本書歸納總結(jié)納米科學(xué)研究中的創(chuàng)新科學(xué)方法及思想，分析納米科學(xué)研究方法的發(fā)展趨勢，闡述先進(jìn)的納米科學(xué)測量儀器和技術(shù)手段，論述納米科學(xué)研究方法與其他學(xué)科領(lǐng)域的交叉、融合與互相促進(jìn)。重點(diǎn)論述納米材料合成方法學(xué)、自組裝方法、掃描探針顯微技術(shù)、單分子科學(xué)、分子影像技術(shù)、聚焦電子束/聚焦離子束技術(shù)、納米刻蝕技術(shù)、納米標(biāo)準(zhǔn)及理論計(jì)算方法等，并探討了其發(fā)展的根源、創(chuàng)新思維及未來的發(fā)展等。
本書可作為高等院校物理、化學(xué)、生物、材料、醫(yī)學(xué)等專業(yè)研究生的參考教材，也可供從事納米科學(xué)與技術(shù)相關(guān)研究的科技工作者參考。
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獲國家出版基金資助出版
中國科學(xué)院院長白春禮院士主編
科技部創(chuàng)新方法項(xiàng)目成果
國家納米科學(xué)中心主任編著
內(nèi)容涉及化學(xué)、物理、生物、材料、醫(yī)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域
王琛 1964年7月出生于北京。1986年于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，1992年5月在美國弗吉尼亞大學(xué)獲得博士學(xué)位，1992～1993年在美國亞利桑那州立大學(xué)從事博士后研究，1994年被聘為華中師范大學(xué)教授，1995年7月至2004年4月在中國科學(xué)院化學(xué)研究所任研究員，2004年4月至今任國家納米科學(xué)中心研究員、博士生導(dǎo)師，并歷任國家納米科學(xué)中心副主任、主任。曾獲得中國科學(xué)院優(yōu)秀青年獎(jiǎng)（1997年）、中國化學(xué)會青年化學(xué)獎(jiǎng)（1998年）、中國科學(xué)院青年科學(xué)家獎(jiǎng)（1999年）、香港“求是”青年學(xué)者獎(jiǎng)（1999年）、教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（2003年，第二完成人）、中國真空學(xué)會“科技成就獎(jiǎng)”（2005年）等獎(jiǎng)勵(lì)。曾主持“國家杰出青年科學(xué)基金”和科技部重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目。現(xiàn)任中國微米納米技術(shù)學(xué)會納米科學(xué)技術(shù)分會副理事長、中國生物物理學(xué)會常務(wù)理事等。
長期從事掃描隧道顯微術(shù)的原理及應(yīng)用研究、以及納米尺度上物質(zhì)表面的物理和化學(xué)現(xiàn)象研究。在有機(jī)和生物分子自組裝結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究。在有機(jī)和生物分子自組裝結(jié)構(gòu)與性質(zhì)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究，獲得了一系列研究成果。在Chem.Soc.Rev.,Proc.Natl.Acad.Sci.,J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Nano Lett.等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文200余篇。
第一篇 緒論
第1 章 納米科技研究方法
20 世紀(jì)微電子的誕生和發(fā)展對人類社會產(chǎn)生了巨大的影響，推動(dòng)人類社會進(jìn)入了信息時(shí)代。微電子小型化的發(fā)展趨勢促使科技研究進(jìn)入了納米范疇，興起了納米科技。21世紀(jì)納米科技研究出現(xiàn)了熱潮，其研究內(nèi)容涉及科學(xué)與技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，故有人稱為納米時(shí)代。納米科技研究的對象是介于人們所熟悉的由無窮多原子構(gòu)成的宏觀體系和原子體系之間的有限個(gè)原子構(gòu)成的體系。這個(gè)研究領(lǐng)域是此前人們不熟悉的，有很多新奇的結(jié)構(gòu)和特性，因此這是科學(xué)發(fā)展的新領(lǐng)域。成為當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的重要內(nèi)容，有豐富的理論和技術(shù)問題有待探索和開發(fā)，引起了學(xué)者和政治家的極大關(guān)注。21世紀(jì)以來，發(fā)達(dá)國家政府和國際大公司紛紛制定納米研發(fā)計(jì)劃，投入了相當(dāng)大的人力、財(cái)力，呈現(xiàn)強(qiáng)烈的科技競爭態(tài)勢。在這場科技競爭， 也是未來經(jīng)濟(jì)競爭中，各國都希望能夠捷足先登。在科技發(fā)展的新時(shí)代，大家都處于同一起跑線上，誰能成為領(lǐng)先者，掌握先進(jìn)的科學(xué)方法顯得非常重要。本章將針對納米科技的具體內(nèi)容和特點(diǎn)討論有關(guān)科學(xué)方法問題，希望會對高速發(fā)展的納米科技有所幫助。
1.1 科學(xué)方法研究
人類的科學(xué)發(fā)展史表明，自然科學(xué)是從神學(xué)、哲學(xué)中脫穎而出，成為獨(dú)立的科學(xué)體系的。從歐幾里得的《幾何原本》提出歸納推論的科學(xué)方法，到以牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》為代表的經(jīng)典物理學(xué)，自然科學(xué)的研究方法達(dá)到了成熟階段；至19 世紀(jì)末20 世紀(jì)初，現(xiàn)代物理學(xué)誕生，科學(xué)方法研究發(fā)展為成熟的科學(xué)體系――― 方法學(xué)。現(xiàn)今在教學(xué)、科學(xué)研究中，往往忽視了方法學(xué)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。隨著科學(xué)研究的深入，面對科技的復(fù)雜化趨勢，方法學(xué)的研究和學(xué)習(xí)越來越顯得重要。
1.1.1 關(guān)于科學(xué)方法
科學(xué)方法是人們探索自然和社會規(guī)律、獲取知識的最有效的程序和途徑，是人們在認(rèn)識和改造世界活動(dòng)中，遵循和運(yùn)用以科學(xué)為基礎(chǔ)的各種方法和手段的總稱。對客觀世界規(guī)律的理性認(rèn)識是人類掌握的知識，這些知識經(jīng)過綜合和系統(tǒng)化，為實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐檢驗(yàn)證實(shí)是正確的，即是科學(xué)。在人類知識中還有很多是非科學(xué)的，如迷信、偽科學(xué)�？茖W(xué)與迷信的區(qū)分主要表現(xiàn)在：科學(xué)注重理性原則，迷信則崇尚信仰。重視理性原則還是崇尚信仰為區(qū)分科學(xué)與迷信的判據(jù)。在科學(xué)發(fā)展過程中，不時(shí)
混進(jìn)偽科學(xué)，其主要區(qū)別是科學(xué)注重實(shí)踐原則。判別科學(xué)與迷信、偽科學(xué)的另一條標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)踐性。科學(xué)注重可重復(fù)性原則，可重復(fù)性是判別真?zhèn)慰茖W(xué)的檢驗(yàn)方式�？茖W(xué)注重邏輯完備性，強(qiáng)調(diào)因果關(guān)系和理性關(guān)聯(lián)推理規(guī)則，這也是科學(xué)方法的重要內(nèi)容。對科學(xué)原理的表述、理解和研究過程中，有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法，它也是人類知識的重要內(nèi)容�？茖W(xué)注重簡單性，簡單性原則也是判斷科學(xué)的真?zhèn)闻c優(yōu)劣程度的標(biāo)準(zhǔn)�？茖W(xué)原理與科學(xué)方法是密切相關(guān)、相輔相成的，因此科學(xué)方法是人類認(rèn)識自然世界和社會的重要手段，是遵從、改造自然和社會的重要工具，是人類知識寶庫中的重要內(nèi)容之一。
科學(xué)理論的研究與發(fā)展伴隨著科學(xué)方法的研究與發(fā)展。科學(xué)基于正確的科學(xué)方法而發(fā)展，也是因?yàn)橛辛丝茖W(xué)方法才成其為科學(xué)，它體現(xiàn)了科學(xué)的理性精神，構(gòu)成了知識體系的基礎(chǔ)和框架。若研究者具有很高的科學(xué)方法素養(yǎng)，往往會最先獲得創(chuàng)新科技成果，成為科學(xué)研究的佼佼者�？蒲兄须y能可貴的創(chuàng)造性才華，由于方法拙劣可能被削弱，甚至被扼殺；而良好的方法則會增長、促進(jìn)這種才華�？茖W(xué)方法引導(dǎo)著、規(guī)范著科學(xué)研究的進(jìn)展，其自身也是科學(xué)和生產(chǎn)實(shí)踐的產(chǎn)物。在每一次科學(xué)革命過程中也包含著科學(xué)方法的變革與發(fā)展。先進(jìn)的科學(xué)方法不僅促進(jìn)某一學(xué)科的迅速發(fā)展，而且還能廣泛地影響其他自然科學(xué)和社會科學(xué)，為人類認(rèn)識自然和社會提供新的步驟和程序�？茖W(xué)發(fā)展的初期，有關(guān)科學(xué)方法被看成哲學(xué)上的重要內(nèi)容，稱為科學(xué)知識論或方法論，作為討論方法的理論是與人類對科學(xué)的探索同時(shí)誕生的。隨著科學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了邏輯歸納法、推理法、統(tǒng)計(jì)法等。通�？茖W(xué)家多是在自己的學(xué)科領(lǐng)域討論各自表述客觀規(guī)律的方法，如人文社會學(xué)的“人類審美學(xué)” 、“社會統(tǒng)計(jì)學(xué)”， 物理學(xué)的“物理數(shù)學(xué)”， 實(shí)驗(yàn)科學(xué)的“實(shí)驗(yàn)方法”， 生物醫(yī)學(xué)的“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)” 、“臨床病理學(xué)”等。在眾多科學(xué)方法研究的基礎(chǔ)上，有人從哲學(xué)綜合的高度上，研究普適的科學(xué)方法，撰寫種種科學(xué)方法論專著�？茖W(xué)方法既是科學(xué)認(rèn)識中表述客體、規(guī)律和獲取知識的工具，也是科技合理性的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。而科學(xué)的發(fā)展與科學(xué)方法的改進(jìn)是密不可分、融為一體的。當(dāng)科學(xué)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新變革時(shí)期，相應(yīng)的創(chuàng)新科學(xué)方法也是人們研究的重要內(nèi)容。在納米科技發(fā)展的初期，有意識地探索相應(yīng)的創(chuàng)新科學(xué)方法，將具有重要意義。
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