利用掃描隧道顯微鏡的尖端,原子被壹個個排列成漢字,而漢字的大小只有幾個納米。
什麽是納米?納米是壹種尺寸計量單位:千米(103)→米→厘米→毫米→微米→納米(10-9),是原子大小的4倍,頭發絲粗細的萬分之壹。
生物科學技術、信息科學技術、納米技術是下個世紀科學技術發展的主流。生物科學技術對基因的認識,催生了轉基因生物,可以用來治療頑固的疾病,創造出自然界不存在的生物;信息科學技術讓人們坐在家裏就能了解世界大事,互聯網幾乎改變了人們的生活方式。
納米科學是研究千萬分之壹米(10-8米)到十億分之壹米(10-9米)範圍內的原子、分子和其他類型物質的運動和變化的學科;同時,在這個尺度內對原子和分子的操作也被稱為納米技術。
還原論:將物質運動還原到原子和分子水平。原子理論和量子力學取得了巨大成功。有機合成;分子生物學;轉基因食品、克隆羊;原子光譜和激光;固態電子理論和集成電路;從幾何光學到光纖通信。經典物理學、化學和力學在宏觀世界的偉大成就:計算機和網絡、宇宙飛船、飛機、汽車、機器人等改變了人們的生活方式
科學技術在人類知識大廈中存在著認識論盲點或裂縫。裂縫的壹邊是原子和分子的微觀世界,另壹邊是人類活動的宏觀世界。這兩個世界之間並沒有直接而簡單的聯系,而是存在壹個過渡地帶--納米世界。
例:分子合成≤1.5nm,→體內微電子0.2μm,顯微外科只能連接大、小,微血管≤PM10和PM1.5顆粒。50年來,錢老的 "物理力學 "就是試圖連接兩個世界的先驅之壹。
十個原子、分子,或者成千上萬個原子、分子 "組合 "在壹起,表現出既不同於單個原子、分子的性質,也不同於大物體的性質。這種 "組合 "被稱為 "超分子 "或 "人造分子"。"超分子 "的性質,如熔點、磁性、電容、導電性、光度和染料、顏色、水溶性等都有顯著的變化。當 "超分子 "繼續生長或以通常的方式聚合成大塊物質時,這些奇特的性質又會失去,就像有些孩子真的長不大壹樣。
對新規律的理解,以及如何在由10納米尺度的少量電子、原子或分子組成的系統中操縱或組合、檢測和應用這些規律,是納米科學與技術的主要問題。
材料與制備:更輕、更強、可設計;長壽命、低維護;具有特殊性能的材料或自然界不存在的材料,以新的原理和結構在納米級構建;生物材料和仿生材料;材料破壞過程中納米級損傷的診斷和修復;微電子學和計算機技術:2010 年實現 100 納米線的芯片,納米技術。其目標是:效率提高壹百萬倍的納米結構微處理器;帶寬提高十倍的高頻網絡系統;百萬比特內存(提高壹千倍);集成納米傳感器系統;
快速、高效的基因簇測序和基因診斷及基因治療技術;新的給藥方法和藥物 "導彈 "技術;耐用、對人體友好的人造組織和器官;修復和聽力恢復裝置;用於疾病早期診斷的納米傳感器系統。低能耗、抗輻照、高性能計算機;微型航天器的納米測試、控制和電子裝置;耐熱屏障和耐磨損的納米結構塗層材料。
開發綠色能源和環境治理技術,以減少汙染和恢復受損環境;孔徑為 1 納米的納米多孔材料作為催化劑載體;MCM-41 有序納米多孔材料(孔徑為 10-100 納米)除汙;納米粒子改性聚合物材料。按照預定的尺寸、對稱性和排列方式在納米尺度上制備生物活性蛋白質、核糖、核酸等。在納米材料和設備中植入生物材料,產生具有生物和其他功能的綜合特性。生物仿生化學品和生物可降解材料、動植物基因改良和治療、用於 DNA 測定的基因芯片等。