本书共5章，第一章从原子结构、分子与物质相态出发过渡到纳米尺寸效应，使读者能正确理解和认识物质在纳米尺度的新现象、新规律；第二章重点介绍了纳米材料如纳米微粒、纳米固体、纳米复合材料的性能以及应用；第三章介绍了纳米科技在生物、电子等领域的研究与应用情况；第四章简要介绍了纳米光学和纳米电子学；第五章讲述了纳米材料的测试与表征。

本书由上海市活跃在纳米科技领域第一线的十多位专家、学者联合编写而成。全书共5章，比较系统地介绍了纳米科技的发展与现状，并在内容上力求加强基础理论的教学。第一章从原子结构、分子与物质相态出发过渡到纳米尺寸效应，使读者能正确理解和认识物质在纳米尺度的新现象、新规律；第二章重点介绍了纳米材料如纳米微粒、纳米固体、纳米复合材料的性能以及应用；第三章介绍了纳米科技在生物、电子等领域的研究与应用情况；第四章简要介绍了纳米光学和纳米电子学；第五章讲述了纳米材料的测试与表征。

本书作为上海市纳米科技基础培训指定教材，不仅适用于高校相关专业作为选修课教材，还可供纳米科技爱好者作为科普读物。

第一章 纳米科技的基本知识

1.1 纳米科技发展历程/1

 1.1.1 科学发展简述  /1

 1.1.2 纳米科技的提出与发展  /2

 1.1.3 纳米科技发展的主要特征  /4

1.2 纳米科技的概念及分类5

 1.2.1 纳米科技定义  /5

 1.2.2 纳米科技特征  /6

 1.2.3 纳米科技分类  /6

1.3 纳米科技基本知识/8

 1.3.1 元素周期表  /8

 1.3.2 原子结构  /9

 1.3.3 分子与物质的相态 /10

 1.3.4 能量  /12

 1.3.5 分子和原子尺寸 /14

 1.3.6 表面和三维空间 /15

 1.3.7 “自上而下”和“自下而上” /16

1.4 纳米颗粒基本特性/16

 1.4.1 量子尺寸效应 /17

 1.4.2 小尺寸效应 /17

 1.4.3 表面效应 /18

 1.4.4 宏观量子隧道效应 /18

1.5 纳米科技应用领域/19

 1.5.1 材料与制造 /20

 1.5.2 微电子与计算机 /20

 1.5.3 医药与健康 /21

 1.5.4 生物技术与农业 /22

 1.5.5 环境与能源 /22

 1.5.6 航空与航天 /22

 1.5.7 国家安全 /23

l.6 纳米科技的国际发展动态/23

 参考文献/24

 思考题/25

第二章 纳米材料学

2.1 纳米微粒/26

 2.1.1 纳米微粒的结构与形貌特征 /26

 2.1.2 纳米微粒的主要性能 /29

 2.1.3 纳米微粒的制备方法 /39

2.2 纳米固体/49

 2.2.1 纳米固体的结构特征 /49

 2.2.2 纳米固体的性能 /56

 2.2.3 纳米固体的制备方法 / 67

 2.2.4 一维纳米材料 /76

2.3 纳米复合材料/87

 2.3.1 纳米复合材料的分类 /87

 2.3.2 纳米复合材料的性能与应用领域 /89

 2.3.3 纳米功能复合材料的制备方法 /94

2.4 纳米结构/96

 2.4.1 纳米结构与自组装 /96

 2.4.2 纳米阵列 /102

 2.4.3 介孔材料 /107

 参考文献/112

 思考题/116

第三章 纳米生物学

3.1 生物分子及相关器件/117

 3.1.1 脂质体 /117

 3.1.2 自组装膜 /122

 3.1.3 纳米器件 /127

3.2 纳米生物传感器/131

 3.2.1 生物传感器简介 /131

 3.2.2 纳米技术在生物传感技术中的应用 /133

 3.2.3 纳米生物传感器 /135

3.3 纳米生物材料/144

 3.3.1 几种典型纳米生物材料 /144

 3.3.2 纳米复合生物材料 /149

 3.3.3 纳米生物材料的应用 /151

3.4 纳米药物给药系统/154

 3.4.7 纳米给药系统的常见类型、常用材料及制备方法/154

 3.4.2 纳米药物给药系统的质量评价 /162

 3.4.3 纳米药物给药系统的应用 / 165

 参考文献/169

 思考题/172

第四章 纳米光学和纳米电子学

4.1 纳米光学与光子学/173

 4.1.1 纳米技术与光的基本特性 /173

 4.1.2 纳米结构和光的相互作用 /177

 4.1.3 纳米孔洞和光子 /180

 4.1.4 新型成像技术 /181

 4.1.5 基于纳米技术的新型光学材料 /183

 4.1.6 光子晶体、表面光波导和光路控制/187

 4.1.7 光子学与电子学 /188

4.2 纳米电子学/191

 4.2.1 传统电子学面临的现状 /191

 4.2.2 微电子学的发展历程 / 192

 4.2.3 微加工和纳米加工技术 /194

 4.2.4 纳米电子器件的用途 / 199

 4.2.5 从经典物理到量子物理 /199

 4.2.6 量子电子器件 /200

 4.2.7量子计算机 /206

 参考文献/213

 思考题/213

第五章 纳米材料的测试与表征

5.1 电子显微技术/214

 5.1.1 扫描隧道显微镜的工作原理 /215

 5.1.2 中国第一批STM诞生记/216

 5.1.3 STM成像应用实例 / 217

 5.1.4 用STM操纵单个原子和分子/218

 5.1.5 全天候的原子力显微镜 /220

 5.1.6 扫描和透射电子显微技术 /222

 5.1.7 电子衍射分析 /225

 5.1.8 SPM针尖化学 /226

5.2 光谱技术/226

 5.2.1 ×射线衍射分析/226

 5.2.2 红外光谱和拉曼光谱 /230

5.3 光电子能谱分析/235

 参考文献/236

 思考颗/237