !!

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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