纳米技术的有关概念

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纳米技术的有关概念
1个回答 分类:综合 2014-10-04

问题解答:

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定义:能操作细小到0.1~100nm物件的一类新发展的高技术.生物芯片和生物传感器等都可归于纳米技术范畴.
纳米技术(nanotechnology)是用单个原子、分子制造物质的科学技术.纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,它是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物,纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术,例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等.
纳米技术(nanotechnology),也称毫微技术,是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用.   1981年扫描隧道显微镜发明后,诞生了一门以0.1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.   纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,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基础.其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容.
概念分类
  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达到极限.现有技术即使发展下去,从理论上讲终将会达到限度,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.
纳米技术包含下列四个主要方面:   
1、纳米材料:当物质到纳米尺度以后,大约是在0.1—100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.   
如果仅仅是尺度达到纳米,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,象铁钴合金,把它做成大约20—30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,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则,而单原子中间是一个原子核,外则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则,对外显示了强大磁性.   
这一特性,主要用于制造微特电机.如果将技术发展到一定的时候,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.   
⒉、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达到纳米数量级.   
3、纳米生物学和纳米药物学,如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子,在二氧化硅表面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),则可溶于水.   
纳米生物学发展到一定技术时,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. 纳米技术是建设者的最后疆界,它的影响将是巨大的.
 
 
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