滑铁卢纳米技术研究所

量子纳米中心是纳米计量和纳米制造的社区实验室。于2008年6月9日开始施工，预计于2012年9月21日完成。这个1.6亿美元、284，000平方英尺(26，400平方米)的设施将是一个17，000平方英尺(1，600平方米)实验室的所在地。

1.1 提供资金

建设QNC的资本资助是通过来自多个来源的重大捐助和奖励得以实现的，包括奥菲莉亚和迈克·拉扎里迪斯(运动研究的联合首席执行官兼滑铁卢大学校长)捐赠的1.01亿美元。政府资助包括加拿大创新基金会提供的1790万美元，安大略省也提供了相应的资助。^[2]此外，一位匿名捐助者提供了2900万美元的捐赠，用于3和特殊津贴的教授职位和42张毕业纳米薄片。^[2]

1.2 实验室

千兆到纳米电子实验室

G2N是一个制造实验室，集成了一系列薄膜制造、组装、测试和表征设备，以创建非常大(几十亿像素)和非常小(几纳米)尺寸范围的电子系统。^[3]

WATLab

沃特实验室(WATlab)是一个纳米材料计量研究机构，配备有用于探索纳米技术和纳米尺度科学领域的表面和纳米材料研究工具。^[4]

高级微纳实验室

高级微纳实验室将解决以下设备技术问题。^[5]

1. 微/纳米机电系统(微机电系统/NEMS):微光学、机电无线组件以及生物医学和微流体设备。
2. 碳纳米管器件，最终瞄准生物医学应用。

2.1 纳米工程材料

对纳米工程材料的研究，滑铁卢的许多院系都参与其中。化学、化学工程、机械和机电一体化工程以及电气和计算机工程的研究人员正在就材料、结构、装置和系统的纳米尺度特性的建模、设计、制造、加工、表征和分析进行合作。由于纳米器件集成领域（纳米结构材料和宏观世界之间的接口）同样有解决关键问题的需要，这样的需求同样推动纳米工程材料的发展。

纳米工程材料项目

• 铁镁质的铁颗粒作为药物传递载体的研究进展及表征。这些粒子就像微小的磁铁，可以通过外部磁场导向身体的特定区域。这些磁性纳米粒子也可用于纯化酶、蛋白质和去除废水系统中的有机污染物。
• 可用于下一代可充电电池的新型晶体金属氧化物纳米材料的设计、合成、表征、应用和基础研究。聚合物电解质膜的纳米工程。氢燃料电池使用这些膜来结合氢和氧并产生能量。
• 纳米粒子作为石化炼油应用的强催化剂的发展
• 光和微波通信用光子和光子带隙晶体的基础和应用研究。
• 聚合物纳米复合材料的设计、合成、基本理解和加工，用于汽车、航空航天、电子元件和包装行业的多种应用。
• 用于能量储存和转换的纳米结构材料
• 电活性纳米材料的合成
• 纳米材料的批量生产
  • 纳米粉末、纳米管、纳米线

• 新工艺
  • 化学气相沉积、结晶激光烧蚀

• 聚合物纳米复合材料
  • 柔性晶体管/电子器件
  • 涂层/催化剂

• 纳米生物材料
• 用于成像的纳米材料
• 新型自旋电子学材料

2.2 纳米电子设计和制造

开发集成NEMS/CMOS(纳米机电系统/互补金属氧化物半导体)的技术，开发具有片内控制的所有三维原子精度的机械手。示例应用包括:扫描探针显微术、原子力显微术、纳米材料表征和原子分辨率成像，目的是开发用于精密纳米尺度组装和制造的技术。

纳米制造项目

• 柔性透明电子的基础和应用研究；也就是说，电子器件嵌入在机械柔性衬底如塑料上，而不是传统的易碎衬底如硅上。
• 电子束光刻实验，制造纳米结构和纳米电子器件，以及确定分子排列如何影响物质的化学性质。
• 电子学和自旋电子学用纳米晶体薄膜半导体、器件和电路的基础研究和发展
• 微纳米机电系统(MEMS/NEMS)的开发和制造。正在研究的新设备包括基于NEMS的超材料、微型信号处理设备、生物医学、诊断和图像处理设备、微型无线组件(滤波器、混频器、天线)、微型光机电设备(光学继电器、光学多路复用器、可变形光学器件)、微型生物传感器和环境传感器以及微米和纳米流体设备。
• 电子/光电器件用分子有机半导体材料的有机合成、表征和应用。这些材料被独特地定位以允许低成本的制造工艺(例如，可印刷的电子器件)，并允许新的应用，例如，柔性和分子电子器件。
• x射线探测器
• 太赫兹探测器和发射源
• 成像仪
• 超灵敏传感器
• 自旋电子学器件的设计和制造
• 纳米光刻术
• 纳米连接
• 供太阳能电池使用的直接带隙纳米线
• 量子光伏器件
• 先进的计算机辅助设计（CAD）工具开发及其在新兴设备和传感器中的应用

2.3 纳米仪器

制造新仪器的技术，以表征关键参数，如尺寸、成分、硬度、表面特性、掺杂剂浓度、矫顽磁力和纳米尺度的其他特性。由于纳米系统体积小，组装起来极具挑战性，但精确控制其参数往往对其性能至关重要。一个相关的目标是通过开发无线、高能效的移动纳米仪器，允许用户将实验室带到样品前，从而导致经典化学测量(将样品带到实验室进行分析)的范式转变。“实验室”的例子包括所有类型的纳米仪器，“样品”的两个例子包括环境或病人。新实验室的计量部门将用于研究纳米尺度的测量，开发新的独特的纳米尺度测量仪器，并校准这些仪器。它还将解决制造、集成和封装纳米尺度仪器的相关挑战。

纳米计量项目

• 导致纳米级测量支撑理论发展的基础研究。
• 现场污染物测量仪器的制造和微纳米分析化学方法的发展。
• 利用微米尺度作为纳米尺度和宏观尺度之间的界面。
• 小型、廉价和无线控制的移动微纳仪器的开发和表征。
• 纳米材料如何在表面生长和形成的测量。
• 聚合物链接、粘合和聚合物链限制的研究受限几何形状中的玻璃化转变。
• 随着尺寸收缩，先进材料的机械性能、疲劳性能、韧性和流体动力学的表征和建模。
• 纳米机电系统(NEMS)
• 纳米包装
• 纳米微界面技术
• 纳米流体装置
• 先进的计算机辅助设计-机电系统
• 纳米器件/高密度电路新型冷却技术的发展
• 电子束外延
• 纳米采样技术
• 纳米计量学

2.4 纳米生物系统

纳米生物是一个包括纳米技术在生物和农业食品系统中的应用以及生物或仿生技术在纳米技术中的应用的领域。纳米生物技术显示出改善生活质量的巨大前景。例如，纳米载体可以将药物直接输送到目标细胞，纳米膜可以用于开发廉价、有效的水净化系统，或者将神经元与电子器件连接起来的纳米芯片可能成为常见的应用。NEMS(纳米机电系统)可能使用传感器和物理控制来稳定患有心脏、肾脏或肝脏疾病的个体。随着纳米技术研究人员努力创造自组装设备，他们开始利用天然的自组装体:蛋白质、脱氧核糖核酸和病毒。例子还包括食品质量监测传感器和微流体生物传感器组件的开发。生物系统的纳米级成像有助于理解材料的纳米级结构-功能关系以及评估食品质量-功能信息。生物材料的纳米级片段的表征极其重要，例如脱氧核糖核酸、蛋白质、染色体、植物细胞、细菌、淀粉颗粒和抗过敏原。

纳米生物项目

• 芯片实验室应用，如脱氧核糖核酸（DNA）芯片和芯片制药。
• 创造模仿病毒与特定细胞相互作用方式的纳米载体。这将有助于将药物直接递送到靶细胞，例如可以通过仅将治疗剂导向癌细胞来消除化疗的毒副作用。
• 发展用于治疗手段的纳米技术方法，例如，用纠正的链替换有缺陷的脱氧核糖核酸或核糖核酸链。
• 对某些肽如何自组装成纳米结构的基础和应用研究，这将增加对某些神经系统疾病的了解，并可能导致新的治疗方法。
• 从自组装嵌段共聚物开发用于药物、蛋白质和脱氧核糖核酸递送的聚合物纳米结构。
• 纳米技术研究在柔性电子产品中的应用，以创造低剂量、便携式的“环绕式”x射线机器。
• 微生物灭活纳米技术的发展:一种高效廉价的食品灭菌方法。
• 基于铁蛋白结构的链式排列的“纳米线”的产生。
• 纳米芯片与生物分子的接口。
• 使用微阵列进行高通量筛选和开发可印刷阵列。
• 纳米医学
• 基因治疗
• 聚合物纳米结构
• 植入式纳米设备

• 食品质量监控传感器^[6][7]

滑铁卢的纳米技术研究通过建立以下机构的合作和伙伴关系，涵盖了国家和国际范围：

• 纽约奥尔巴尼纳米科学与工程学院
• 印度孟买IIT
• 安大略省汉密尔顿加拿大电子显微镜中心
• 核研究委员会微结构科学研究所
• 艾伯塔省埃德蒙顿国家纳米技术研究所
• 加拿大创新基金会
• 研究和创新部^[8]