自旋波的研究方法

⑴ 自旋波的研究意義

自旋波的研究對於基礎研究和實際應用都有重要意義。例如：自旋波的熱激發是決定若干基本磁性隨溫度變化的重要因素；由材料中各種不均勻性引起的=0和0的自旋波之間的散射是決定鐵磁共振線寬的重要弛豫機制；利用鐵氧體中激發和傳播的靜磁波可製成多種在微波技術中有用的靜磁波器件(如延遲線、濾波器、信噪比增強器等)。

⑵ 什麼是自旋波

序磁性(鐵磁、亞鐵磁、反鐵磁)體中相互作用的自旋體系由於各種激發作用引起的集體運動，稱為自旋波或磁振子。正如固體中相互作用的原子體系由於各種激發作用引起的集體運動，稱為點陣波(彈性波)或聲子一樣。早期，自旋波的概念曾用來精確解釋低溫下鐵磁體飽和磁化強度m隨溫度上升而下降的規律。由大量具有未抵消自旋的原子組成的鐵磁體，在=0K時，由於交換作用所有自旋平行排列(完全有序);當0K時，熱激發使鐵磁體中出現部分自旋的反向，而自旋間的相互作用使反向的自旋不固定在某些原子上，而是在自旋體系中傳播，形成自旋的集體運動。可以應用波動或准粒子來描述這種集體運動，分別稱為自旋波或磁振子。在不考慮自旋波之間相互作用的條件下，理論計算得到低溫下鐵磁體的飽和磁化強度隨溫度變化的較為精確的關系為
這個律為許多實驗所證實，並成為確定交換積分的主要實驗方法之一。在將自旋波看成准粒子的磁振子體系時，這些磁振子具有能量及動量。是相應的自旋波的(角)頻率，是其波矢，h=2是普朗克常數。序磁性體的自旋體系具有不同頻率和不同波矢
k的自旋波或不同能量和不同動量的磁振子。
由這些自旋波或磁振子分別組成自旋波譜或稱磁振子譜。自旋波的頻率與波矢或波數的函數關系稱為自旋波譜或頻散關系，在││很大的情形下，對於鐵磁體，;對於反鐵磁體，。
自旋波除上述的熱激發外，還有其他的激發方法。例如，在鐵磁共振中，在均勻恆定磁場作用下，利用均勻的高頻磁場可激發=0的自旋波(即一致進動)，亦可在薄膜中激發一定波數的自旋波駐波，稱為自旋波共振;利用非均勻的高頻磁場可激發0的自旋波(即非一致進動)，大的自旋波稱為交換波;小的自旋波稱為靜磁波;當
很小以至其波長與樣品線度相當時稱為靜磁模。在高功率鐵磁共振中，當微波功率超過某臨界值時，由於一致進動與自旋波的耦合，某種自旋波可被激發。此外利用光子或中子與磁振子的非彈性散射也可激發自旋波。
自旋波的研究對於基礎研究和實際應用都有重要意義。例如:自旋波的熱激發是決定若干基本磁性隨溫度變化的重要因素;由材料中各種不均勻性引起的=0和0的自旋波之間的散射是決定鐵磁共振線寬的重要弛豫機制;利用鐵氧體中激發和傳播的靜磁波可製成多種在微波技術中有用的靜磁波器件(如延遲線、濾波器、信噪比增強器等)。
研究自旋波的實驗方法是利用自旋波與其他物理現象或因素的相互作用，例如磁共振方法、光散射方法和中子散射方法等。

⑶ 美國科學家FJ戴森的簡介

出生於英國，1947年至美國康乃爾大學研究，1951年正式定居美國，1953年成為普林斯頓高等研究物理學教授至今。戴森教授不僅是位優秀的理論物理學者，更是一位關心人類命運、嚮往無限宇宙的睿智哲人。他一生優游數學、粒子物理、固態物理、核子工程、生命科學、天文學領域，志在探索未知的世界。戴森教授早年為量子電動力學的巨擘，與諾貝爾物理獎擦肩而過。1956年發表的《自旋波》論文受到無數引用，堪稱物理學史上的重量級論文之一。戴森稱，「自旋波」或許是他一生最重要的貢獻。戴森教授於普林斯頓高等研究院服務四十年。戴森獲得許多殊榮：倫敦皇家學會休斯獎（Hughes Medal）、德國物理學會蒲朗克獎（Max Planck Medal）、歐本海默紀念獎、以色列海法理工學院的哈維獎（Harvey Prize）等。他著有《全方位的無限》、《武器與希望》、《宇宙波瀾》、《想像的未來》、《太陽、基因組與互聯網：科學革命的工具》、《想像中的世界》等書，在科學界和大眾中都激起極大的回響戴森出生於教師家庭，在中學時就成績優秀，1966-1970年就讀皇家藝術學院，學習傢具設計和室內設計。學習期間他就從事許多設計活動，由他設計的名為「海上卡車」（The Sea Truck）的汽艇，獲得設計協會獎和1975年的愛丁堡公爵特別獎。1974年，戴森開始自行設計球輪小推車，該小推車獲得了1977年的建築創新獎。1979年，戴森賣掉自己球輪小推車股份，自行研製一種新型氣旋式吸塵器。1983年，戴森製造出自己的第一台吸塵器樣機，這台非常具有後現代特色的粉紅色產品被命名為「G-Force」，刊登於1983年的設計雜志封面。戴森在英國和歐洲並未找到合作夥伴，1985年，戴森帶著他的產品來到日本，開始了事業的轉機。1986年，日本開始銷售 「G-Force」，1987年，「G-Force」在維也納的英國設計展中亮相，1991年，G-Force日本獲國際設計博覽會獎。1993年，戴森在英國開設自己的研發中心和工廠。到目前，戴森的公司已經成為國際性的家電設計製造公司，在德國，日本等國都設立了分公司，主要生產吸塵器。1997年，戴森公司成為第一家獲得歐洲設計獎的英國公司。中文名：戴森外文名：Freeman Dyson別名：戴森國籍：英國出生地：英國出生日期：1924職業：理論物理學者畢業院校：英國皇家藝術學院代表作品：《宇宙波瀾》《全方位的無限生命為何如此復雜》《想像的未來》

⑷ Sci. Adv.: 磁性拓撲絕緣體CrSiTe3和CrGeTe3中的帶隙可調

第一作者：Fengfeng Zhu, Lichuan Zhang, Xiao Wang

通訊作者：Fengfeng Zhu, Yuriy Mokrousov, Yixi Su

通訊單位：德國於利希研究中心, 德國彼得格林伯格研究所

許多理論工作都提出了拓撲絕緣體的玻色類似物，但它們的實驗實現仍然非常罕見，特別是對於自旋系統。最近，二維（2D）蜂窩狀范德華鐵磁體已成為拓撲自旋激發的新平台。最近，德國於利希研究中心Fengfeng Zhu和Yixi Su, 德國彼得格林伯格研究所Yuriy Mokrousov等人在國際知名期刊 「Sci. Adv. "發表題為「 Topological magnon insulators in two-dimensional van der Waals ferromagnets CrSiTe3 and CrGeTe3: Toward intrinsic gap-tunability 」的研究論文。在這里，通過全面的非彈性中子散射研究和自旋波激發的理論分析，他們報告了在CrXTe3（X=Si，Ge）化合物中實現拓撲磁子絕緣體。證實了在磁子帶交叉狄拉克點的間隙開口的非微觀性質和內在可調性，同時在理論上證明了相應的間隙內拓撲邊緣態的出現。在這一類卓越的二維材料中實現具有內在間隙不可調性的拓撲磁子絕緣體，無疑將在磁學和拓撲自旋電子學領域帶來新的和迷人的技術應用。

圖1： (A) 狄拉克磁子、拓撲磁子和微觀磁子的帶狀色散示意圖。(B) CrSiTe3的磁結構。在ab平面上，鉻原子形成一個蜂窩狀的晶格，由深藍色的球體和綠色的實線表示。磁矩由紅色箭頭表示。平面內和平面間的第一和第二NN交換相互作用分別用紫色、綠色、黑色和黃色虛線表示。(C) 垂直於ab平面的視圖顯示了CrSiTe3的蜂窩狀網路。蜂窩狀網路是由Te原子和位於中心的Si-Si二聚體組成的分邊八面體所籠罩。淺藍色的箭頭代表了第二個NN Cr原子之間的DM相互作用的鍵向，所有的DM向量沿c軸有一個共同的符號。

圖2： CrSiTe3 中的自旋波激發。(A到C)分別在熱中子三軸譜儀PUMA和IN8以及冷中子三軸譜儀IN12測量的CrSiTe3中磁子沿高對稱方向的能量和動量分辨中子散射強度圖。黑色實線是根據本文提出的Heisenberg-DM模型的參數計算出的磁子彌散曲線。(B)中的插圖是虛線矩形部分的對比度調整圖，以使聲學分支容易看到。(C)中的插圖顯示了倒數空間中的確切掃描路徑。(D到F)分別為(A)到(C)的計算出的磁子光譜強度圖。計算出的光譜以1meV的能量解析度進行卷積，與實驗數據進行比較。(G) (B)中靠近K點的磁子光譜的放大圖。(H) K點處磁子狀態密度的能量掃描。實線是兩峰高斯擬合的結果，擬合的峰位和誤差條由灰色陰影的垂直虛線表示。r.l.u，倒數晶格單位。

圖3： CrGeTe3中的自旋波激發。(A和B) 分別在IN8和IN12測量的CrGeTe3中沿高對稱性方向的磁子的能量和動量分辨的中子散射強度圖。黑色實線是計算出的磁子彌散曲線。(B)中的插圖顯示了帶有高對稱性點的投影BZ和實驗中的掃描路徑。(C和D)使用第2-NN DM相互作用模型對(A)和(B)進行相應的計算磁子光譜強度圖。計算出的光譜以1meV的能量解析度進行卷積，與實驗數據進行比較。(E到G)在(A)中綠色箭頭標記的1,2,3的位置靠近K點Q=(5/3,2/3,0)的恆定Q能量掃描的線型。實線是多峰高斯擬合的結果。峰值位置和誤差分別由虛線和灰色陰影表示；相應的能量解析度由帶帽的黑色橫條表示。(H到J）切口1、2和3的實際Q值位置由倒數空間中帶中心點的黑色圓圈標記。紅色實線是BZ的邊界。

圖4： DM相互作用對磁子彌散的影響。(A)中比較了不同DM相互作用強度的CrSiTe3的磁子彌散度。(B) 打開的全局帶隙和DM相互作用的強度之間的關系；紅色和藍色的填充圓圈對應於從磁子帶中提取的值。(C和D）單層CrSiTe3的邊緣狀態，分別為人字形和扶手形納米帶。色標代表沿板塊的磁子波函數的重量。(E）CrSiTe3和CrGeTe3在鐵磁有序相中的拓撲熱霍爾傳導率的溫度依賴性。

原文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi7532

論文主要通訊作者主頁：

https://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Personen/JCNS/EN/Su_Y.html?nn=820902

⑸ 楊振寧的光輝事跡

楊振寧，1957年諾貝爾物理獎獲得者、美籍華人科學家。
他1922年9月22日出生於中國安徽省合肥市。原籍安徽省原鳳陽府。楊振寧的父親楊克純(字武之)是美國芝加哥大學的數學博士，回國後曾任清華大學與西南聯合大學數學系主任多年。楊振寧1938年至1944年在中國西南聯合大學物理系讀書，先後獲學士、碩士學位。楊振寧的學士論文的導師是吳大猷，碩士論文導師是王竹溪。1945年赴美求學，1948年獲芝加哥大學哲學博士學位。1958年至1979年獲普林斯頓大學和波蘭、美國等6所院校的理學博士學位。曾先後任普林斯頓高級研究所研究員和普林斯頓大學教授。是美國科學院院士、英國皇家學會會員。1966年起任紐約州立大學石溪分校艾伯特·愛因斯坦講座教授兼理論物理研究所所長。1999年5月21日正式退休，石溪分校同日將理論物理研究所命名為「楊振寧理論物理研究所」，同年被該校授予一等榮譽博士學位。

楊振寧於1956年與李政道教授共同提出弱相互作用中宇稱不守恆原理，因而共獲1957年諾貝爾物理學獎。這一原理徹底改變了人類對對稱性的認識，為人們正確認識微觀粒子世界開辟了新天地。提出非阿貝爾規范場理論，大大促進了四種基本相互作用的研究。在粒子物理方面做了大量的開拓性工作。另外，楊振寧還是統計物理、凝聚態物理、量子場論、數學物理等諸多領域中重要研究方向的先驅和奠基人。

1971年以來，他多次到中國探親、訪問和講學，同時努力幫助中國學者和留學生在美進行科研和學習，在促進中美科技交流和合作中起了重要作用。1998年6月，清華大學授予楊振寧為清華大學名譽教授，1994年6月他被選為中國科學院首批外籍院士。

夫人杜致札（已故）是杜聿明的女兒，她是楊振寧在昆明西南聯合大學附屬中學教書時的學生。他們於1950年結婚，生有兩子一女：長子楊光諾、次子楊光宇和女兒楊又禮。

2004年12月24日，楊振寧與潮汕女子翁帆在汕頭市民政局涉外婚姻登記處辦理了結婚登記手續。

附其傳記如下：
楊家原籍安徽省原鳳陽府。楊振寧的曾祖父楊家駒(字越千)曾任安徽省太湖縣的都司。1877年任滿回原籍，途經合肥，為朋友挽留定居於此。楊振寧的父親楊克純(字武之)是他祖父楊邦盛(字慕唐)的長子。楊武之是美國芝加哥大學的數學博士，回國後曾任清華大學與西南聯合大學數學系主任多年。
楊振寧出生在合肥縣(今合肥市)縣城西大街四古巷。1933—1937年在北京崇德中學上學，1937年秋進入合肥省立第六中學。1938年初他們一家到了昆明，楊振寧進入昆華中學高中二年級學習。1938—1942年就學於西南聯合大學。
西南聯合大學教授陣容十分強大。教楊振寧大一國文的有朱自清、聞一多、羅常培和王力等。楊振寧跟趙忠堯學習大一物理，跟吳有訓學習大二電磁學，跟周培源學習大二大學。他的學士論文的導師是吳大猷。吳大猷先生給了他一篇羅森塔耳(J.E．Rorenthal)和墨菲(GM Murphy)於1936年寫的關於群論和分子光譜的總結性文章。楊振寧的父親楊武之在芝加哥大學的博士論文導師是代數專家狄克遜，楊武之讓楊振寧從狄克遜寫的《現代代數理論》中學習群表示理論。楊振寧發現書中僅用二十幾頁就將群表示理論講得清清楚楚，極合他的口味。實際上，當他還是一個高中學生的時候，就從他父親那裡學到一些群論的基本原理，曾被放在父親書架上的斯派塞的(有限群論)(Die Theorie der Gruppen van endlicher Ordnung, 1923)中的美麗圖形強烈地吸引住。他的家庭使他很早就受群論的熏陶。他寫學士論文的經歷，又使他對群論與對稱性在物理中的應用有了深刻的印象。
楊振寧於1942年畢業於西南聯合大學，進入清華大學研究院學習2年。他的碩士論文導師是王竹溪。在楊振寧進人清華大學研究院之前，曾聽了王竹溪一系列關於相變的演講，使他了解到相變是很重要的問題。在王竹溪指導下，他完成題為「超晶格統計理論中准化學方法的推廣」的統計力學文章，這篇文章與一些其他工作合起來成為他的碩士論文。在研究院這2年間，他也從馬仕俊那裡學習到很多場論知識。
吳大猷和王竹溪引導楊振寧走的兩個方向是對稱原理和統計力學。楊振寧始終強調這是他一生中主要的研究方向。
1944年夏，楊振寧考取了留美公費生，按照考試委員會所選定的專業，他報考了高電壓專業。按照考試委員會「凡錄取各生應在原機關服務留待後信」的規定，楊振寧從1944年秋到1945年夏，在西南聯合大學附屬中學教了一年高中數學。他一面教書一面學習和研究場論，徹底地學習了泡利所寫的關於場論的總結文章。
楊振寧在昆明的7年，打下了堅實的基礎，也基本上決定了他今後研究的主體方向。愛因斯坦、狄拉克、費米當時已經是他最崇敬的三位物理學家。 1945年11月下旬他到達美國，原希望師從費米，但費米已離開了哥倫比亞大學，去處不明，使他甚為失望。幾經周折，最後才在張文裕教授那裡打聽到費米即將去芝加哥大學的消息。
1946年初，楊振寧到芝加哥大學注冊成為研究生。開學不久．他向費米提出，希望在他的指導下寫一篇實驗論文。但費米的實驗室當時在阿貢，楊振寧是外國人，不能進入阿貢實驗室。
後來，費米介紹楊振寧到艾里遜(S.K.Allison)的實驗室去工作。當時這個實驗室正在造一台40萬電子伏的加速器。楊振寧和另外五六個同學花了大約20個月的時間，幫助艾里遜造成了加速器。可是，他用此加速器所做的實驗卻不成功。楊振寧接受了泰勒的建議，放棄實驗，而把他當時已差不多寫好了的一篇理論文章作為博士論文。
泰勒對群論在物理中的應用有很直觀的見解。楊振寧從他那裡學到不少東西，楊振寧的題為「核反應與關聯測量中的角分布」的博士論文就是結合了物理見解與群論方法的一項工作。
在芝加哥期間，楊振寧一方面從事粒子物理的研究，一方面繼續發展他對統計力學的興趣。他花了很大力氣讀昂薩格在1944年所寫的關於二維Ising模型的文章，為了理解順磁化的機制，他還研究了布洛赫關於自旋波的文章及貝特1931年和赫爾談1938年的文章。這一段努力，雖然沒有立刻得出成果，卻為他後來的工作打下基礎。
費米和泰勒，特別是費米的研究風格的特點，楊振寧認為是從物理現象出發，不是自原理出發。楊振寧稱這種方法為歸納法，對他有很大的影響。他說他在中國學到了推演法，在芝加哥大學學習了歸納法，先後得到了中西教育精神的好處。
楊振寧在芝加哥大學活躍的學術氣氛中，接觸到最有發展前途的一些研究方向。那時正值粒子物理開始新的蓬勃發展。他與同輩的工作者和這門學科一同成長。在為他60歲生日的一篇演講《讀書教學四十年》中；他說：「(我們)很幸運。」
1949年春，楊振寧申請到普林斯頓高等學術研究所去做博士後研究，因泡利和朝永振一郎要到那裡，那裡還有一批在重整化領域中很活躍的年輕的理論工作者。當這個所的所長奧本海默接受了楊振寧的申請之後，費米勸告他在那裡不要超過一年，因為那裡的物理太抽象了。實際上，費米、艾里遜和泰勒已得到芝加哥大學的同意，在1950年再將楊振寧聘請回來。
1950年春，奧本海默給楊振寧在高等學術研究所繼續工作5年的機會，當時楊振寧有幾種選擇，但最重要的是要決定是否回芝加哥大學，他完全記得費米的告誡：不要在這個研究所待太久。可是他的女朋友杜致禮那時正在紐約讀書，離普林斯頓只有一小時的火車路程。所以，他最後決定留在普林斯頓。杜致札是杜聿明將軍的女兒，是楊振寧在昆明西南聯合大學附屬中學教書時的學生。他們於1950年8月26日結婚，生有兩個兒子和一個女兒。長子楊光諾生於1951年，次子楊光宇生於1958年，女兒楊又禮生於1961年。
1952年12月中旬，楊振寧收到布魯克海文國家實驗室Cosmotron加速器的部主任柯林斯(G.B.Collins)的信，邀請他訪問布魯克海文一年。Cosmotron是當時世界上最大的(3吉電子伏)質子加速器，可以產生 介子和奇異粒子，許多實驗組都在那裡工作，做出許多有趣的結果，為此楊振寧決定接受這一邀請，於1953—1954年在布魯克海文實驗室工作了一年。1954年回到普林斯頓，1955年晉升為教授。
楊振寧在普林斯頓，自1949到1966年前後17年，他自己說這是他一生中研究工作做得最好的時期。1965年春，奧本海默告訴楊振寧．他准備從普林斯頓高等學術研究所所長的職位上退休，他想向董事會推薦楊振寧做他的繼任人。楊振寧告訴奧本海默，自己不想成為這個所的所長。奧本海默讓楊振寧想一想再決定，經過考慮，楊振寧在一封給奧本海默的信中說：「我不能肯定我會成為一個好所長，但我肯定不欣賞一個所長的生活。」盡管如此，命運給楊振寧作了一個新的安排。在1964—1965年間，紐約州政府在紐約州內的大學中設置了五個愛因斯坦講座教授的職位。紐約州立大學石溪分校的校長托爾(J.S.Toll)和物理系主任邦德(T.A.Pond)與楊振寧接觸，希望他接受該校的愛因斯坦講座教授的職位。托爾和邦德並希望在石溪分校建立一個理論物理研究所，由楊振寧當所長。這是一個很小的研究所，管理起來很容易，考慮以後，楊振寧接受了石溪的邀請，於1966年到職。
1991年，本文作者寫信給托爾，托爾在1991年2月22日的回信中說:「楊振寧到石溪分校是該校發展中最大的一件事。」該校自楊振寧到校後，一躍而成為美國注重研究的大學之前茅。他對全校的研究空氣，對物理系數學系的教師陣容，對理論物理研究所的研究方向，對學校與社會的關系，都發生了巨大的影響。」
石溪分校的現任校長馬伯格(J.H.Marburger)在1991年 4月1日給本文作者的回信中說:「楊教授來到石溪，是石溪在發展成為一個優秀的研究學術機構過程中的突破，使石溪成為美國一個優秀的科學中心。」
1971年夏天楊振寧訪間了新中國，是知名華人學者訪問新中國之第一人；為中美文化交流，為中美人民之相互了解，起了極大作用，深得毛澤東主席和周恩來總理的贊譽。
楊振寧於1983年回憶1971年的感受與感想時說:「(那時)我想我對於中國和美國都有一些認識，而且都有濃厚的感情，在這兩個大國初步接近的形勢下，我認識到我有一個做橋梁的責任，我應該幫助建立兩國之間的了解和友誼。」
確實，楊振寧從1971年以來在這些方面做了大量工作，他於1977年出任全美華人協會首任會長，為促進中美建交(1979年)做了許多工作。1981年他在石溪分校設立了CEEC獎金，自美國和香港捐資支持中國各大學、各研究所人員到石溪做訪問學者，迄今已有80餘人得到此項支持，其中絕大部分已回國到原單位服務。
1983年楊振寧在香港創立中山大學高等學術研究中心基金會，自任基金會主席。8年以來基金會捐助中山大學1000多萬港幣，支持了中山大學近百項研究項目，並為中山大學建成一座研究大樓。
自1986年起，楊振寧接受陳省身教授邀請，在南開大學數學研究所內組織了理論物理研究室。數年來該室在國際數學物理學界已頗有聲譽。
楊振寧於1957年獲得諾貝爾獎，1980年獲得拉姆福德(Rumford)獎，1986年獲得美國國家科學獎章。他有多項榮譽學位，也是中國許多大學的名譽教授。
楊振寧的特徵、個性、為人
楊振寧的工作最引人注意的特徵是眼光深遠，善於做一二十年以後才為別人注意的題目。1954年關於規范場的工作，在20多年以後大家才認識到它的奠基性的價值。1967年的楊一巴克斯特方程，也幾乎20年以後才被大家認識。並且這兩項工作都會在今後幾十年內繼續發生重大影響。選擇做這種工作的秘訣在哪裡？本文作者曾以此求教於楊振寧。他說，第一，不要整天跟著時髦的題目轉，要有自己的想法。第二，要小題目大題目都做。專做大題目的人不容易成功，而且有得精神病的危險。規范場雖然是大題目，可是1967年做的楊一巴克斯特方程卻是小題目。那麼小題目怎麼變大了呢？這就是第三，要找與現象有直接簡單關系的題目，或與物理基本結構有直接簡單關系的題目。楊---巴克斯特方程之發現，起源於公式(3)的問題，那是最簡單的、最基本的量子多體問題。研究這種問題，容易得出有基本價值的成果，研究這種問題的方法，容易變成有基本價值的方法。
本文作者問楊振寧，在他的研究經歷中有沒有失敗的地方？他說當然有，最重要的是他在60年代沒有掌握對稱性之自發破缺的重要性。「我那時不喜歡自發破缺，有一套原因，現在看起來是錯的，在我的《選集》一書的第67頁上有關於此點的討論。」
楊振寧喜歡做開創性的工作，喜歡走進新領域。這種取捨是否有缺點？楊振寧說：「當然有，不過天性如此，不能勉強。」
1986年6月4日楊振寧在北京和許多研究生談話，講到他認為做物理研究之三要素是三個 p：Perception，Persistence，Power，即眼光、堅持與力量。(他解釋，三者缺一不可，但以眼光與力量為較重要，有了此二者，堅持是自然的事。) 依據這個看法我們衡量楊振寧的工作，發現確實是三者俱備：他的眼光深遠是驚人的，他的堅持能力可以從規范場的工作和1952年自發磁化強度的計算看出，他的力量則在許多工作中顯示出來。1956年的宇稱不守恆工作充分顯示出他分析物理問題的力量；1962年關於非對角長程序的文章，則同時顯示了他研究物理、研究數學的力量。
楊振寧常常向他的學生們講直覺的重要，而且強調直覺是可以經過訓練而加深的。他說一個人，無論是大學生、研究生、教授，都應當培養自己的直覺、相信自己的直覺。如果發現直覺與現象或原理或新知識沖突，那是最好的深化自己直覺的時候，這時如果能把沖突原因弄清楚，會有更上一層樓的效果。這是不容苟且的事情，馬馬虎虎、隨隨便便就相信書上的或別人的話的態度是要不得的。
古人說「文如其人」，用在楊振寧身上很恰當：認識楊振寧的人都知道他待人以誠．從不投機取巧、仗勢欺人或嘩眾取寵。看他的文章也有同樣的感受。他的文章里沒有花言巧語，沒有故弄玄虛，沒有無的放矢，處處都是真槍實彈地打硬仗。他的文章有的寫得很容易讀，例如關於宇稱不守恆的那一篇，可是在數學用得多的文章中他通常寫得太濃縮，使讀者望而生畏，例如非對角長程序一文則很不容易了解。顯然他在寫後一類文章時把數學推理放到第一位，而把讀者的感受放到末位。
楊振寧喜歡陳師道(後山詩話)中講的「寧拙毋巧，寧朴毋華」，他說這也是他喜歡的做學問的態度。
楊振寧的科學論文雖然有時嫌過於濃縮，但從不給讀者倉促成稿的印象。關於這一點，最好的例子是前面提到過的二分量中微子理論。那時先後有三篇文章發表：薩拉姆的、朗道的、楊振寧與李政道的，三者的主體結果是一樣的，可是楊振寧、李政道的文章旁及其他問題，考慮周詳，尤其重要的是他們討論了細致平衡，從而指出當時的中微子截面實驗結果是錯誤的。這是其他兩篇文章沒有考慮到的。楊振寧寫論文是很謹慎的，這也許是他在1983年出版的他的《選集》的序中引用杜甫的詩句「文章千古事，得失寸心知」的原因吧。
楊振寧喜歡幫助別人，在芝加哥大學做研究生時(19461948)，就已經是有名的學生一老師。在1985年，他的同班同學斯坦伯格(J.Steinberger)回憶那時的情形，這樣描述：「在我們中間最令人印象深的學生一老師是楊振寧，他來自戰時困境中的中國，雖然只有24歲，可是已經熟悉了全部的近代物理。」米爾斯在一篇關於他和楊振寧1954年怎樣合作的文章寫道：「(我)與楊振寧在同一個辦公室工作。楊振寧當時已在許多場合中表現出了他對剛開始物理學家生涯的年輕人的慷慨，他告訴我關於推廣規范不變性的思想…。」
楊振寧的研究生數目不多。他在普林斯頓高等學術研究所時沒有研究生，他後來到了石溪，許多人以為他會收很多研究生，可是他沒有。他說他不是「帝國的建造者」(Empire Builder)，而且他「沒有很多好題目給研究生做」。迄今跟他做博士論文的不到 10人，其中最有名的是趙午(Alexander W.Chao)，楊振寧說他很得意的一件事是1974年趙午得到博士學位前後，他硬迫，或幾乎硬迫趙午改行去研究加速器理論。楊振寧回憶說：「趙午能力很強，可是我說粒子理論一行里粥少僧多，每年每人能做出有意義的結果很少。相反地，加速器原理裡面有很多問題，可是年輕人都不曉得這一行，不知道其中粥多僧少。」趙午改行後極為成功，很快即聞名於世界。

⑹ 鳥群是怎樣自覺保持隊形的

因為為了縮短飛行時間，保證高質量，它們一般都是通過各種不同的習性來進行合理的要求，鳥類才會如此自律。

義大利國家研究委員會的同事最近在連續極限下使用了自旋波模型，將鳥類視為大型流體動力系統中的液體成分，自旋波和密度波都存在，但有時它們在遠行之前減弱和消失。

研究人員發現，在小鳥群中，只有自旋波可以傳播，而在大型鳥類群中，密度波佔主導地位，而在中等鳥類群中，既沒有波傳播，也使得這種鳥群不能穩定地存在，這一結果對其他動物群體，如魚類和哺乳動物也有啟發意義。

⑺ 什麼是自旋波

序磁性(鐵磁、亞鐵磁、反鐵磁)體中相互作用的自旋體系由於各種激發作用引起的集體運動，稱為自旋波或磁振子。正如固體中相互作用的原子體系由於各種激發作用引起的集體運動，稱為點陣波(彈性波)或聲子一樣。早期，自旋波的概念曾用來精確解釋低溫下鐵磁體飽和磁化強度m隨溫度上升而下降的規律。由大量具有未抵消自旋的原子組成的鐵磁體，在=0K時，由於交換作用所有自旋平行排列(完全有序)；當0K時，熱激發使鐵磁體中出現部分自旋的反向，而自旋間的相互作用使反向的自旋不固定在某些原子上，而是在自旋體系中傳播，形成自旋的集體運動。可以應用波動或准粒子來描述這種集體運動，分別稱為自旋波或磁振子。在不考慮自旋波之間相互作用的條件下，理論計算得到低溫下鐵磁體的飽和磁化強度隨溫度變化的較為精確的關系為

這個律為許多實驗所證實，並成為確定交換積分的主要實驗方法之一。在將自旋波看成准粒子的磁振子體系時，這些磁振子具有能量及動量。是相應的自旋波的(角)頻率，是其波矢，h＝2是普朗克常數。序磁性體的自旋體系具有不同頻率和不同波矢 k的自旋波或不同能量和不同動量的磁振子。 由這些自旋波或磁振子分別組成自旋波譜或稱磁振子譜。自旋波的頻率與波矢或波數的函數關系稱為自旋波譜或頻散關系，在││很大的情形下，對於鐵磁體，；對於反鐵磁體，。
自旋波除上述的熱激發外，還有其他的激發方法。例如，在鐵磁共振中，在均勻恆定磁場作用下，利用均勻的高頻磁場可激發=0的自旋波(即一致進動)，亦可在薄膜中激發一定波數的自旋波駐波，稱為自旋波共振；利用非均勻的高頻磁場可激發0的自旋波(即非一致進動)，大的自旋波稱為交換波；小的自旋波稱為靜磁波；當 很小以至其波長與樣品線度相當時稱為靜磁模。在高功率鐵磁共振中，當微波功率超過某臨界值時，由於一致進動與自旋波的耦合，某種自旋波可被激發。此外利用光子或中子與磁振子的非彈性散射也可激發自旋波。
自旋波的研究對於基礎研究和實際應用都有重要意義。例如：自旋波的熱激發是決定若干基本磁性隨溫度變化的重要因素；由材料中各種不均勻性引起的＝0和0的自旋波之間的散射是決定鐵磁共振線寬的重要弛豫機制；利用鐵氧體中激發和傳播的靜磁波可製成多種在微波技術中有用的靜磁波器件(如延遲線、濾波器、信噪比增強器等)。
研究自旋波的實驗方法是利用自旋波與其他物理現象或因素的相互作用，例如磁共振方法、光散射方法和中子散射方法等。

⑻ 有什麼辦法能讓正電荷這個縮頭烏龜從原子核中提取出來並存儲成最高密度的純電池

功能材料是指那些具有優良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力學、化學、生物醫學功能，特殊的物理、化學、生物學效應，能完成功能相互轉化，主要用來製造各種功能元器件而被廣泛應用於各類高科技領域的高新技術材料。
功能材料是新材料領域的核心，是國民經濟、社會發展及國防建設的基礎和先導。它涉及信息技術、生物工程技術、能源技術、納米技術、環保技術、空間技術、計算機技術、海洋工程技術等現代高新技術及其產業。功能材料不僅對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用，還對我國相關傳統產業的改造和升級，實現跨越式發展起著重要的促進作用。
功能材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個規模宏大的高技術產業群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。世界各國均十分重視功能材料的研發與應用，它已成為世界各國新材料研究發展的熱點和重點，也是世界各國高技術發展中戰略競爭的熱點。在全球新材料研究領域中，功能材料約占 85 % 。我國高技術(863)計劃、國家重大基礎研究[973]計劃、國家自然科學基金項目中均安排了許多功能材料技術項目（約佔新材料領域70%比例），並取得了大量研究成果。
引言：提起「納米」這個詞，可能很多人都聽說過，但什麼是納米，什麼是納米材料，可能很多人並不一定清楚，本文主要對納米及納米材料的研究現狀和發展前景做了簡介，相信隨著科學技術的發展，會有越來越多的納米材料走進人們的生活，為人類造福。

納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當於45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當於萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，並沒有物理內涵。當物質到納米尺度以後，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既具不同於原來組成的原子、分子，也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在於自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，並通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

在充滿生機的21世紀，信息、生物技術、能源、環境、先進製造技術和國防的高速發展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越小；航空航天、新型軍事裝備及先進製造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創新，以及在此基礎上誘發的新技術。新產品的創新是未來10年對社會發展、經濟振興、國力增強最有影響力的戰略研究領域，納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁碟，成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器，價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的「這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命」。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。 研究納米材料和納米結構的重要科學意義在於它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由於納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特徵長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子，也不同於宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構築納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的意願合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。 1研究形狀和趨勢 納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。 納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應力比粗晶pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望， 根據納米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位，世界發達國家的政府都在部署本來10～15年有關納米科技研究規劃。美國國家基金委員會（nsf）1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標；美國darpa（國家先進技術研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近年來制定了各種計劃用於納米科技的研究，例如 ogala計劃、erato計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1.28億美元；德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1.2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應用潛力引起美國白宮的注意；美國總統柯林頓親自過問納米材料和納米技術的研究，決定加大投資，今後3年經費資助從2.5億美元增 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。 2國際動態和發展戰略 1999年7月8日《自然》（400卷）發布重要消息 題為「美國政府計劃加大投資支持納米技術的興 起」。在這篇文章里，報道了美國政府在3年內對納米技術研究經費投入加倍，從2.5億美元增加到5億美元。柯林頓總統明年2月將向國會提交支持納米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國納米材料和技術的研究，白宮採取了臨時緊急措施，把原1.97億美元的資助強度提高到2.5億美元。《美國商業周刊》8月19日報道，美國政府決定把納米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一，《美國商業周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域（其它兩個為生命科學和生物技術，從外星球獲得能源）。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對納米材料和技術如此重視，其原因有兩個方面：一是德科學技術部1996年對2010年納米技術的市場做了預測，估計能達到14400億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為納米材料是納米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結構組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領導世界的潮流，在納米功能塗層設計改性及納米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月，美國加尼福尼亞大學洛杉礬分校與惠普公司合作研製成功100urn晶元，美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學於1998年制備成功量子磁碟，這種磁碟是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10bit／s尺寸的密度已達109bit／s，美國商家已組織有關人員迅速轉化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結構器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。 最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上佔有重要的份額。納米材料在醫葯方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占「老大」的地位。 3國內研究進展 我國納米材料研究始於80年代末，「八五」期間，「納米材料科學」列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家「863」新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以後，納米材料的應用研究出現了可喜的苗頭，地方政府和部分企業家的介入，使我國納米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。 目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、天津大學、青島化工學院、華東師范大學，華東理工大學、浙江大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應的設備，做到納米微粒的尺寸可控，並製成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研製出緻密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷；在世界上首次發現納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果；在國際上首次發現納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設計和制備了納米復合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達 92％，在紅外保暖纖維得到了應用；發展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發現全緻密納米合金中的反常hall－petch效應。 近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術，用這種技術合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達到 3mm 3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上。英國《金融時報》以「碳納米管進入長的階段」為題介紹了有關長納米管的工作。三是氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3～40urn、長度達微米量級的發藍光氮化像一維納米棒，並提出了碳納米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一。四是硅襯底上碳納米管陣列研製成功，推進碳納米管在場發射平面和納米器件方面的應用。五是制備成功一維納米絲和納米電纜，該成果研究論文在瑞典召開的1998年第四屆國際納米會議宣讀後，許多外國科學家給予高度評價。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發現了非水溶劑熱合成技術，首次在300℃左右製成粒度達30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成制備氮化鉻（crn）、磷化鈷（cop）和硫化銻（sbs）納米微晶，論文發表在1997年的《科學》雜志上。七是用催化熱解法製成納米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應制備出金剛石納米粉，論文發表在1998年的《科學》雜志上。美國《化學與工程新聞》雜志還發表題為「稻草變黃金---從四氯化碳（cc14）製成金剛石」一文，予以高度評價。 我國納米材料和納米結構的研究已有10年的工作基礎和工作積累，在「八五」研究工作的基礎上初步形成了幾個納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國科技大學、清華大學和中科院化學所等已形成我國納米材料和納米結構基礎研究的重要單位。無論從研究對象的前瞻性、基礎性，還是成果的學術水平和適用性來分析，都為我國納米材料研究在國際上爭得一席之地，促進我國納米材料研究的發展，培養高水平的納米材料研究人才做出了貢獻。在納米材料基礎研究和應用研究的銜接，加快成果轉化也發揮了重要的作用。目前和今後一個時期內這些單位仍然是我國納米材料和納米結構研究的中堅力量。 在過去10年，我國已建立了多種物理和化學方法制備納米材料，研製了氣體蒸發、磁控濺射、激光誘導cvd、等離子加熱氣相合成等10多台制備納米材料的裝置，發展了化學共沉澱、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料的方法，研製了性能優良的多種納米復合材料。近年來，根據國際納米材料研究的發展趨勢，建立和發展了制備納米結構（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、mcm－41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內延生長等也積累了豐富的經驗，已成功地制備出多種准一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結構和准一納米材料的物性，推進它們在納米結構器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結構的評價手段基本齊全，達到了國際90年代末的先進水平。 綜上所述，「八五」期間我國在納米材料研究上獲得了一批創新性的成果，形成了一支高水平的科研隊伍，基礎研究在國際上佔有一席之地，應用開發研究也出現了新局面，為我國納米材料研究的繼續發展奠定了基礎。10年來，我國科技工作者在國內外學術刊物上共發表納米材料和納米結構的論文2400多篇，在國際上排名第五位，其中納米碳管和納米團簇在1998年度歐洲文獻情報交流會上德國馬普學會固體所一篇研究報告中報道中國科技工作者發表論文已超過德國，在國際排名第三位，在國際歷次召開的有關納米材料和納米結構的國際會議上，我國納米材料科技工作者共做邀請報告24次。到目前為止，納米材料研究獲得國家自然科學三等獎1項，國家發明獎2項；院部級自然科學一、二等獎3項，發明一等獎3項，科技進步特等獎1項；申請專利 79項，其中發明專利佔50％，已正式授權的發明專利6項，已實現成果轉化的發明專利6項。 最近幾年，我國納米科技工作者在國際上發表了一些有影響的學術論文，引起了國際同行的關注和稱贊。在《自然》和《科學》雜志上發表有關納米材料和納米結構制備方面的論文6篇，影響因子在6以上的學術論文（phys．rev．lett，j．ain．chem．soc ．）近20篇，影響因子在3以上的31篇，被sci和ei收錄的文章占整個發表論文的 59％。 1998年 6月在瑞典斯特哥爾摩召開的國際第四屆納米材料會議上，對中國納米材料研究給予了很高評價，指出這幾年來中國在納米材料制備方面取得了激動人心的成果，在大會總結中選擇了8個納米材料研究式作取得了比較好的國家在閉幕式上進行介紹，中國是在美國、日本、德國、瑞典之後進行了大會發言。

4 納米產業發展趨勢

（1）信息產業中的納米技術：信息產業不僅在國外，在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年，中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面：①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件，都要原器件，美國已經著手研製，現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經在實驗室研製成功，而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落後，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件，如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國的研究水平不落後，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。

（2）環境產業中的納米技術：納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備，可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設備已進入實用化生產階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用於污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業，用於提高水的質量，已初見成效；採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。

(3)能源環保中的納米技術：合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快，就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料，我國也在做，它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。

(4)納米生物醫葯：這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前，國際醫葯行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質，然後在納米尺度組合，最大限度發揮葯效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、澱粉，使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進，採用納米技術可以提高一個檔次。

(5)納米新材料：雖然納米新材料不是最終產品，但是很重要。據美國測算，到21世紀30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替，這樣可以節省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項，每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進它，使它變輕，使這種材料不僅有力學性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。

(6)納米技術對傳統產業改造：對於中國來說，當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉，用的是抗菌塗料，裡面的果盤都採用納米材料，發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢，中國紡織要在進入wto後能占據有利地位，現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導電材料組裝到裡面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業應用納米技術形勢看好；第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶，可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能，而且釉不結霜，其它綜合性能都很好；第四是建材工業中的油漆和塗料，包括各種陶瓷的釉料、油墨，納米技術的介入，可以使產品性能升級。

1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時，對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價，並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過：70年代重視微米的國家如今都成為發達國家，現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻，機遇難得，我們必須加倍重視納米科技的研究，注意納米技術與其它領域的交叉，加速知識創新和技術創新，為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。

編者按：激動人心的納米時代已經到來，人們的生活即刻將發生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場上真正成熟的納米材料並不是很多。中科院院士白春禮院士認為，「真正意義的納米時代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接納米時代的到來。」

白春禮說，「人類進入納米科技時代的重要標志是納米器件的研製水平和應用程度。」納米科技發展到今天，距離納米時代的到來還有多遠呢，白春禮說，「納米研究目前還有許多基礎研究在進行中，在納米尺度上還有大量原理性問題尚待研究，納米科技現在的發展水平大概相當於計算機技術在20世紀50年代的發展水平，人類最終進入納米時代還需要30到50年的時間，50年後納米科技有可能像今天計算機技術一樣普及。」

對於納米科技，科學的態度是積極參與，腳踏實地地推動這一前沿科技的健康發展，既不需要商業炒作，也不需要科學炒作。

我還下了兩篇論文，不知樓主要不，分別是《光學材料光電功能材料》和《感測器功能材料與展望》
望採納。

⑼ 關於超導體和納米材料的相關知識

納米材料
納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當於45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當於萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米材料是指由尺寸小於100nm(0.1-100nm)的超精細顆粒構成的材料的總稱。由於納米尺寸的物質具有突出的表面效應、小尺寸效應和量子限域效應，納米是一個尺度概念，並沒有物理內涵。當物質到納米尺度以後，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能，因而納米材料具有異於普通材料的光、電、磁、熱、力學、機械等性能。這種既具不同於原來組成的原子、分子，也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在於自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，並通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。
納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁碟，成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器，價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的「這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命」。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。 研究納米材料和納米結構的重要科學意義在於它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由於納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特徵長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子，也不同於宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構築納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的意願合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。
1研究形狀和趨勢
納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。 納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應力比粗晶pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望， 根據納米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位，世界發達國家的政府都在部署本來10～15年有關納米科技研究規劃。美國國家基金委員會（nsf）1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標；美國darpa（國家先進技術研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近年來制定了各種計劃用於納米科技的研究，例如 ogala計劃、erato計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1.28億美元；德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1.2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應用潛力引起美國白宮的注意；美國總統柯林頓親自過問納米材料和納米技術的研究，決定加大投資，今後3年經費資助從2.5億美元增 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。
2國際動態和發展戰略
1999年7月8日《自然》（400卷）發布重要消息 題為「美國政府計劃加大投資支持納米技術的興 起」。在這篇文章里，報道了美國政府在3年內對納米技術研究經費投入加倍，從2.5億美元增加到5億美元。柯林頓總統明年2月將向國會提交支持納米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國納米材料和技術的研究，白宮採取了臨時緊急措施，把原1.97億美元的資助強度提高到2.5億美元。《美國商業周刊》8月19日報道，美國政府決定把納米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一，《美國商業周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域（其它兩個為生命科學和生物技術，從外星球獲得能源）。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對納米材料和技術如此重視，其原因有兩個方面：一是德科學技術部1996年對2010年納米技術的市場做了預測，估計能達到14400億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為納米材料是納米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結構組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領導世界的潮流，在納米功能塗層設計改性及納米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。 最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上佔有重要的份額。納米材料在醫葯方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占「老大」的地位。
3國內研究進展
我國納米材料研究始於80年代末，「八五」期間，「納米材料科學」列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家「863」新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。 目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應的設備，做到納米微粒的尺寸可控，並製成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研製出緻密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷；在世界上首次發現納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果；在國際上首次發現納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設計和制備了納米復合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達 92％，在紅外保暖纖維得到了應用；發展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發現全緻密納米合金中的反常hall－petch效應。 近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術，用這種技術合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達到3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上。
4 納米產業發展趨勢
（1）信息產業中的納米技術：信息產業不僅在國外，在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年，中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面：①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件，都要原器件，美國已經著手研製，現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經在實驗室研製成功，而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落後，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件，如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國的研究水平不落後，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。
（2）環境產業中的納米技術：納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備，可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設備已進入實用化生產階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用於污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業，用於提高水的質量，已初見成效；採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。
(3)能源環保中的納米技術：合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快，就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料，我國也在做，它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。
(4)納米生物醫葯：這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前，國際醫葯行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質，然後在納米尺度組合，最大限度發揮葯效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、澱粉，使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進，採用納米技術可以提高一個檔次。
(5)納米新材料：雖然納米新材料不是最終產品，但是很重要。據美國測算，到21世紀30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替，這樣可以節省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項，每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進它，使它變輕，使這種材料不僅有力學性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。
(6)納米技術對傳統產業改造：對於中國來說，當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉，用的是抗菌塗料，裡面的果盤都採用納米材料，發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢，中國紡織要在進入wto後能占據有利地位，現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導電材料組裝到裡面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業應用納米技術形勢看好；第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶，可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能，而且釉不結霜，其它綜合性能都很好；第四是建材工業中的油漆和塗料，包括各種陶瓷的釉料、油墨，納米技術的介入，可以使產品性能升級。
1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時，對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價，並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過：70年代重視微米的國家如今都成為發達國家，現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻，機遇難得，我們必須加倍重視納米科技的研究，注意納米技術與其它領域的交叉，加速知識創新和技術創新，為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。
編者按：激動人心的納米時代已經到來，人們的生活即刻將發生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場上真正成熟的納米材料並不是很多。中科院院士白春禮院士認為，「真正意義的納米時代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接納米時代的到來。」
納米材料的用途很廣，主要用途有：
醫葯 使用納米技術能使葯品生產過程越來越精細，並在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布製造具有特定功能的葯品。納米材料粒子將使葯物在人體內的傳輸更為方便，用數層納米粒子包裹的智能葯物進入人體後可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。
家電 用納米材料製成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰霜、空調外殼里的抗菌除味塑料。
環境保護 環境科學領域將出現功能獨特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學和生物制劑造成的污染，並能夠對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
紡織工業 在合成纖維樹脂中添迦納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復配粉體材料，經抽絲、織布，可製成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內衣和服裝，可用於製造抗菌內衣、用品，可製得滿足國防工業要求的抗紫外線輻射的功能纖維。
機械工業 採用納米材料技術對機械關鍵零部件進行金屬表面納米粉塗層處理，可以提高機械設備的耐磨性、硬度和使用壽命。
為推進我國功能納米材料的產業化進程，中國商品交易中心和中國科學院化學研究所共同組建了北京中商世紀納米技術有限公司，該公司將以中國科學院化學研究所功能納米界面材料研究組為技術依託，致力於功能納米界面材料技術與開發與推廣。

超導技術
超導技術的主體是超導材料。簡而言之，超導材料就是沒有電阻、或電阻極小的導電材料。超導材料最獨特的性能是電能在輸送過程中幾乎不會損失：近年來，隨看材料科學的發展，超導材料的性能不斷優化，實現超導的臨界溫度越來越高。20世紀末，科學家合成了在室溫下具有超導性能的復合材料，室溫超導材料的研製成功使超導的實際應用成為可能。
超導是指某些物體當溫度下降至一定溫度時，電阻突然趨近於零的現象。具有這種特性的材料稱為超導材料。
超導體由正常態轉變為超導態的溫度稱為這種物質的轉變溫度(或臨界溫度) 因為這個溫度很低,在絕對零度附近.因而目前為止,應用不是很廣泛.但是科學家在研究高溫超導,如果研究成功,用這種材料導電時不損耗電能,不產生熱量.可以節約能源!
1911年荷蘭物理學家Onnes發現汞（水銀）在4.2k附近電阻突然下降為零，他把這種零電阻現象稱為超導電性。圖5-13示出了汞的電阻隨溫度變化的關系。
汞的電阻突然消失時的溫度稱為轉變溫度或臨界溫度，常用Tc表示。

在一定溫度下具有超導電性的物體稱為超導體。金屬汞是超導體。進一步研究發現元素周期表中共有26種金屬具有超導電性，它們的轉變溫度Tc列於表5-6。從表中可以看到，單個金屬的超導轉變溫度都很低，沒有應用價值。因此，人們逐漸轉向研究金屬合金的超導電性。表5-7列出一些超導合金的轉變溫度，其中Nb3Ge的轉變溫度為23.2K，這在70年代算是最高轉變溫度超導體了。當超導體顯示導材料都是在極低溫下才能進入超導態，假如沒有低溫技術發展作為後盾，就發現不了超導電性，無法設想超導材料。這里又一次看到材料發展與科學技術互相促進的關系。
低溫超導材料要用液氦做致冷劑才能呈現超導態，因此在應用上受到很大的限制。人們迫切希望找到高溫超導體，在徘徊了幾十年後，終於在1986年有了突破。瑞士Bednorz和Müller發現他們研製的La-Ba-CuO混合金屬氧化物具有超導電性，轉變溫度為35K。這是超導材料研究上的一次重大突破，打開了混合金屬氧化物超導體的研究方向。接著中、美科學家發現Y-Ba-CuO混合金屬氧化物在90K具有超導電性，這類超導氧化物的轉變溫度已高於液氮溫度（77K），高溫超導材料研究獲得重大進展。一連串激動人心的發現在世界上掀起了「超導熱」。目前新的超導氧化物系列不斷涌現，如Bi-Ca-CuO，Tl-Ba-Ca-CuO等，它們的超導轉變溫度超過了120K。高溫超導體的研究方興未艾，人們殷切地期待著室溫超導材料的出現。
人們發現C60與鹼金屬作用能形成AxC60(A代表鉀、銣、銫等)，它們都是超導體，超導轉變溫度列於表5-8。從表中數據看到，大多數AxC60超導體的轉變溫度比金屬合金超導體高。金屬氧化物超導體是無機超導體，它們都是層狀結構，屬二維超導。而AxC60則是有機超導體，它們是球狀結構，屬三維超導。因此AxC60這類超導體是很有發展前途的超導材料。
超導研究引起各國的重視，一旦室溫超導體達到實用化、工業化，將對現代文明社會中的科學技術產生深刻的影響。下面簡單介紹超導體的一些應用。
（1）用超導材料輸電發電站通過漫長的輸電線向用戶送電。由於電線存在電阻，使電流通過輸電線時電能被消耗一部分，如果用超導材料做成超導電纜用於輸電，那麼在輸電線路上的損耗將降為零。
（2）超導發電機製造大容量發電機，關鍵部件是線圈和磁體。由於導線存在電阻，造成線圈嚴重發熱，如何使線圈冷卻成為難題。如果用超導材料製造超導發電機，線圈是由無電阻的超導材料繞制的，根本不會發熱，冷卻難題迎刃而解，而且功率損失可減少50%。
（3）磁力懸浮高速列車要使列車速度達到500km•h-1，普通列車是絕對辦不到的。如果把超導磁體裝在列車內，在地面軌道上敷設鋁環，利用它們之間發生相對運動，使鋁環中產生感應電流，從而產生磁排斥作用，把列車托起離地面約10cm，使列車能懸浮在地面上而高速前進。
可控熱核聚變核聚變時能釋放出大量的能量。為了使核聚變反應持續不斷，必須在108℃下將等離子約束起來，這就需要一個強大的磁場，而超導磁體能產生約束等離子所需要的磁場。人類只有掌握了超導技術，才有可能把可控熱核聚變變為現實，為人類提供無窮的能源。