纳米化学和纳米技术在化学中的重要性剖析.docx

纳米化学和纳米技术在化学中的重要性 纳米化学就是在纳米水平上研究化学， 主要研究原子以上、 100nm以下的纳米世界中的各种化学问题的科学，是研究纳米体 系的化学制备、化学性质及应用的科学。 纳米化学的发展历程 世纪 90 年代以来，一场以信息技术、生物技术、能源技 术和纳米技术为代表的科技革命正在全球兴起。其中，于 20 世纪 80 至 90 年代在世界范围内逐渐形成的纳米科学技术 ((NST，是人们普遍关注的最具代表性的热点领域。 纳米科学技术是以现代先进科学技术为基础的多学科技术， 它的深入发展又引发出纳 米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、 纳米技术、 纳米工艺等等一系列新的科学技术， 纳米化学是其中 极其重要的一门， 可以说是纳米科学技术的基础骨干学科。 纳米 化学作为化学的一个崭新的分支学科， 为化学的发展带来了新的 机遇和挑战。 目前，人们对纳米科学技术的研究范围认识尚不完全统一， 大多数学者认为， 是基本颗粒在 1 一 100nm尺度范围内， 研究和 应用原子、分子现象，并由此发展起来的多学科的，基础研究与应用研究紧密联系的新的科学技术 [1-3] 。纳米化学作为纳米科学技术的一个分支学科，正在发展之中，因此，还没有一个严格 的定义，有学者提出，纳米化学是研究原子以上、 100nm以下的纳米世界中的各种化学问题的科学 [4] 。这是一个令化学家们感 到欢欣鼓舞的新领域。 1959  年，美国著名物理学家，  1965  年诺贝尔物理学奖获得 者理查德。费因曼 (Richard  Phillips  Feynman曾经说过  :There s Plenty of Room at the Bottom  ，提出逐级缩小装置，以致 最后由人类直接按需要排布原子和分子， 制造产品的设想， 为后 来纳米科技的发展指出了一条新思路。 1963 年， LJyeba 等发展 了气体冷凝法制备纳米粒子， 并对金属纳米颗粒的形貌和晶体结 构进行了电镜和电子衍射研究 [5] 。1977 年麻省理工学院的德雷 克思勒受理查德。 费因曼思想的启发， 首创纳米 (nanotechnology) 一词，随后在访问斯坦福大学时成立了 NST(Nano scale Science and Technology) 研究小组，成为纳米科技的先行者。 1981 年， IBM 公司苏黎世的 G . Binning 和 H . Rohrer 发明了扫描隧道 显微镜 (STM)}6} ，其横向分辨率可达 0. lnm, 纵向分辨率优于 O.Olnm，进入到原子尺寸层次，使人们第一次直接观察到原子， 观察到原子在物质表面上的排列形式。 STM为我们揭示了一个可 见的原子、分子世界 [}l ，为纳米科技的发展提供了前所未有的 观察手段和操作工具， 大大提高了人类认识和改造微观世界的能 力，是 20 世纪末的重大科技成就之一， 是 1986 年诺贝尔物理学 奖的获奖项目。 1984 年在德国柏林召开了第二届国际超微粒子 和等离子簇会议，使超微粒子技术成为世界性的热点。 1984 年， 德国萨尔大学的格莱特首先研制出纳米微粒， 并由它压制烧结得 到一种新型凝聚态固体一纳米固体。 1990 年被认为是 NST正式 诞生之年 [ ‘] ，其标志是 :(1)1990 年 7 月在美国巴尔的摩召开了第一届国际 NST会议 ;(2) 专业国际刊物“ Nan-otechnology } 口“ Nanobiology ”已经或即将出版 ;(3 日本和英国等少数科技先进国家制定了发展 NST的国家计划，美国自然科学基金会将 NST作为优先支持的项目 ;C4) 冠以纳米 (Vlano) 的新名词、新概 念不断出现，例如 nanoelectronics, nanochemistiy, nanoscopy, nanobiology,nanostructured substances nanometer machining 等等 ; 美国 IBM 公司的艾戈勒领导的研究小组，用一 个一个的氛原子在镍表面上排出了“ IBM ，字样，首次实现了人 类直接操纵原子这一伟大创举 [ “] 。NST的诞生，是多学科交叉 融和的结果， 代表了当代科学技术发展的一个基本特征， 纳米化 学作为 NST的基础学科也随之诞生了， 其基本的任务就是如何合 成和制备具有特定功能的纳米物质，这也正是化学的特长和优 势。 纳米粒子的尺度一般在 1 一 1 OOnm之间，大于原子簇而小 于微粉，既非典型的微观体系，也非典型的宏观体系，是处于微 观与宏观交界的过渡区域的介观体系， 是物质的新层次。 作为物 质由原子、 分子向大块物质转变的新相， 具有许多既不同于微观 粒子，又不