原子分子纳米科学教育部重点实验室(清华大学原子分子纳米科学研究中心)

实验室的总体发展目标是：开展原子、分子及纳米尺度的理论和实验研究。主要研究方向为：1、原子分子与纳米层次的探测、识别与控制的物理基础;2、原子、分子、团簇结构与动力学；3、纳米尺度上材料合成、微观结构与特性；4、原子分子超灵敏谱学及其在生物医学、环境、资源等的应用。原子分子纳米科学教育部重点实验室(清华大学原子分子纳米科学研究中心)     

压电式纳米发电机的原理和潜在应用

纤锌矿结构氧化锌纳米线具有半导体性能和压电效应。用导电的原子力显微镜探针针尖去弯曲竖直生长的氧化锌纳米线，在纳米线的内部和外部分别造成压缩和拉伸，这种独特结构导致了弯曲纳米线的内外表面产生反极性的极化电荷，借助半导体性质的氧化锌纳米线和其金属尖部的肖特基势垒将电能暂时储存在氧化锌纳米线内，并可用导电的原子力显微镜探针接通这一电源，向外界输电，从而完美地实现了在纳米尺度上把机械能转化为电能。该纳米发电机的发电效率可以达到17％-30％，此项重要的科学发现将为自发电式纳米器件奠定物理基础。文章介绍了它的工作原理和潜在应用。     

单原子操纵及原子尺度器件加工的最新进展

扫描隧道显微镜的发明不仅使得人们的视野可以直接观察到物质表面上的原子及其结构并进而分析物质表面的化学和物理性质,它还使得人们可以在纳米尺度上对材料表面进行各种加工处理,甚至可以控制和操纵单个原子。这一特定的应用将会使人类从目前微米尺度的加工技术迅速跨入纳米尺度和原子尺度。这将会是推动人类科学和技术发展的一个无法估量和替代的动力。本文将介绍在工业界应用最为广泛的半导体材料硅（Ｓｉ）表面上单原子操纵研究的最新进展,并讨论它们在单原子存储器加工中的应用。     

单原子操纵及原子尺度器件加工的最新进展

扫描隧道显微镜的发明不仅使得人们的视野可以直接观察到物质表面上的原子及其结构并进而分析物质表面的化学和物理性质，它还使得人们可以在纳米尺度上对材料表面进行各种加工处理，甚至可以控制和操纵单个原子。这一特定的应用将会使人类从目前微米尺度的加工技术迅速跨入纳米尺度和原子尺度。这将会是推动人类科学和技术发展的一个无法估量和替代的动力。本文将介绍在工业界应用最为广泛的半导体材料硅（Ｓｉ）表面上单原子操纵研究的最新进展，并讨论它们在单原子存储器加工中的应用。     

多孔氧化铝薄膜的纳米结构和光谱特性研究

利用阳极氧化的方法制备出几种表面结构和尺度不同的多孔氧化铝薄膜,用原子力显微镜扫描获得了这些薄膜表面的纳米结构图像,并采用光谱仪测定了它们的反射光谱。实验表明,平均孔径为26和39 nm的多孔氧化铝薄膜表面具有独特的反射光谱,在500至1 000 nm波长范围内呈周期性地密集峰—谷分布,峰—谷的密集度或数量取决于薄膜表面纳米结构的尺度。讨论了纳米结构尺度与反射光谱之间的相互关系,并给出了适当的解释。     

磁共振波谱及成像技术在纳米尺度物质生物效应研究中的应用

纳米尺度物质的生物效应研究是近年来在纳米科技发展过程中派生出来的一个崭新的、发展很快的且多学科高度交叉的领域，需要把纳米科学、物理学、化学以及生物医学等多学科的研究手段结合起来，进行综合研究．核磁共振波谱与成像，作为一种原位、无损、动态、实时、多信息的检测手段，在此领域的研究中将发挥不可或缺的重要作用．文章分3个方面简要介绍核磁共振波谱与成像技术在纳米尺度物质生物效应研究中的应用：（1）纳米尺度物质在生物组织及个体内的检测与分析；（2）纳米尺度物质与生物大分子相互作用的核磁共振波谱研究；（3）纳米尺度物质生物效应的核磁共振代谢组学研究．     

原子力显微镜与表面形貌观察

简要介绍原子力显微镜观察材料表面形貌的原理。运用原子力显微镜,观察CD,VCD,DVD和可擦写的VCD光盘的刻录划痕,分析各类光盘的刻录特征,指出原子力显微镜在观察材料表面微米至纳米尺度形貌是非常有效的。     

磁力显微镜的发展和应用

磁力显微镜是纳米尺度磁性材料表面磁结构研究的新的有力的工具，文章简要介绍了ＭＦＭ的发展历史，原理、运作和ＭＦＭ主要的应用领域，举例介绍了中国科学院物理研究所初步的ＭＦＭ研究，评述了ＭＦＭ研究中的三个重要问题。     

金刚石表面纳米尺度水分子的相变观测

水是自然界中最重要的物质之一,研究界面或受限体系的水分子动力学具有重要的科学意义.近些年新兴的基于氮-空位(NV)色心的纳米磁共振技术可以同时观测纳米尺度的核磁信号和温度.本文利用单个NV色心成功探测到金刚石表面纳米尺度水分子分别在固态和液态条件下的核磁信号,并通过改变温度成功观测到该纳米尺度水层的固-液相变.实验结果表明,基于NV色心的核磁共振技术可以有效地探测纳米尺度物质的结构和动力学行为,为纳米尺度受限体系相关科学的研究提供新的探测手段.     

中国科学院物理研究所微加工实验室

为适应凝聚态物理与相关交叉学科研究的需求,探索材料在纳米尺度下新奇的物理性质及在信息、能源、生物等领域的应用,促进纳米科学与技术领域的发展,物理所微加工实验室于2002年底建成,并开始提供微纳加工技术服务。特别是2008年成为科学院"纳米材料与纳米结构加工平台",2009年加入"中科院所     

浅谈纳米科学技术

 一、纳米科学技术的诞生 纳米（nanometer）即毫微米,1nm=10^-9m.纳米科学技术（简称Nano ST）是指在1-100nm原子分子尺度上的基础研究和技术应用的一门新的科学技术。     

纳米科技方兴未艾

 最近几年来,纳米科技、纳米科学和纳米技术等新的名词术语在许多国家的报刊、广播和电视等媒体中频频出现,成为一个世界性的热门科技话题．一、什么是纳米科技“纳米”是一个很小的长度计量单位．一纳米（ｎｍ）等于十亿分之一米（１０^－９ｍ）,百万分之一毫米或千分之一微米．纳米尺度比原子尺寸略大（约为十几个原子排列起来那么长）,大约相当于一根头发丝直径的万分之一．纳米世界是相当微观的世界．只有在科学技术高度发展的今天,人们才有可能踏入纳米世界去探索其中的奥秘．纳米科技是在现代物理学和新兴的高新工程技术相互融合的基础上,于２０世纪８０年代迅速形成和发展起来的一门在纳米级的规模上构筑的前沿科学技术．     

扫描隧道效应显微镜的发展

自1981年发展起来的扫描隧道效应显微镜是一种能分辨物质表面原子尺度上的结构的新仪器.下而我们从实验的角度来说明它的基本原理、技术发展和应用. 基本原理扫描隧道效应显微镜是在表面科学发展的需要下发展起来的.1978年,罗勒(H.Rohrer)在法兰克福为苏黎世的国际商用机器公司草拟开展表面科学研究的计划.当时,宾尼     

新型原子力显微镜

日本、西班牙和捷克的物理学家开发了一种新型原子力显微镜，这种显微镜可以探测材料表面单个原子的化学属性，而现在的原子力显微镜仅可以探测原子的位置．新型原子力显微镜可以精确地确定材料表面的组成和结构，这种特性甚至允许人们去操纵特定的某一类原子，换句话讲就是可以一个原子一个原子地来搭建纳米结构．     

低能Kr+离子束诱导蓝宝石晶体实验研究

使用微波回旋共振离子源制备蓝宝石(A向)自组织纳米结构,研究不同入射角度下Kr+离子束刻蚀蓝宝石表面形成的自组织纳米结构及其形成过程.采用等离子体与离子束刻蚀设备在不同入射角度下对蓝宝石样品表面进行刻蚀并通过Taylor Surf CCI2000非接触式表面测量仪和原子力显微镜分别对刻蚀后的蓝宝石样品的刻蚀速率及表面形貌进行分析.研究表明:当离子束能量为400eV,加速电压为200V,离子束流密度为310μA/cm2时,小角度入射下,蓝宝石样品表面出现纵向尺度较小的有序点状纳米结构;随着入射角度的增加,样品表面形成条纹状纳米结构,30°时形成短程有序且纵横比为0.87的条纹状结构;入射角度继续增加,纵向高度减小直至纳米结构消失;当角度达到60°附近,蓝宝石表面又出现条纹状结构,70°时形成了短程有序且纵横比为1.07的条纹状结构.自组织纳米结构的形成先以"岛状"形式出现,随后岛上生长出条纹状纳米结构,随着刻蚀时间的增加,岛状条纹结构纵向尺度增大且有序性增强,纳米结构的横向周期不变.     

扫描显微探针

 随着１９８２年世界上第一台原子分辨的隧道扫描显微镜（ＳＴＭ）问世,掀起了对物质表面微结构研究的热潮,而且蔓延到表面化学以及生物大分子等领域．同时对ＳＴＭ原理及检测技术的推广,促使了原子力显微镜（ＡＦＭ）、近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）的发明．现在,以ＳＴＭ、ＡＦＭ、ＳＮＯＭ为代表的高分辨显微镜已经形成了一类新的显微成像技术──扫描探针显微术（ＳＰＭ）．ＳＰＭ最显著的特点就是采用一个极微小的探针（针尖一般在纳米尺度）,在样品表面极小的距离内移动,同时获得样品表面信息．当这极小的探针与样品表面的相互作用强烈依赖于极小的距离（大约是指数关系）,仪器的稳定性则是获得理想图像的关键.     

双尺度疏油结构纳米通道滑移效应的研究

针对双尺度结构表面疏油特性的优异性,采用分子动力学的方法建立油液流体正十六烷烃分子模型,研究双尺度结构壁面润湿性影响下的纳米通道内流体的流动特性,通过对通道壁面亲疏油性下的双尺度结构的构建,与光滑壁面和单尺度壁面进行比较来探究双尺度纳米通道表面结构影响下油液流体在纳米通道内密度分布、速度分布、速度滑移和滑移长度的影响.模拟结果表明:对于亲油通道壁面,双尺度结构壁面亲油性明显加强,主流区域流体密度、流体速度和速度滑移都减小,甚至出现负滑移;而对于疏油通道壁面,双尺度分层结构能加强壁面的疏油性,通道内壁面形成稳定的气层使流体主流区域的密度增大,并且通道内流体的速度、速度滑移和滑移长度明显大于光滑和单尺度结构壁面.因此,纳米通道内双尺度结构能改变通道壁面的润湿性,并且能够加强流体在纳米疏油通道内的滑移减阻效应,为纳米通道内油液运输以及润滑薄膜减阻提供了设计基础.     

北京大学纳米科学与技术研究中心简介

北京大学纳米科学与技术研究中心简介北京大学纳米科学与技术研究中心成立于１９９７年９月２７日，目前它由纳米化学研究室、纳米电子学研究室、纳米生物学研究室、介观物理研究室、微电子机械系统研究室等５个部分组成．第一届学术委员会由师昌绪院士任主任．成立中心的...     

原位动态电子显微学研究进展

随着电镜内原位技术的不断成熟和发展,透射电子显微镜不再仅仅是材料结构表征的工具,还是实现高精度纳米加工、性能测试等的重要手段。这不但丰富了纳米尺度下开展实验研究的方法,也拓宽了透射电子显微镜的应用范围,为纳米科学与技术的迅速发展提供了新的契机。本文侧重作者所在研究小组的研究工作,以"将纳米实验室建在透射电子显微镜里"的构想为主线,从材料的原位生长、结构加工、性能表征和器件构建等四个方面综述了近年来基于透射电子显微镜的代表性原位实验研究进展。     

纳米结构电学性质的静电力显微镜研究方法

纳米尺度的材料具有许多不同于宏观体材料的奇特的物理和化学特性.了解纳米结构的物性随材料尺寸及形状的变化关系,对于设计和合成具有特定功能的纳米材料有重要的指导意义.静电力显微镜技术为研究微纳米尺度下材料的电学特性提供了强有力的工具.文章介绍了这种测量技术的基本原理,并列举了几种在静电力显微镜基础上发展起来的纳米材料电学性...