“納米”是指什么而言的

【專家解說】：納米 納米尺寸或大小度量單位,米十億分之(千米→米→厘米→毫米→微米→納米), 4倍原子大小萬分之頭發(fā)粗細(xì)納米技術(shù)指制造體積超過數(shù)百納米物體其寬度相當(dāng)于幾十原子聚集起 納米科技及其研究?jī)?nèi)容 納米科學(xué)技術(shù)研究千萬分之米(10-8)億分之米(10-9米)內(nèi)原子、分子和其類型物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變化學(xué)問;同時(shí)尺度范圍內(nèi)對(duì)原子、分子進(jìn)行操縱和加工又被稱納米技術(shù) 用掃描隧道顯微鏡針尖 原子地排列成漢字 漢字大小只有幾納米納米科技研究?jī)?nèi)容包括: 創(chuàng)造和制備優(yōu)異性能納米材料設(shè)計(jì)、制備各種納米器件和裝置探測(cè)和分析納米區(qū)域性質(zhì)和現(xiàn)象 納米科技研究目標(biāo)和能應(yīng)用 材料和制備:更輕、更強(qiáng)和設(shè)計(jì);長(zhǎng)壽命和低維修費(fèi);新原理和新結(jié)構(gòu)納米層次上構(gòu)筑特定性質(zhì)材料或自界存材料;生物材料和仿生材料;材料破壞過程納米級(jí)損傷診斷和修復(fù); 微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù):2010年實(shí)現(xiàn)線條100nm芯片納米技術(shù)目標(biāo):納米結(jié)構(gòu)微處理器效率提高百萬倍;10倍帶寬高頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);兆兆比特存儲(chǔ)器(提高1000倍);集成納米傳感器系統(tǒng); 醫(yī)學(xué)與健康 快速、高效基因團(tuán)測(cè)序和基因診斷和基因治療技術(shù);用藥新方法和藥物導(dǎo)彈技術(shù);耐用人體友好人工組織和器官;復(fù)明和復(fù)聰器件;疾病早期診斷納米傳感器系統(tǒng) 航天和航空 低能耗、抗輻照、高性能計(jì)算機(jī);微型航天器用納米測(cè)試、控制和電子設(shè)備;抗熱障、耐磨損納米結(jié)構(gòu)涂層材料 環(huán)境和能源 發(fā)展綠色能源和環(huán)境處理技術(shù)減少污染和恢復(fù)被破壞環(huán)境; 孔徑1nm納孔材料作催化劑載體;MCM-41有序納孔材料(孔徑10-100nm)用來祛除污物;納米顆粒修飾高分子材料 生物技術(shù)和農(nóng)業(yè) 納米尺度上按照預(yù)定大小、對(duì)稱性和排列來制備具有生物活性蛋白質(zhì)、核糖、核酸等納米材料和器件植入生物材料產(chǎn)生具有生物功能和其功能綜合性能生物仿生化學(xué)藥品和生物降解材料動(dòng)植物基因改善和治療測(cè)定DNA基因芯片等 納 米 技 術(shù) 簡(jiǎn) 介 納米(nanometer):長(zhǎng)度單位種1納米=10-9米即十億分之米大約相當(dāng)于頭發(fā)粗細(xì)八萬分之nanometer"源自拉丁文意思"矮小"納米確微乎其微而納米構(gòu)建世界卻神奇而宏大21世紀(jì)信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)和納米科學(xué)技術(shù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展主流人們普遍認(rèn)納米技術(shù)信息和生命科學(xué)技術(shù)能夠進(jìn)步發(fā)展共同基礎(chǔ)納米技術(shù)所帶動(dòng)技術(shù)革命及其對(duì)人類影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電子技術(shù) 納米技術(shù):于細(xì)微之處顯神奇 納米技術(shù)納米尺度內(nèi)通過對(duì)物質(zhì)反應(yīng)、傳輸和轉(zhuǎn)變控制來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造新材料、器件和充分利用們特殊性能并且探索納米尺度內(nèi)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)新現(xiàn)象和新規(guī)律由于納米正好處于原子、分子代表微觀世界和人類活動(dòng)空間代表宏觀世界間地帶被稱納米世界也物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)及信息科學(xué)發(fā)展新領(lǐng)地納米材料包含了若干原子、分子使得人們?cè)訉用嫔线M(jìn)行材料和器件設(shè)計(jì)和制備幾十原子、分子或成千原子、分子"組合"起時(shí)表現(xiàn)出既同于單原子、分子性質(zhì)也同于大塊物體性質(zhì)種"組合"被稱"超分子"或"人工分子""超分子"性質(zhì)熔點(diǎn)、磁性、電容性、導(dǎo)電性、發(fā)光性和顏色及水溶性都有重大變化當(dāng)"超分子"繼續(xù)長(zhǎng)大或通常方式聚集成大塊材料時(shí)奇特性質(zhì)又會(huì)失去通俗來說納米材料方面被當(dāng)作種"超分子"充分地展現(xiàn)出量子效應(yīng);而另方面也被當(dāng)作種非常小"宏觀物質(zhì)"至于表現(xiàn)出前所未有特性同時(shí) 許多化學(xué)和生物反應(yīng)過程也發(fā)生納米尺度層面上因此探測(cè)納米尺度內(nèi)物理、化學(xué)和生物性質(zhì)變化加深對(duì)生命科學(xué)理解對(duì)由數(shù)量多電子、原子或分子組成體系新規(guī)律認(rèn)識(shí)和何操縱或組合們當(dāng)今納米科學(xué)技術(shù)主要問題之當(dāng)前納米技術(shù)研究和應(yīng)用主要材料和制備、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)學(xué)與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)等方面 納米材料:材料科學(xué)領(lǐng)域前沿 納米科技發(fā)展納米材料前導(dǎo)因納米材料集體現(xiàn)了小尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、高集成度和強(qiáng)相互作用及高比表面積等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)其應(yīng)該指出納米材料量子力學(xué)效應(yīng)工程化或技術(shù)化好場(chǎng)合之能會(huì)產(chǎn)生全新物理、化學(xué)現(xiàn)象現(xiàn)用物理、化學(xué)及生物學(xué)方法制備出只包含幾百或兒千原子、分子 "顆粒"些"顆粒"尺寸只有幾納米們?nèi)菀着c外界氣體、流體甚至固體原子發(fā)生反應(yīng)也說十分活潑實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)金屬銅或鋁做成幾納米顆粒遇空氣會(huì)燃燒發(fā)生爆炸有人認(rèn)用納米顆粒粉體做成火箭固體燃料會(huì)有更大推力另外用納米金屬顆粒粉體做催化劑加快化學(xué)反應(yīng)過程大大地提高化工合成產(chǎn)率 把金屬納米材料顆粒粉體制成塊狀金屬材料會(huì)變得十分結(jié)實(shí)強(qiáng)度比普通金屬高十幾倍同時(shí)又像橡膠樣富于彈性人們幻想有天會(huì)使用樣納米鋼材或納米鋁材制造出汽車、飛機(jī)或輪船使們重量減少原來1/10僅此汽車或飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)由具有塑性納米陶瓷材料制成更高溫度下運(yùn)作汽車跑得更快飛機(jī)飛得更高 氧化物納米顆粒大本領(lǐng)電場(chǎng)作用下或光照射下迅速改變顏色平常人們戴變色鏡變色速度較慢用納米材料做成變色鏡樣了變色速度快用做士兵防護(hù)激光鏡再好過了用納米氧化物材料做成廣告板電、光作用下會(huì)變得更加絢麗多彩 半導(dǎo)體納米材料大用處發(fā)出各種顏色光做成超小型激光光源還吸收太陽光光能把們直接變成電能種技術(shù)旦實(shí)現(xiàn)太陽能汽車、太陽能住宅會(huì)成現(xiàn)實(shí)利用特種半導(dǎo)體納米材料使海水淡化已得應(yīng)用;半導(dǎo)體納米材料做成各種傳感器靈敏地檢測(cè)溫度、濕度和大氣成分變化汽車尾氣和大氣環(huán)境保護(hù)士已得應(yīng)用 目前科學(xué)家正致力于研究碳納米管材料種非常獨(dú)特材料石墨層或若干層碳原子卷曲而成籠狀"纖維"內(nèi)部空外部直徑只有幾幾十納米種材料密度鋼1/6而強(qiáng)度卻鋼l00倍用樣輕而柔軟又非常結(jié)實(shí)材料做防彈背心好過用碳納米管作繩索惟從月球上掛地球表面而被自身重量所拉斷繩索用做成地球月球乘人電梯人們?cè)虑蚨ň尤菀琢思{米管細(xì)尖極易發(fā)射電子用于做電子槍做成幾厘米厚壁掛式電視屏電視制造業(yè)新方向 利用納米技術(shù)還新原理和新結(jié)構(gòu)納米層次上構(gòu)筑特定性質(zhì)材料或自界存材料制作生物材料和仿生材料并能材料破壞過程進(jìn)行納米級(jí)損傷診斷和修復(fù) 納米器件:給信息技術(shù)帶來革命 納米科技另主要研究領(lǐng)域設(shè)計(jì)、制備新型納米結(jié)構(gòu)和納米器件像30年前微電子器件取代真空電子管器件給信息技術(shù)帶來革命樣納米結(jié)構(gòu)再次給信息技術(shù)帶來革命 把自由運(yùn)動(dòng)電子囚禁小納米顆粒內(nèi)或者根非常細(xì)短金屬線內(nèi)線寬度只有幾納米會(huì)發(fā)生十分奇妙事情由于顆粒內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)受限制原來費(fèi)米動(dòng)量下連續(xù)具有任意動(dòng)量電子狀態(tài)變成只能具有某動(dòng)量值也電子動(dòng)量或能量被量子化了自由電子能量量子化直接結(jié)表現(xiàn):當(dāng)金屬顆粒兩端加上合適電壓金屬顆粒導(dǎo)電;而電壓合適時(shí)金屬顆粒導(dǎo)電樣來原來宏觀世界內(nèi)奉經(jīng)典歐姆定律納米世界內(nèi)再成立了還有種奇怪現(xiàn)象當(dāng)金屬顆粒具有了負(fù)電性庫侖力足排斥下電子從外電路進(jìn)入金屬顆粒內(nèi)從而切斷了電流連續(xù)性使得人們想否發(fā)展用電子來控制電子器件即所謂單電子器件單電子器件尺寸小把們集成起來做成電腦芯片電腦容量和計(jì)算速度知要提高多少倍而事情人們想像簡(jiǎn)單實(shí)際上被囚禁電子"老實(shí)"按照量子力學(xué)規(guī)律有時(shí)穿過"監(jiān)獄""墻壁"逃逸出來會(huì)使芯片動(dòng)作控制同時(shí)還需要新設(shè)計(jì)使單電子器件變成集成電路所盡管電子器件已經(jīng)實(shí)驗(yàn)室里得實(shí)現(xiàn)真要用工業(yè)上還需要時(shí)間 被囚禁小尺寸內(nèi)電子另種貢獻(xiàn)會(huì)使材料發(fā)出強(qiáng)光"量子點(diǎn)列激光器"或"級(jí)聯(lián)激光器"尺寸極小發(fā)光強(qiáng)度高用低電壓驅(qū)動(dòng)們發(fā)生藍(lán)光或綠光用來讀寫光盤使光盤存貯密度提高幾倍用"囚禁"原子小顆粒量子點(diǎn)來存貯數(shù)據(jù)制成量子磁盤存貯度提高成千上萬倍會(huì)給信息存貯技術(shù)帶來場(chǎng)革命 納米加工:有待人類顯身手 了研究納米科學(xué)和應(yīng)用納米科學(xué)研究成首先要能按照人們意愿納米尺度世界自由地剪裁、安排材料技術(shù)被稱納米加工技術(shù)實(shí)際上方面納米加工技術(shù)納米材料重要基礎(chǔ)另方面納米加工技術(shù)包含了許多人們尚未認(rèn)識(shí)清楚納米科學(xué)問題比說粗細(xì)幾納米孔或線里原子擴(kuò)散與宏觀世界里擴(kuò)散大樣般而言原子運(yùn)動(dòng)自由程幾微米此長(zhǎng)度上原子發(fā)生碰撞進(jìn)行熱擴(kuò)散器壁作用忽略計(jì)納米孔或線內(nèi)原子擴(kuò)散主要靠與孔壁碰撞來完成再舉例子般認(rèn)物體之間相互運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力主要來源于物體表面平整性即物體表面越光滑們之間摩擦力越小而納米材料表面越小相互之間距離近至于兩塊材料表面上原子會(huì)發(fā)生化學(xué)鍵合而產(chǎn)生對(duì)相互運(yùn)動(dòng)阻力因此納米世界里所有加工都必須原子尺寸層面上考慮納米加工技術(shù)使同材質(zhì)材料集成起具有芯片功能又探測(cè)電磁波、光波(包括見光、紅外線、紫外線等)信號(hào)同時(shí)還能完成電腦命令集成器件安裝衛(wèi)星上使衛(wèi)星重量大大地減小更容易發(fā)射成本也更低當(dāng)前人們已經(jīng)考慮用"小鳥"衛(wèi)星部分地代替現(xiàn)有衛(wèi)星系統(tǒng)