第1章 概论 1
1.1 微／纳米科学技术的定义与内涵 1
1.2 微／纳米科学技术的发展 2
1.3 微／纳米科学技术在国民经济中的意义 4
习题 5
参考文献 5
第2章 扫描探针显微镜 6
2.1 扫描隧道显微镜 6
2.1.1 扫描隧道显微镜发明前的微观形貌检测技术 6
2.1.2 扫描隧道显微镜的发明 8
2.1.3 扫描隧道显微镜的工作原理 9
2.1.4 扫描隧道显微镜的工作模式 9
2.1.5 扫描隧道显微镜的工作环境 10
2.1.6 扫描隧道显微镜的针尖制作技术 13
2.2 原子力显微镜 16
2.2.1 原子力显微镜的基本原理 16
2.2.2 原子力显微镜微悬臂偏转的检测方法 17
2.2.3 原子力显微镜的微悬臂及针尖 18
2.3 其他形式的探针显微镜 20
习题 21
参考文献 21
第3章 分子操纵技术 22
3.1 扫描隧道显微镜单原子操纵技术 22
3.1.1 单原子的移动 23
3.1.2 单原子的提取 26
3.1.3 单原子的放置 28
3.1.4 单原子操纵小结 30
3.2 原子力显微镜的纳米加工技术 31
3.2.1 硅材料表面上纳米细线结构的刻蚀 32
3.2.2 阳极氧化法纳米结构的加工 33
3.2.3 用SPM直接对工件进行雕刻加工 34
3.3 光学镊子及其微操纵技术 34
3.4 分子组装技术 35
习题 36
参考文献 36
第4章 纳米材料学 37
4.1 纳米材料的分类 37
4.2 纳米颗粒 38
4.2.1 纳米颗粒的表面效应 39
4.2.2 纳米颗粒的小尺寸效应 39
4.2.3 纳米颗粒材料的制备技术 40
4.3 纳米薄膜 41
4.3.1 纳米薄膜的分类 41
4.3.2 纳米薄膜的制备方法 42
4.4 纳米块体材料 42
4.4.1 纳米块体材料的结构特点 42
4.4.2 纳米块体材料的性能 43
4.5 原子团簇和碳纳米管 43
4.5.1 原子团簇 43
4.5.2 碳团簇和C60 44
4.5.3 碳纳米管 47
4.6 纳米复合材料 52
4.6.1 纳米复合材料的分类 52
4.6.2 纳米复合材料的应用 53
习题 60
参考文献 60
第5章 纳米电子学 62
5.1 概述 62
5.2 微电子技术的发展和面临的限制 63
5.2.1 微电子技术的发展 63
5.2.2 微电子技术发展所面临的障碍 64
5.3 纳米电子学的出现与发展 65
5.4 纳电子学基本知识 66
5.4.1 量子效应 66
5.4.2 库仑阻塞和单电子隧穿 66
5.5 纳电子器件 68
5.5.1 纳电子器件的特征与特性 68
5.5.2 量子电系统的基础元件 69
5.5.3 纳米级单电子器件 70
5.5.4 分子电子器件 74
5.5.5 原子电子器件 79
5.5.6 量子计算机 81
5.6 三代电子器件的对比 84
习题 85
参考文献 85
第6章 纳米生物学 87
6.1 纳米生物学的提出与发展 87
6.2 生物分子的探测与操纵 87
6.2.1 单分子成像 87
6.2.2 单分子纳米操纵 89
6.2.3 分子间相互作用力的测量 90
6.3 生物芯片 90
6.3.1 生物芯片概述 90
6.3.2 生物芯片的分类 90
6.3.3 样品制备型生物芯片 91
6.3.4 生化微反应芯片 92
6.3.5 检测型生物芯片 92
6.3.6 微缩芯片实验室 93
6.4 生物传感器 95
6.4.1 生物传感器的原理 95
6.4.2 生物传感器的种类 95
6.5 生物分子计算机 96
6.6 生物分子马达 99
6.7 生物分子机器人 100
习题 103
参考文献 103
第7章 微细加工技术 104
7.1 概述 104
7.2 微细切削技术 106
7.2.1 微细切削技术基础 106
7.2.2 微细车削 108
7.2.3 微细铣削 110
7.2.4 微细钻削 111
7.2.5 微细冲压 112
7.2.6 便携式工厂 113
7.3 微细特种加工 114
7.3.1 微细电火花加工 115
7.3.2 微细电解加工 117
7.3.3 微细超声加工 118
7.3.4 微细激光加工 119
7.3.5 电子束加工 121
7.3.6 离子束加工 122
7.4 光刻技术 123
7.4.1 光刻技术的主要工艺内容 123
7.4.2 光刻掩膜制作 124
7.4.3 光刻中的能量束扫描曝光技术 124
7.4.4 光刻工艺中的化学刻蚀技术 125
7.5 LIGA技术 126
7.5.1 LIGA工艺过程 126
7.5.2 LIGA技术的特点 127
7.5.3 准LIGA技术 127
7.5.4 LIGA技术在微制造中的应用 128
7.6 生物制造技术 129
7.6.1 微结构和生物组织的生物加工技术 130
7.6.2 生物组织的机械制造-生物制造工程 131
习题 134
参考文献 134
第8章 微机械和微机电系统 135
8.1 概述 135
8.2 微机械和微机电系统的相关基础 136
8.2.1 物理参量的微尺寸效应 136
8.2.2 微机械中的常用材料 136
8.2.3 微机械和微机电系统的技术基础 138
8.3 微传感器 139
8.3.1 机械量微传感器 139
8.3.2 热微传感器 142
8.3.3 光微传感器 142
8.3.4 化学和电化学微传感器 143
8.4 微致动器 144
8.4.1 静电型微致动器 145
8.4.2 电磁型和磁致伸缩型微致动器 146
8.4.3 压电型微致动器 146
8.4.4 热变形微致动器 148
8.4.5 微机电系统的能源 148
8.5 微机器人 149
8.5.1 微机器人概述 149
8.5.2 微机器人实例 150
8.6 微飞行器 153
8.6.1 微飞行器概述 153
8.6.2 微飞行器实例 154
8.7 微型卫星 159
8.7.1 微型卫星概述 159
8.7.2 微型卫星实例 160
习题 161
参考文献 161