纳米技术纳米技术的意思.pdf

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1、纳米技术纳米技术的意思纳米技术纳米技术的意思引导语：纳米技术是一种什么技术呢?以下是提供的关于纳米技术是什么相关内容，欢送阅读参考!纳米技术(nanotechnology)，也称 毫微技术，是研究结构尺寸在 1 纳米至 100 纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。1981 年扫描隧道显微镜创造后，诞生了一门以1 到 100 纳米长度为研究分子世界，它的最终目标是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。从迄今为止的研究来看，关于纳米技术分为三种概念：第一种，是 1986 年美国科学家 德雷克斯勒博士在创造的机器一书中提出的 分子纳米技

2、术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。第二种概念把纳米技术定位为 微加工技术 的极限。也就是 通过纳米 精度 的加工来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使 半导体 微型化即将到达极限。现有技术即使开展下去，从理论上讲终将会到达限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的 绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。第三种概念是从 生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米

3、级的结构。DNA 分子计算机、细胞生物 计算机的开发，成为 纳米生物技术的重要内容。纳米技术是一门穿插性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米 电子学、纳米加工学、纳米力学等。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米 器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的根底。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论根底，而 纳米电子学是纳米技术最重要的内容。1993 年，第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开，将纳米技术划分为 6 大分支：纳米物理学、纳米生物学、纳

4、米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学，促进了纳米技术的开展。由于该技术的特殊性，神奇性和广泛性，吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力研究。纳米技术一般指纳米级(0.1 一 100nm)的材料、设计、制造，测量、控制和产品的技术。纳米技术主要包括：纳米级测量技术：纳米级表层物理力学性能的检测技术：纳米级加工技术;纳米粒子的制备技术;纳米材料;纳米生物学技术;纳米组装技术等。1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1100 纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的 原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅

5、仅是尺度到达纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者 宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在 20 世纪 70 年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个 导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，像铁钴合金，把它做成大约2030 纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000 倍。80 年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。为什么磁畴变成单磁畴

6、，磁性要比原来提高1000 倍呢?这是因为，磁畴中的单个原子排列的并不是很规那么，而单原子中间是一个原子核，外那么是电子绕其旋转的电子，这是形成磁性的原因。但是，变成单磁畴后，单个原子排列的很规那么，对外显示了强大磁性。这一特性，主要用于制造微特电机。如果将技术开展到一定的时候，用于制造磁悬浮，可以制造出速度更快、更稳定、更节约能源的高速度列车。2、纳米动力学：主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统(MEMS),用于有传动机械的 微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种 电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微

7、米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。理论上讲：可以使微电机和检测技术到达纳米数量级。3、纳米生物学和纳米药物学：如在云母外表用纳米微粒度的胶体金固定 dna 的粒子，在二氧化硅外表的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna 的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子)，那么可溶于

8、水。纳米生物学开展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，可以用于定向杀癌细胞。(上面是老钱加注)4、纳米电子学：包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米 电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷，更小，是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。纳米技术是建立者的最后疆界，它的影响将是巨大的。纳米技术的灵感，于已故物理学家 理查德费曼 1959 年所作的一次题为在底部还有很大空间的演讲。这位当时在 加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的

9、想法。从 石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。费曼质问道，为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以到达我们的要求?他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”70 年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的设想，1974 年，科学家谷口纪男(Norio Taniguchi)最早使用纳米技术一词描述 精密机械加工;1981 年，科学家创造研究纳米的重要工具 扫描隧道显微镜，为我们提醒一个可见的原子、分子世界，对纳米科技开展产生了积极促进作用;199

10、0 年，IBM 公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排，纳米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把 35 个原子移动到各自的位置，组成了 IBM三个字母。这证明费曼是正确的，二个字母加起来还没有3 个纳米长。不久，科学家不仅能够操纵单个的原子，而且还能够“喷涂原子”。使用分子束外延长生长技术，科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法，每次只造出一层分子。现代制造计算机硬盘读写头使用的就是这项技术。著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德 费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。

11、1990 年 7 月，第一届国际 纳米科学技术会议在美国 巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生;1991 年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的 10 倍，成为纳米技术研究的热点，诺贝尔化学奖得主 斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最正确纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等;1993 年，继 1989 年美国 斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文、1990 年美国国际商用机器公司在 镍外表用 35 个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着中国开始在国际纳米科技领域占

12、有一席之地;1997 年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在 xx 年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的 量子计算机;1999 年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时创造了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量;此后不久，德国科学家研制出能称量单个 原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录;到 1999 年，纳米技术逐步走向市场，全年基于 纳米产品的营业额到达 500 亿美元;xx 年，一些国家纷纷制定相关战略或者方案，投入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入新5 年科技根本方案的研发重点;德国专门建立纳米技术研究网;美国将纳米方案视为下一次工业革命的核心，美国政府部门将纳米科技根底研究方面的投资从 1997 年的 1.16 亿美元增加到 xx 年的 4.97亿美元。中国也将纳米科技列为中国的“973方案”进行大力的开展与其相关产业的大力扶持。