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納米技術
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  納米技術(nanotechnology)是用單個原子、分子制造物質的科學技術,研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用,它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品。因此,納米技術其實就是一種用單個原子、分子射程物質的技術。

  納米技術是一門交叉性很強的綜合學科,研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。納米科學與技術主要包括:納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等 。這七個相對獨立又相互滲透的學科和納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表征這三個研究領域。納米材料的制備和研究是整個納米科技的基礎。其中,納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎,而納米電子學是納米技術最重要的內容。


  納米技術包含下列四個主要方面

1、納米材料:當物質到納米尺度以后,大約是在0.1—100納米這個范圍空間,物質的性能就會發生突變,出現特殊性能。 這種既具不同于原來組成的原子、分子,也不同于宏觀的物質的特殊性能構成的材料,即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米,而沒有特殊性能的材料,也不能叫納米材料。

2、納米動力學:主要是微機械和微電機,或總稱為微型電動機械系統(MEMS),用于有傳動機械的微型傳感器和執行器、光纖通訊系統,特種電子設備、醫療和診斷儀器等.用的是一種類似于集成電器設計和制造的新工藝。特點是部件很小,刻蝕的深度往往要求數十至數百微米,而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動機,用于超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度,但有很大的潛在科學價值和經濟價值。

3、納米生物學和納米藥物學:如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗,磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜,dna的精細結構等。有了納米技術,還可用自組裝方法在細胞內放入零件或組件使構成新的材料。新的藥物,即使是微米粒子的細粉,也大約有半數不溶于水;但如粒子為納米尺度(即超微粒子),則可溶于水。納米生物學發展到一定技術時,可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞,并可以吸收癌細胞的生物醫藥,注入人體內,可以用于定向殺癌細胞。

4、納米電子學:包括基于量子效應的納米電子器件、納米結構的光/電性質、納米電子材料的表征,以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷,更小,是指響應速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。 納米技術是建設者的最后疆界,它的影響將是巨大的。


  納米技術的靈感,來自于已故物理學家理查德·費曼1959年所作的一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當時在加州理工大學任教的教授向同事們提出了一個新的想法。從石器時代開始,人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術,都與一次性地削去或者融合數以億計的原子以便把物質做成有用的形態有關。費曼質問道,為什么我們不可以從另外一個角度出發,從單個的分子甚至原子開始進行組裝,以達到我們的要求?他說:“至少依我看來,物理學的規律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性?!?/span>
     70年代,科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構想,1974年,科學家谷口紀男(Norio Taniguchi)最早使用納米技術一詞描述精密機械加工;
1981年,科學家發明研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡,為我們揭示一個可見的原子、分子世界,對納米科技發展產生了積極促進作用;
     1990年,IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家成功地對單個的原子進行了重排,納米技術取得一項關鍵突破。他們使用一種稱為掃描探針的設備慢慢地把35個原子移動到各自的位置,組成了IBM三個字母。這證明費曼是正確的,二個字母加起來還沒有3個納米長。不久,科學家不僅能夠操縱單個的原子,而且還能夠“噴涂原子”。使用分子束外延長生長技術,科學家們學會了制造極薄的特殊晶體薄膜的方法,每次只造出一層分子?,F代制造計算機硬盤讀寫頭使用的就是這項技術。  著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德· 費曼預言,人類可以用小的機器制作更小的機器,最后將變成根據人類意愿,逐個地排列原子,制造產品,這是關于納米技術最早的夢想。
     1990年7月,第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦,標志著納米科學技術的正式誕生;
     1991年,碳納米管被人類發現,它的質量是相同體積鋼的六分之一,強度卻是鋼的10倍,成為納米技術研究的熱點,諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為,納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料,也將被廣泛用于超微導線、超微開關以及納米級電子線路等;
     1993年,繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文、1990年美國國際商用機器公司在表面用35個氙原子排出“IBM”之后,中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“ 中國”二字,標志著中國開始在國際納米科技領域占有一席之地;
      1997年,美國科學家首次成功地用單電子移動單電子,利用這種技術可望在2017年后研制成功速度和存貯容量比現在提高成千上萬倍的量子計算機;
      1999年,巴西和美國科學家在進行納米碳管實驗時發明了世界上最小的“秤”,它能夠稱量十億分之一克的物體,即相當于一個病毒的重量;此后不久,德國科學家研制出能稱量單個原子重量的秤,打破了美國和巴西科學家聯合創造的紀錄;
  到1999年,納米技術逐步走向市場,全年基于納米產品的營業額達到500億美元;

      2001年,一些國家紛紛制定相關戰略或者計劃,投入巨資搶占納米技術戰略高地。日本設立納米材料研究中心,把納米技術列入新5年科技基本計劃的研發重點;德國專門建立納米技術研究網;美國將納米計劃視為下一次工業革命的核心,美國政府部門將納米科技基礎研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。中國也將納米科技列為中國的“973計劃”進行大力的發展與其相關產業的大力扶持。

  上海沉匯儀器有限公司提供納米技術相關儀器設備,為相關科研人員提供可靠的后勤保障。

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