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——C60 73
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