理工科前沿課題：納米技術(shù)與納米新材料研究

納米科學(xué)

項(xiàng)目背景

納米科學(xué)技術(shù)是以現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是動(dòng)態(tài)科學(xué)（動(dòng)態(tài)力學(xué)）和現(xiàn)代科學(xué)（混沌物理、智能量子、量子力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué)）和現(xiàn)代技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核分析技術(shù)）結(jié)合的產(chǎn)物。美國(guó)國(guó)家納米科技啟動(dòng)計(jì)劃將其定義為“1至100納米尺寸尤其是現(xiàn)存科技在納米規(guī)模時(shí)的延伸”。由于納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強(qiáng)、壽命更長(zhǎng)、維修費(fèi)更低、設(shè)計(jì)更方便，目前已被廣泛應(yīng)用到了微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)學(xué)與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術(shù)和農(nóng)產(chǎn)品等多領(lǐng)域。

項(xiàng)目介紹

項(xiàng)目從對(duì)納米科技基礎(chǔ)理論的介紹入手，結(jié)合具體材料介紹納米材料的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等基本性能，以及納米材料的合成與制備方法、納米結(jié)構(gòu)測(cè)試技術(shù)與儀器，探討納米技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用。通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)納米材料與納米技術(shù)有更為深刻的認(rèn)識(shí)，熟悉納米材料的固有性能、表征方法及應(yīng)用。并在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

個(gè)性化研究課題參考：

生物學(xué)方向：多功能DNA納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及生物成像

力學(xué)方向：基于靜電紡絲技術(shù)的明膠復(fù)合納米纖維的構(gòu)建及其應(yīng)用研究

光學(xué)方向：納米光學(xué)傳感器的構(gòu)建及其在酶活性檢測(cè)中的應(yīng)用

光電方向：碳納米管冷陰極電子光學(xué)系統(tǒng)及返波管研究

適合人群

高中生/大學(xué)生

材料工程、光電工程、化學(xué)工程、生物工程、高分子納米科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生；對(duì)納米技術(shù)感興趣，具備高中物理、代數(shù)知識(shí)的高中生

導(dǎo)師介紹

賓夕法尼亞大學(xué)終身教授

Jorge導(dǎo)師現(xiàn)任賓夕法尼亞大學(xué)電氣工程與系統(tǒng)工程終身教授，研究聚焦電氣工程和材料科學(xué)的交叉領(lǐng)域。重點(diǎn)研究電子旋轉(zhuǎn)、電子傳感與驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行用于儲(chǔ)能的納米級(jí)復(fù)合材料的研發(fā)。在國(guó)際知名期刊發(fā)表論文多篇，學(xué)術(shù)引用量達(dá)2938。

任職學(xué)校

賓夕法尼亞大學(xué)（University of Pennsylvania；UPenn）創(chuàng)立于1740年，是世界著名私立研究型大學(xué)、常春藤盟校之一、美國(guó)大學(xué)協(xié)會(huì)14所創(chuàng)始院校之一、美國(guó)第四古老的高等教育機(jī)構(gòu)。賓夕法尼亞大學(xué)在2020年U.S.News美國(guó)大學(xué)綜排位列第6，THE美國(guó)大學(xué)綜排位列第4。

項(xiàng)目大綱

納米科技基本原理及發(fā)展（納米材料的基本特征、分類、基本效應(yīng)、晶界組元、晶粒組元、電子結(jié)構(gòu)等） Basic principles and development of nanotechnology (basic characteristics, classification, basic effects, grain boundary components, crystal grain components, electronic structure, etc. of nanomaterials)

納米力學(xué)（納米材料力學(xué)性能、納米金屬的強(qiáng)度和塑性、納米材料的蠕變與超塑性等） Nano mechanics (mechanical properties of nano materials, strength and plasticity of nano metals, creep and superplasticity of nano materials, etc.)

納米電子學(xué)（納米晶金屬的電導(dǎo)、單電子效應(yīng)及其應(yīng)用、介電性能、納米復(fù)合陰極材料分散電弧的特性） Nanoelectronics (conductivity of nanocrystalline metals, single electron effect and its applications, dielectric properties, characteristics of nanocomposite cathode materials for arc dispersion)

納米光子學(xué)（納米材料的光吸收特性、光發(fā)射特性、非線性光學(xué)效應(yīng)、納米光學(xué)材料的應(yīng)用） Nanophotonics (light absorption characteristics, light emission characteristics, nonlinear optical effects, applications of nano-optical materials)

納米材料的具體應(yīng)用 Specific applications of nanomaterials

項(xiàng)目回顧與成果展示 Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

時(shí)間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級(jí)別索引國(guó)際會(huì)議全文投遞與發(fā)表（可用于申請(qǐng)）

結(jié)業(yè)證書

成績(jī)單