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大有作為的“納米技術”

發布時間:2008-05-04 作(zuò)者:奧華 來源:www.jlbjb.com 瀏覽:3783

  當人們看(kàn)到(dào)在一粒米上刻著100多字詩詞的微雕作品時,都會感到非常驚奇。然而,隨著高新技術的發(fā)展(zhǎn),如今卻能在一個微雕字體大的麵積上(shàng)寬寬鬆鬆地置放1000隻納米(mǐ)器件。眾所周知,鋼的強度很高,而一(yī)種名為碳納米管的強度卻比鋼(gāng)高100倍,且這種碳納米管的體積十分微小,5萬個碳納米管排列起來也才(cái)有人的(de)一根頭發絲那麽寬,一(yī)根碳納米管(guǎn)的直徑僅有高技術計算機芯片上最細電路線直徑的百分之一。著名物理學家、諾貝爾獎金獲得者理查德.弗曼於1959年曾說:“如果(guǒ)有一天按人的意誌安(ān)排一(yī)個個原子,將會產生(shēng)怎樣的奇跡?”雖然20年代就已建立量子力學,並能準確地計算出(chū)微觀粒子(原子、分子等)的運動軌跡,但進行更深層次的研究並利用原子、分子製成器件尚無能為力。而當人類進入納米科技(jì)時代後,這位(wèi)科學家的美夢已成為現實。

  納米,是一個長度單位,即(jí)10-9米,亦(yì)即十億分之(zhī)一米。物質一旦達(dá)到納米量級上,其物理、化學性質(zhì)都發生了奇特的變化或反常的(de)變化。如銅到納米級就不(bú)導電;而絕緣的二氧化矽、晶體等在20納米時就開始導電。達到納米範圍的材料稱(chēng)之為納(nà)米微粒,由納米微(wēi)粒構成的大塊材(cái)料稱為納(nà)米固體。納米技術(shù),是直接利(lì)用原(yuán)子、分子結構及其性能的技術,是(shì)通過(guò)對尺寸(cùn)數量級為納米的微粒子進行處(chù)理而達到(dào)改善(shàn)性能的目的的一種技術。納米技術的出現,將為科技革命增加一項重要的新內涵,使微技術進入一個新(xīn)的(de)層次,如用納米技術製(zhì)成的微(wēi)型電動機小到用顯微鏡才(cái)能看(kàn)到的程度。專家們認為(wéi),納米技術將開辟人類認識世界的新層次。

  納米技術是一門多學科的綜合性技術,它有諸(zhū)如納米電子學、材料學(xué)、生物學、化學(xué)及納米天文地(dì)質學等(děng)很多分支,它們(men)的應用前景十分廣闊。一是推(tuī)動了高新科技的發展。1991年掃描隧道顯微鏡(STM)發明後,人們可以觀測到物質表麵原子的分布,美國(guó)商用機器公司(IBM)的科學家利用STM直接操作原子,已製成僅由2個原子構成的隧道二(èr)極管,並成功地在鎳晶(jīng)體表麵(miàn)按自己的(de)意誌(zhì)安排原子組合成“IBM”字樣;日本科學家也成功地將矽原子堆成一個“金字塔”,首次(cì)實現了原子三維空間立體搬遷。由於利用納米技(jì)術,IBM已製造(zào)成速度為二百億分之一秒的氙原子開關;麻省理工學院已製成量子效應電子器件,其典型尺寸隻有20納米,相當於一根頭發絲(sī)的三千分之一。同時美、日等國還相繼研製出多種超微型(xíng)光電器件、驅動器件、傳(chuán)動部件,為(wéi)設備裝置的超微型化奠定了基礎(chǔ),將使未(wèi)來高新技術和電(diàn)子工業發生新的飛躍。二是促進醫藥(yào)事業的發展。由於采用納米技術,醫生可用納米(mǐ)機器(qì)人直接打通腦血(xuè)栓,清理出心髒動脈(mò)脂肪的沉(chén)積(jī)物,也可通過把(bǎ)多種功能納米機器人注(zhù)入血管內,進行人體全身檢查和治療(liáo),使許多疑難病症得(dé)到好的醫治(zhì)。藥(yào)物也可製成納米(mǐ)尺寸,直接注射到病灶部位,從而大大提高醫(yī)療效果並減(jiǎn)少副作用。三是為新材料的研製開拓了新天地。高分子塑料加入納米(mǐ)材料(liào)就會變得比金剛石(shí)還硬,傳統的可塑材料與納米技術結合會產生材料科學和工程領域的“核(hé)聚變”。芬蘭、美(měi)國在(zài)普(pǔ)通工(gōng)具鋼刃具上加上納米塗(tú)層,其硬度可提(tí)高好幾倍,產品已進入市場;歐美一些發達國家(jiā)都把納米陶瓷刃具作為跨世紀刃具工業革命的目標。德國已對汽車工業所(suǒ)需的主要零部件用納米材料改性,以大幅度提高汽(qì)車的性能和質量。據專家介紹(shào),納米(mǐ)材料技術的(de)應用,不僅將給人(rén)類帶來(lái)數十萬種優異的新材料,而且這些材料在光吸收、催(cuī)化、敏感和磁性等方麵有著奇異特性(xìng),為高(gāo)新技術發展提供了新途徑。如稀土和半導(dǎo)體的(de)熒光材料達到納米尺度後,可以通過顆粒尺(chǐ)度的控製而分別發出紅(hóng)、綠、藍色光,在大屏幕平板顯(xiǎn)示器上用同一種材料就(jiù)能顯示出不同的顏色(sè)。四是加速檢測手段的更新(xīn)改(gǎi)造。納米測量技術是納米科技中一項基(jī)礎(chǔ)性技術,各國都很重視。英國利用納米技術已製成一種可與原子水準(zhǔn)儀相匹敵的測量儀器——納米級表麵光度儀,可檢測出小於1納米的變化,為改進微型芯片、光學和光學纖維產品的生產提供了有利條件。美國(guó)應用納米技術研製出一種1×2.5(mm)的微型超聲波探測器,可通過一導管將其引入人體動脈,而獲取人體動脈血管內部和內壁各種組織(zhī)的高分辨率(lǜ),為診斷、治療疑難病症提供了新的測試手段。

  總之,隨著納(nà)米技術的廣泛(fàn)應用,必將引起加工技術、信息技術、材料技術、分子生物技術及微電子技(jì)術等(děng)領(lǐng)域的(de)革命性變化,也必將對改變物質產品生產方式和人們生活方式產生(shēng)重大的變化。

  納米(mǐ)技(jì)術雖然起步較晚,但發展很快。從80年代起,已有(yǒu)美、日、英(yīng)、德、法及瑞士(shì)等國競相開發。1990年3月,第一(yī)屆國際納米科技大(dà)會在美國召開,宣告了納米科(kē)技時(shí)代的來臨,預示著納米技術將為新的科技革命注入新的(de)內容,而成(chéng)為信息時(shí)代的核心之一(yī)。1995年(nián),美國國防部高級研(yán)究計劃局已將微機電(diàn)係統和專用集成微型儀器視為直接關係經(jīng)濟發展和國(guó)防的高技術而加以重點發展。日本早在90年代(dài)初就投資250億日(rì)元開發納米技(jì)術,用於超微機(jī)械裝置技(jì)術、微型傳感器(qì)及控製電路技術和(hé)檢測評論技術及總(zǒng)係統的研究技術(shù)等。澳大利亞也已將納米技術列為21世紀最優(yōu)先開發的項目(mù)。我國的(de)納米技術發展也較快,1992年10月就將納米材料技術列入國家“攀登計劃”,目前已形成了有相當實力的研究隊伍,建成了(le)一批綜合實力較強的科研基地,並在(zài)不少方麵取得了國際水(shuǐ)平的研究成(chéng)果,如中國科技大(dà)學在國際(jì)上首次用苯熱合成納米氮化镓;北京光電量儀研究中心研製成功的(de)“納米級光(guāng)電綜合測長儀”,在分辨(biàn)率、準確度、最大量程等主要技術(shù)指標方麵(miàn)已達到了(le)國際領先水平。可以預見,納米技術(shù)必將在我國社會主義建(jiàn)設事業中大有(yǒu)作為。

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