纳米技术
纳米（ nm）
“矮小, （希腊文）
一纳米等于十亿分之一米的长度
是氢原子直径的 10倍
万分之一头发粗细
长度的度量单位
即毫微米
原子簇（团簇） cluster C60
Roundest and most
symmetrical molecule
known to man
Compressed – becomes
stronger than diamond
Third major form of pure
carbon
Heat resistance and
electrical conductivityD＝ 0.7nm
红血球,200-300nm
细菌,200-600nm
病毒,几十纳米
纳米粒子（超微颗粒）：
1～ 100nm间的粒子
处原子簇和宏观物体交界的过渡区域
既非典型的微观系统亦非典型的宏观
系统，是一种典型的 介观系统
具有 表面效应, 小尺寸效应 和 宏观量
子隧道效应 。
各种 块状金属 有不同 颜色,但细化
到纳米级的颗粒时，所有金属都呈
现黑色；
金的 熔点 通常是１０００多摄氏度，
而晶粒尺度为３纳米的金微粒，其
熔点仅为普通金的一半
纳米金属铜的超延展性
纳米陶瓷
可以用来加
工制造发动
机零件
纳米技术：
单个原子、分子层次上对物质的种
类、数量和结构形态进行精确的观
测、识别和控制的技术，在纳米尺
度内研究物质的特征和相互作用，
并利用这些特性制造具有特定功能
产品的高新技术。
物理学家理查德,范曼 Richard Feynman
1959年, 在底部还有很大空间 There is
Plenty of Room at the Bottom.,
一个原子一个原子地制造物品
?Eric Drexler
–One time student of
Feynman
–1986 book
?“Engines of Creation”
Top-down manufacturing
? Traditional approach
? Take away material until
what is left is the product
Eg,Sculpting
Bottom-up manufacturing
? Nanotech approach
? Add material until the
product has been created
Eg,Biological systems
扫描探针显微镜
功不可没
1990年，
IBM公司阿尔马登研究中心
扫描探针的设备慢慢地把 35个原子移
动到各自的位置，组成了 IBM三个字母。
二个字母加起来还没有 3个纳米长。
不仅能够操纵单个的原子，而且还能
够, 喷涂原子, 。
使用分子束外延长生长技术，制造极
薄的特殊晶体薄膜，每次只造出一层
分子。制造计算机硬盘读写头使用的
就是这项技术。
The International Race for
Nanotech Supremacy
? 1998 Bill Clinton Signed the
NNI
June 2003 - Congress
approves $2.3b in additional
funding
? Europe and Asia are Moving
Fast – Maybe Faster
? Why? Because Winner
controls manufacturing for
next century
0
200
400
600
800
1998 2000 2002 2003
G o v e rnm e nt
N a no t e c h Fu nd i ng
( I n B i l l i o n s )
U, S J a p a n
E u r o p e O t h e r
国家自然科学基金资助 "纳米 "科技项目和
经费逐年增加 (根据题目上出现 "纳米 "字
样的部分基金项目的统计结果 )
纳米科技是一个多学科交叉的前沿领域，
各科学部分别从不同角度予以了资助
美容美发护理剂
疾病检测指示剂
抗菌剂
纳米矿物中药
纳米导向剂
航天和航空高效助燃剂
“麻雀, 卫星, 蚊子, 导弹
,苍蝇, 飞机, 蚂蚁士兵,
纳米粉末的检测和表征
几何学粒径；当量粒径
比表面粒径；衍射粒径
粒径分布：个数分布；长度分布
面积分布；质量分布
纳米材料：
固体颗粒小到纳米尺度的超
微粒子（也称之为纳米粉）
和晶粒尺寸小到纳米量极的
固体和薄膜。
分类
纳米粉末
纳米纤维
纳米膜
纳米块体
制备方法
物理方法
真空冷凝法
物理粉碎法
机械球磨法
化学方法
气相沉积法
沉淀法
水热合成法
溶胶凝胶法
微乳液法
纳米高分子材料
聚合物纳米材料、聚合物 /无机纳米复
合材料、聚合物 /聚合物纳米复合材料
一是采用高分子的纳米合成方法
二是通过成型加工的方式得以实现
微乳液聚合 无皂乳液聚合
微波 稳定性
10
0
10
1
10
2
0,0
2,5
5,0
7,5
1 0,0
b e f o r e e v a p o r a t i o n
a f t e r e v a p o r a t i o n
f
(
R
h
)
<R
h
> / n m
0, 0 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8
0
48
96
1 4 4
1 9 2
2 4 0
2 8 8
0
16
32
48
64
80
96
s
/
d
y
n
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c
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n
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m
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t o t a l
0 5 10 15 20
10
20
30
40
50
60
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h
>
/n
m
m
m o n o m e r
/g
-○ -,EA; -□ -:BMA; -△ -:MMA; -▽ -:BDA
You Li-Sha,Wu Hua-Qiang,Zhang Wen-min,etc,
Preparation and Stabilization of Emulsifier-free
Macromolecule Nanoparticle Latex Particles,
Chinese Journal of Chemistry,2001,19,
814-816
一、纳米组装体系的设计和研究
二、高性能纳米结构材料的合成
三、纳米添加使传统材料改性
四、纳米涂层材料的设计与合成
五、纳米颗粒表面修饰和包覆的研究
碳纳
米管
太空
电梯
的绳
索
4 nm width (smaller diameter than DNA)
100x’s stronger than steel 1/6 weight
Thermal/electrically conductive
Metallic and Semi-Conductive
Micro Sized Motor Quantum Dot
MEMS and Quantum Dots
图中的
黄点是
被囚禁
的钠原
子云。
被激光囚禁的铷原子云。表面温度越低，被囚禁的铷原子
云的尺寸越小，更多的铷原子云处在同一的量子态。
纳米加工技术－
通向纳米世界的桥梁
按照人们的意愿在纳米尺寸的
世界中自由地剪裁、安排材料
放在指尖
上的 400支
排列整齐
的无痛型
微型针
纳米生物学
一,利用纳米技术来解决生物学问题
二,利用生物大分子制造分子器件，模仿
和制造类似生物大分子的分子机器。
纳米科技的最终目的,制造分子机器，而
生物体系中存在的大量的生物大分子，被
看作是自然界的分子机器。
纳米生物学应该是纳米科技中的一个核心
领域
基于生物纳米颗粒的生物分析化学
基于荧光纳米颗粒的新型免疫荧
光标记
基于磁性纳米颗粒的痕量 DNA分离
与富集
基于氨基化硅壳纳米颗粒的新型
非病毒型基因载体
基于分子信标核酸探针的化学生物学
研究
纳米技术与医学
纳米药物的控释、靶向给药系统；
用于诊断和检测的纳米探针、纳米传感
器和纳米机器人；
人工关节、口腔修复等人造器官用的生
物相容性纳米材料；
基因治疗中的纳米技术
纳米药物
德柏林医疗中心：铁氧体纳米粒子用
葡萄糖分子包裹 —肿瘤
纳米中药
中药粉末包埋在纳米级微粒中
华中科大：纳米雄黄（ 50-80nm）
微胶囊 纳米载药系统
生物可降解聚合物纳米粒的应用
采用纳米技术发展新的中药加工方法和
新的中药剂型
中药纳米将导致单味药或复方的理化性
质、生物活性、功效、毒副作用等发生
改变
提高生物利用度，减少用药量
增强组织靶向性
缓释功能
呈现新药效
改善中药作用方式和时程（智能给药）
提高与人体蛋白的相互作用性
降低用餐前后用药的差异性
降低药物的个体差异
微米中药 破碎提取
纳米（ nm）
“矮小, （希腊文）
一纳米等于十亿分之一米的长度
是氢原子直径的 10倍
万分之一头发粗细
长度的度量单位
即毫微米
原子簇（团簇） cluster C60
Roundest and most
symmetrical molecule
known to man
Compressed – becomes
stronger than diamond
Third major form of pure
carbon
Heat resistance and
electrical conductivityD＝ 0.7nm
红血球,200-300nm
细菌,200-600nm
病毒,几十纳米
纳米粒子（超微颗粒）：
1～ 100nm间的粒子
处原子簇和宏观物体交界的过渡区域
既非典型的微观系统亦非典型的宏观
系统，是一种典型的 介观系统
具有 表面效应, 小尺寸效应 和 宏观量
子隧道效应 。
各种 块状金属 有不同 颜色,但细化
到纳米级的颗粒时，所有金属都呈
现黑色；
金的 熔点 通常是１０００多摄氏度，
而晶粒尺度为３纳米的金微粒，其
熔点仅为普通金的一半
纳米金属铜的超延展性
纳米陶瓷
可以用来加
工制造发动
机零件
纳米技术：
单个原子、分子层次上对物质的种
类、数量和结构形态进行精确的观
测、识别和控制的技术，在纳米尺
度内研究物质的特征和相互作用，
并利用这些特性制造具有特定功能
产品的高新技术。
物理学家理查德,范曼 Richard Feynman
1959年, 在底部还有很大空间 There is
Plenty of Room at the Bottom.,
一个原子一个原子地制造物品
?Eric Drexler
–One time student of
Feynman
–1986 book
?“Engines of Creation”
Top-down manufacturing
? Traditional approach
? Take away material until
what is left is the product
Eg,Sculpting
Bottom-up manufacturing
? Nanotech approach
? Add material until the
product has been created
Eg,Biological systems
扫描探针显微镜
功不可没
1990年，
IBM公司阿尔马登研究中心
扫描探针的设备慢慢地把 35个原子移
动到各自的位置，组成了 IBM三个字母。
二个字母加起来还没有 3个纳米长。
不仅能够操纵单个的原子，而且还能
够, 喷涂原子, 。
使用分子束外延长生长技术，制造极
薄的特殊晶体薄膜，每次只造出一层
分子。制造计算机硬盘读写头使用的
就是这项技术。
The International Race for
Nanotech Supremacy
? 1998 Bill Clinton Signed the
NNI
June 2003 - Congress
approves $2.3b in additional
funding
? Europe and Asia are Moving
Fast – Maybe Faster
? Why? Because Winner
controls manufacturing for
next century
0
200
400
600
800
1998 2000 2002 2003
G o v e rnm e nt
N a no t e c h Fu nd i ng
( I n B i l l i o n s )
U, S J a p a n
E u r o p e O t h e r
国家自然科学基金资助 "纳米 "科技项目和
经费逐年增加 (根据题目上出现 "纳米 "字
样的部分基金项目的统计结果 )
纳米科技是一个多学科交叉的前沿领域，
各科学部分别从不同角度予以了资助
美容美发护理剂
疾病检测指示剂
抗菌剂
纳米矿物中药
纳米导向剂
航天和航空高效助燃剂
“麻雀, 卫星, 蚊子, 导弹
,苍蝇, 飞机, 蚂蚁士兵,
纳米粉末的检测和表征
几何学粒径；当量粒径
比表面粒径；衍射粒径
粒径分布：个数分布；长度分布
面积分布；质量分布
纳米材料：
固体颗粒小到纳米尺度的超
微粒子（也称之为纳米粉）
和晶粒尺寸小到纳米量极的
固体和薄膜。
分类
纳米粉末
纳米纤维
纳米膜
纳米块体
制备方法
物理方法
真空冷凝法
物理粉碎法
机械球磨法
化学方法
气相沉积法
沉淀法
水热合成法
溶胶凝胶法
微乳液法
纳米高分子材料
聚合物纳米材料、聚合物 /无机纳米复
合材料、聚合物 /聚合物纳米复合材料
一是采用高分子的纳米合成方法
二是通过成型加工的方式得以实现
微乳液聚合 无皂乳液聚合
微波 稳定性
10
0
10
1
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Macromolecule Nanoparticle Latex Particles,
Chinese Journal of Chemistry,2001,19,
814-816
一、纳米组装体系的设计和研究
二、高性能纳米结构材料的合成
三、纳米添加使传统材料改性
四、纳米涂层材料的设计与合成
五、纳米颗粒表面修饰和包覆的研究
碳纳
米管
太空
电梯
的绳
索
4 nm width (smaller diameter than DNA)
100x’s stronger than steel 1/6 weight
Thermal/electrically conductive
Metallic and Semi-Conductive
Micro Sized Motor Quantum Dot
MEMS and Quantum Dots
图中的
黄点是
被囚禁
的钠原
子云。
被激光囚禁的铷原子云。表面温度越低，被囚禁的铷原子
云的尺寸越小，更多的铷原子云处在同一的量子态。
纳米加工技术－
通向纳米世界的桥梁
按照人们的意愿在纳米尺寸的
世界中自由地剪裁、安排材料
放在指尖
上的 400支
排列整齐
的无痛型
微型针
纳米生物学
一,利用纳米技术来解决生物学问题
二,利用生物大分子制造分子器件，模仿
和制造类似生物大分子的分子机器。
纳米科技的最终目的,制造分子机器，而
生物体系中存在的大量的生物大分子，被
看作是自然界的分子机器。
纳米生物学应该是纳米科技中的一个核心
领域
基于生物纳米颗粒的生物分析化学
基于荧光纳米颗粒的新型免疫荧
光标记
基于磁性纳米颗粒的痕量 DNA分离
与富集
基于氨基化硅壳纳米颗粒的新型
非病毒型基因载体
基于分子信标核酸探针的化学生物学
研究
纳米技术与医学
纳米药物的控释、靶向给药系统；
用于诊断和检测的纳米探针、纳米传感
器和纳米机器人；
人工关节、口腔修复等人造器官用的生
物相容性纳米材料；
基因治疗中的纳米技术
纳米药物
德柏林医疗中心：铁氧体纳米粒子用
葡萄糖分子包裹 —肿瘤
纳米中药
中药粉末包埋在纳米级微粒中
华中科大：纳米雄黄（ 50-80nm）
微胶囊 纳米载药系统
生物可降解聚合物纳米粒的应用
采用纳米技术发展新的中药加工方法和
新的中药剂型
中药纳米将导致单味药或复方的理化性
质、生物活性、功效、毒副作用等发生
改变
提高生物利用度，减少用药量
增强组织靶向性
缓释功能
呈现新药效
改善中药作用方式和时程（智能给药）
提高与人体蛋白的相互作用性
降低用餐前后用药的差异性
降低药物的个体差异
微米中药 破碎提取
