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“材料”，一个我们非常熟悉的词。每个人对它都有自己的理解。对于一名工人来说，材料代表的可能是砖瓦、水泥；对于一名医生来说，材料代表的可能是针管、药剂；对于一名学生来说，材料代表的可能是书本纸笔……而对于整个人类来说，材料代表的就不再是那么简单。它是我们物质文明的基石、社会发展的载体，所有现代人类生存依赖的机器设备、交通工具、房屋、电脑、手机等都由各种各样的材料构成。纵观人类发展历史，无不深深地烙下人类利用和制备材料能力的印记：应用天然原始材料为主的旧石器时代，开始对天然材料进行煅烧等初步加工的新石器时代，冶炼和加工兴盛的青铜时代和铁器时代，以及上世纪的钢铁时代和硅半导体时代。这一个个时代见证着材料发展带给人类社会的巨大进步，也展示着人类因为材料制备和应用而迸发的无穷智慧。直到今天，新材料的开发探索和材料技术的发展突破依旧是引领人类社会不断向前进步的核心动力之一。一个个高新科技的发展不断催生了新的材料领域，而新材料的出现又可能促进一个新的应用领域产生。在这些新领域当中，纳米材料成为当今当之无愧的宠儿，应运而生的纳米技术也注定会为这个时代留下浓墨重彩的一笔。
　　另一方面，在人类历史上留下过重要印记的材料，多数是以这些材料的成分或名称来命名定义，而纳米材料却挂上了一个长度单位“纳米”这个名号。纳米，一米的十亿分之一，相当于4个原子大小，在普通人看起来小得难以想象。不过，就是这么一个微小却重量级的头衔，却赋予了达到这个尺寸范围的材料各种超乎寻常的能力。那些历史上千年不朽的古董彩釉、自然中超乎寻常的生物能力都暗藏着纳米的身影；传说中让人消失的隐形衣、薄如蝉翼的电脑和手机、杀灭病毒的微小机器人也因为纳米技术的发展而不再是遥不可及的传说。而这些，仅仅是纳米材料与技术神奇面貌的冰山一角，可以说，纳米材料与技术对人类社会的影响力绝不亚于历史上任何一种改变了人类生产与生活方式的重要材料，自纳米材料与技术的兴盛开始，我们的社会将变得丰富繁荣，我们的生活注定会变得多姿多彩。
　　随着纳米材料与技术的优势日益为人们所熟知，对于它的探寻也会越来越多。纳米材料究竟有多小？为什么纳米材料有如此多神奇的性能？哪些材料是纳米材料？纳米材料都是非常小的粉末吗？纳米材料如何应用在我们生活中有么？我们用什么手段获得、制造、观察纳米材料？纳米材料有什么应用？我们期待这些问题在读者耐心阅读完本书之后，都会找到满意的答案。
本书共分为7个部分，第一部分介绍纳米材料的基本特性，第二部分介绍形形色色的纳米材料，第三部分介绍用纳米材料及技术组装的纳米器件，第四部分介绍观察、制备纳米材料的技术，第五部分介绍纳米技术在能源与环境保护中的应用，第六部分介绍纳米技术在医学上的应用，第七部分介绍纳米技术未来的展望以及国内外针对纳米技术发展制定的战略和政策。

一    尺寸为什么如此重要—什么是纳米科学和技术

1  毫微之末是纳米/3
     纳米有多长 /3
     构建在纳米结构上的生物世界/4
2  纳米科学技术发展的开拓者/5
     古人创造的纳米材料 /5
     世界著名科学家对纳米科技的研究 /7
     诺贝尔奖获得者费曼的预言 /7
3  神奇的纳米效应/10
　 被关在纳米笼子里的电子—量子效应/11
　 从量变到质变—表面原子数量比例的增加导致的表面效应 /14
　 突破人体屏障—纳米尺寸对生物的影响 /16

二    无所不能的纳米材料 

1  自然界中的纳米材料/19
　  莲（荷）叶表面的秘密 /19
　  飞檐走壁的秘密 /21
　  没有色素的多彩蝴蝶翅膀 /22
　  向自然界学习纳米技术/24
2  纳米材料穿越到古代—古人也有纳米材料/25
      中国古铜镜为何经历两千年仍光亮如新 /25
      几千年的古代颜料仍然光彩夺目 /26
3  丑小鸭变白天鹅—从木炭到石墨烯的故事/27
　  纳米级的足球赛—巴基球的发现/27
     巴基球独特的性能/29
　  坐着云梯逛月球—碳纳米管的神奇之处/30
　  世界上最薄的纸—石墨烯/34
4  纳米材料的工业应用/36
     轻于鸿毛、坚如磐石—纳米二氧化硅多孔气凝胶/36
     纳米隐身材料与雷达的较量/39
     可见光隐身/41
     微波雷达隐身材料/41
     多功能隐身材料/42

三    多彩缤纷的纳米世界—纳米器件与系统

1  头发丝上的电子王国—单电子晶体管/45
　  纳米材料将可能解除“摩尔定律”失效之危/45
　  电子的独木桥—单电子晶体管/47
　  小个头大容量—纳米存储器/48
　  量子计算机/50
2  世界的一举一动都在我们手掌中—纳米传感器/53
　  纳米气体传感器/54
　  纳米光电探测器/55
      纳米生物传感器/57
　  其他类型的纳米传感器/59
3  于细微处见神奇—智能机器人和纳米系统/60
    医用纳米机器人/62 
      军用纳米机器人 /63

四    纳米世界的“眼”、“手”和工具

1  纳米世界的“眼”—探测微观的显微镜/67
    逐渐清晰的奥妙世界—人类探测微观发展简介 /67
      以小见大的神奇手段—电子显微镜 /69
2  纳米世界下的“手”—操控原子的新型显微镜/76
      拨动纳米世界的“手指”—扫描探针显微镜/76
       触得到的现在，看得到的未来/81
3  纳米世界的工具—纳米结构的构建方法/82
　 从上至下、从下至上—新型纳米制造技术/82
     纳米自组装—来自自然的启示 /84
　 分子组装技术—自我复制/87
　 自然界是最聪明的纳米设计师和建筑大师—大自然给我们的启示/91

五    纳米技术在能源及环境保护中的应用

1  取之不尽、用之不竭—太阳能的应用/94
　  纳米森林—纳米线阵列提高太阳能的吸收/94
　  人造“树叶”—阳光+水= 氢，未来的生态能源/96
　  太阳能储热器/98
2  举手投足都发电—纳米发电机/100
　 神奇的发电原理—压电效应/101
　 纳米发电机的构造/102 
3  随时携带的能源—电池中的应用/104
　  随用随充—超级电容器/104
　  光和水—燃料电池/106
　  更安全、更高效的锂离子电池/108
4  更清洁的水和空气/109
　 水是生命之源—水的净化 /111
　  人类离不开海洋—海水的淡化 /112
　    那天我们不再关注PM2.5—纳米空气清洁技术/114   

六    医学界的新兵—纳米医学 

１  纳米医学全天候守护人体健康/120
   纳米医学是什么 /120
       肿瘤早期诊断的专家—纳米分子影像技术 /121
      跟踪细胞的私家侦探—多功能纳米微粒 /125
     分子诊断的新方法—金纳米颗粒 /127
２  纳米技术治疗疾病显身手/129
　  肿瘤细胞内的炸弹—纳米分子探针 /129
　  定向着陆的直升机—纳米药物 /131
　  安全防范—纳米毒性 /133
３ 创伤修复的法宝—纳米移植材料/135
　  人体组织器官的最好替身—纳米组织工程材料 /135
　   未来的器官—与干细胞并肩作战的纳米材料 /137
 　
七    未来的纳米世界—你准备好了吗

1   纳米技术是把双刃剑/140
      纳米技术使我们的生活更美好 /140
       纳米技术是人类遭遇的又一个“潘多拉魔盒”吗/142
2   世界各国抢占纳米科技研发的制高点/144
       美、日、德、法等国的纳米科技发展规划 /144
       中国要紧紧抓住纳米科技发展的难得机遇 /145
　   广州市纳米科技发展规划描绘未来美好蓝图/146