习近平总书记在第九次全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上的讲话指出,我国已经成为具有重要影响力的科技大国,科技创新对经济社会发展的支撑和引领作用日益增强。同时,必须认识到,同建设世界科技强国的目标相比,我国发展还面临重大科技瓶颈,关键领域核心技术受制于人的格局没有从根本上改变,科技基础仍然薄弱,科技创新能力特别是原创能力还有很大差距。高温超导、中微子物理、纳米科技等一系列技术成果,已经为我国成为有世界影响力的大国奠定了重要基础。
纳米科技作为现代科技发展的重要支撑,已经有了长足的发展。如半导体芯片制程工艺已经到了10nm以内的级别,对光刻技术和纳米工艺有极高的要求;如利用其大的比表面积应用的超微传感器、催化剂,对其合成工艺的控制要求严格。纳米科学是一门综合性的学科,涉及到物理、化学、材料、地质、珠宝等专业。对应用的纳米材料来说,其材料的物理化学性质,与物质结构、形貌、尺度相关性极大。在尺度达到纳米级别时,会产生新的体积效应、表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应、介电限域效应等。比如获得2010年诺贝尔物理学奖的石墨烯材料,即将块体的石墨剥离到单层0.33nm时,出现了极佳的韧性、热传导、极高的载流子迁移率等,而不同的层数,又会有不同的性质。因此,对于纳米材料来说,如何表征其形貌特征、晶体结构、结晶状态是其研究的基础。要想直观观测其状态及深入理解其机理,则需要相关大型仪器的构建。
本实验以扫描电子显微镜为载体,后续也将进一步扩充至透射电镜载体,来进行微观观测的虚拟仿真。由于这些仪器价格昂贵,占地大,维护成本高,同时实验所选用的石墨晶体是在高温和易燃气体环境下生长的,现实实验危险性极高,满足虚拟仿真的必要条件。
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