题型比例:
选择题(6小题,18分),填充题(6小题,24分),名词解释或问答题(3小题,18分),简答题(2小题,20分),论述题(1个题,20分);
一、选择题 (1/6)
1、纳米(nm)是一个长度单位,它等于 。
A.10-6 米 B.10-9 米 C.10-10 米
D.10-3米
2、一般而言,光学显微镜由于受到光学衍射的限制, 其分辨率约为 。
①200纳米(nm) ②1毫米(mm) ③10微米
(μm) ④3~5纳米(nm).
一、选择题 (2/6)
3、准一维纳米材料是指在两个维度上为纳米尺度,长度约为微米级、毫米级的新型纳米材料。下列各选项中,属于准一维纳米材料的是 。 A.纳米粒子 B.纳米结构薄膜 C.碳纳米管
D.储氢合金粉末
4、1981年美国IBM公司的科学家们发明了扫描隧道显微镜和原子力显微镜,极大地推动了纳米科技的发展。这两种微观表征和操纵技术的英文缩写为 。 A.SEM和STM B.SPM和AFM
C.SEM和SPM D.STM和AFM
一、选择题 (3/6)
5、原子的直径在0.1~0.3nm之间,原子核的大小约几个费米(1fm=10-15m)。人类的遗传物质DNA是纳米科学技术的重要研究对象,DNA螺旋结构的横向尺寸约为 。 ①1-3nm ②3~5μm ③100μm ④200μm
6、研究表明,纳米粒子粒径从100nm减小至1nm,其表面原子占粒子中原子总数的比例将 。
①减小 ②不变 ③尚无定论 ④增大
一、选择题 (4/6)
7、固体物质随着晶粒尺寸的细化,其熔点将表现出明显变化。差热分析(DTA)实验表明,平均粒径为40nm的纳米铜粒子的熔点与同一种固体材料的熔点相比, 。
①降低了300℃左右 ②无明显变化 ③升高了300ºС左右 ④由3000℃左右降到1000℃。
一、选择题 (5/6)
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8、科学研究发现,从蛋白质、DNA、RNA到病毒,都在纳米尺度范围,即纳米结构也是生命现象中基本的东西,例如小型电加热蒸汽锅炉DNA的直径约2nm左右,SARS病毒约60--120nm,艾滋(AIDS)病毒约 。
①100埃 ②100nm ③100μm ④1~3μm
9、下述所列纳米材料制备技术或方法中,属于液相制备方法的是 。
①激光诱导化学气相反应法 ②电子束加热法 ③高能球磨法 ④溶胶-凝胶法(Sol-gel)
一、选择题 (6/6)
10、1985年英国科学家克罗托(H.W.Kroto)和美国科学家柯尔(R.F.Curl)和斯莫利(R.E.Smalley)合作研究,共同发现了以C60为代表的富勒烯家族。一个C60分子的结构类似于一个足球,它是由 。 A.12个五边形和20个六边形组成的球体;
B.20个五边形和12个六边形组成的球体;
C.32个六边形组成的球体;
D.32个五边形组成的球体。
二、填空题
1、最早明确提出纳米尺度上科学和技术问题的是美国著名物理学家,诺贝尔物理奖获得者 ,1959年12月29日,他在一次著名的“在底部还有很大空间(There is plenty of Room at the Bottom)”的演讲中提出:如果人类能够在原子∕分子的尺度上来加工材料、制备装置,我们将有许多激动人心的新发现。
2、纳米科学技术(NST)的最终目标就是根据人类的意愿,直接操纵和排布原子、分子以创制出新的材料和器件,其NST的英文全称为: 。
二、填空题
3、当纳米粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散(或分立)能级的现象以及纳米半导体粒子能隙的调制现象,均被称为 效应。
4、为制造具有特定功能的纳米产品,其技术路线可分为“自上而下”(top-down)和“自下而上”(bottom-up)两种方案。其中“自下而上”是指以原子、分子为基本单位,根据人们的意愿进行设计和组装,从而构筑成具有特定功能的器件或产品的方式。
二、填空题
5、纳米结构自组装体系的英文全称为Nanostructured Self-assembling system.其涵义是分子间通过非键合力自发组织的超分子稳定聚集体,从一般原则来讲,自组装过程的关键是表界面分子识别内禀驱动力包括氢键、范德瓦耳斯力、静电力、电子效应、官能团的立方体效应和长程作用等。
6、目前,从学科角度层面上划分,纳米科学技术主要包括纳米(体系)物理学 、 、 、 、纳米电子学、纳米加工与测量学、纳米力学等7个既相对独立又相互渗透的学科。
*在纳米电子学中,电阻的欧姆定律已不适用。
二、填空题
7、碳材料有非晶碳(无定形碳)和晶态碳材料之分。其中晶态碳材料包括石墨、金刚石、富勒烯、碳纳米管;其中 C-60 的发现开创了碳科学的新领域,同时,三位科学家也因此分享了1996年诺贝尔化学奖。
8、介观的意思是介于宏观和微观。大致上讲,所谓宏观尺度的下限是肉眼所能分辨的最小尺寸,而微观尺度的上限约为原子分子的大小,即0.1nm左右。
二、填空题
9、2000年1月21日美国总统克林顿在加州理工大学正式宣布一项新的国家计划,即国家纳米技术(推进)计划,简称为NNI,英文全称为National Nanotechnolgy Initiative
10、纳米生物材料工程是纳米科技的热点研究领域之一,目前主要集中在6个方面的研究与开发,即生物分子操作和组装、可控室温活性的功能分子膜、生物分子芯片、生物分子识别专家系统、自组装生物膜、生物分子机器 。 三、名词解释 或问答题
1、纳米科学技术:
是指在纳米尺度上研究物质组成体系的运动规律和相互作用,以及在应用中实现特有功能和智能作用的、多学科交叉的科学和技术。
小到与光波波长或德布罗意波长、超导体的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件被破坏,非晶态纳米粒子的表面层附近原子密度减小,使得材料的声、光、电、磁、热、力学等特性发生变化的现象。
3、纳米材料:止推垫圈
是指在三个维度上至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本组元构成的材料。主要包括纳米粒子或纳米粉体材料,一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块材。
三、名词解释
4、纳米器件:
• 利用量子效应而工作的电子器件通称为纳米器件。
• 通常分为三类,即纳米电子器件、光电子器件和分子电子器件。
压延加工三、名词解释
• 5、纳米生物材料工程:
• 是通过生物大分子操作,研究和开发生物功能材料、生物分子芯片及生物分子识别和检测、纳米分子机械等方面的技术。
• 其科学基础是基于基因特征的分子表达、生物大分子之间、大分子与表面之间以及细胞与表面之间的相互作用的规律和机理的认识。
三、名词解释
6、宏观粒子隧道效应:
• 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
• 研究发现,宏观物理量如纳米粒子磁化强度、量子相干器件中的磁通量等具有隧道效应,称为宏观量子隧道效应。
四、简答题
1、我国近年来纳米科技基础研究计划的科学目标是什么?
答:纳米科技是近年来迅速崛起和飞速发展的研究领域,无论从理论还是实验方面都仍处于研究探索阶段。我国“纳米科技基础研究”以探索和发展科技的基本理论和建立新的研究方法及新的实验技术为基本出发点,提倡多学科交叉,注重基础研究。
拟实现以下目标:
• 综合运用现代物理学、生命科学、信息科学、化学的理论和方法,以纳米科技所涉及的新概念、新结构、新方法、新技术以及新材料为突破口,在理论和实验的源头创新上有所突破,提高我们在纳米科技研究领域的整体创新能力;
• 解决对我国的科学技术进步和国民经济发展以及国防建设具有重大意义的纳米科学问题,为国家科技长远发展做储备;
• 通过重大研究计划的实施,稳定支持一批具有创新意识、思维活跃、立足国内的科研人才队伍,培养和造就一批在纳米科技研究领域国内外公认的我国科研人员队伍。
2、美国纳米技术计划(NNI)优先发展的领域有哪些?
• 答:美国NNI计划的优先领域包括以下5个方面:
(1)长期基础性的纳米科学和纳米工程。目的是要发现和理解新的现象工具和手段(指测量、建模、模拟和操纵)。
(2插销螺母)根据意愿设计、合成和加工纳米材料结构单元以及系统组件,充分运用分子的自组装概念;
(3)利用纳米器件和特性和纳米系统的原理,把构筑分子结构与微型化结合起来;
(4)纳米结构材料和系统在制造、电子系统、能源、环境、国家安全和保健等方面的应用;
(5)人才的教育与培训,并研究纳米技术对社会所产生的影响。
3、生物芯片技术
*生物芯片技术是近年来在生命科学领域中崭露头角的一项新技术。
#生物芯片技术是指通过微加工与微电子技术在固体芯片表面构建的微型生物化学分析单元或系统,以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量检测的相关技术。
• 生物芯片技术将会给分子生物学、疾病诊断和、新药开发、农作物育种和改良、司
法鉴定、食品卫生监督和环境保护等领域带来一场新的革命,已成为21世纪生物医学工程的前沿科技。
• 2004年3牙刷加工月,英国著名咨询公司弗若斯特·沙利文(Frost & Sulivan)公司出版了关于全球芯片市场的分析报告《世界DNA芯片市场的战略分析》。报告认为,全球DNA生物芯片市场每年平均增长6.7%,2003年的市场总值是5.96亿美元,2010年将达到937亿美元。
• 纳侬市场(NanoMarkets)调研公司预测,以纳米器械作为解决方案的医疗技术将在2009年达到13亿美元,并在2012年增加到250亿美元,而其中以芯片实验室最具发展潜力,市场增长率最快。
生物芯片巨头-affymetrix
生物芯片( biochips )的概念
• 生物芯片,俗称DNA芯片或基因芯片,它们是DNA杂交探针技术与微电子技术相融合的结晶。
• 该技术系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样品分子进行杂交,通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。