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    纳米技术及其应用下的科技产品
    作者:见正文    文章来源:本站综合整理    点击数:    更新时间:2008-6-19

    纳米科学与技术涉及的领域很宽泛,本文主要从纳米电子学、光电子学和磁学,纳米医学和生物学,纳米陶瓷等来介绍。以及简介运用纳米科技和纳米材料在相应领域开发出的部分科技产品,并阐述了纳米科技产业发展的趋势。

    一、纳米科技简介

    纳米材料在近十几年的研究中,领域迅速拓宽,内涵不断扩展。目前,普遍接受的定义为基本单元的颗粒或晶粒尺寸至少在一维上小于100nm,且必须具有与常规材料截然不同的光、电、热、化学或力学性能的一类材料体系。纳米材料的奇异性是由于其构成基本单元的尺寸及其特殊的界面、表面结构所决定的。

    纳米科技的灵感,来自于诺贝尔奖获得者Richard Feyneman 1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲。他以由下而上的方法”(bottom up 出发,提出从单个分子甚至原子开始进行组装,以达到设计要求。他说道,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。并预言,当我们对细微尺寸的物体加以控制的话,将极大得扩充我们获得物性的范围。

    纳米科技是面向尺寸在1~100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及在应用中实现特有功能和智能作用的技术问题,发展纳米尺度的探测和操纵。它从思维方式的概念表明生产和科研的对象将向更小的尺寸、更深的层次发展,将从微米层次深入至纳米层次。纳米技术未来的目标是按照需要,操纵原子、分子构建纳米级的具有一定功能的器件或产品。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。扫描隧道显微镜STM在纳米科技中占有重要的地位,它贯穿到七个分支领域中,以其为分析和加工手段所做的工作占一半以上。

    二、 纳米科技的应用

    在纳米材料中,由于纳米级尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度等物理特征尺寸相当或更小,使得晶体周期性的边界条件被破坏;纳米微粒的表面层附近的原子密度减小;电子的平均自由程很短,而局域性和相干性增强。尺寸下降还使纳米体系包含的原子数大大下降,宏观固定的准连续能带转变为离散的能级。这些导致纳米材料宏观的声、光、电、磁、热、力学等的物理效应与常规材料有所不同,体现为量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观隧道效应等。目前描述纳米材料中的基本物理效应主要是从金属纳米微粒研究基础上发展和建立起来的,要准确把握纳米科技中现象的本质,必须要在理论上实现从连续系统物理学向量子物理学的转变。

    当今科技的发展要求材料的超微化、智能化、元件的高集成、高密度存储和超快传输等特性为纳米科技和纳米材料的应用提供了广阔的空间。美国制定的国家纳米技术倡议”(NNI中所列纳米科学与技术涉及的领域很宽泛,本文从纳米电子学、光电子学和磁学,纳米医学和生物学,纳米陶瓷等来介绍。

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