納米是壹種長度單位,以前稱為毫微米,是 10 的-9 次方米(十億分之壹米)。納米科學與技術,有時簡稱為納米技術,是對結構尺寸在 1 到 100 納米之間的材料的特性和應用的研究。就具體物質而言,人們往往用細如發絲來形容細長的東西,但實際上,人的頭發直徑壹般在 20-50 微米,並不算細。用肉眼看不到的單個細菌,用顯微鏡測量直徑為 5 微米,也不算細。概括地說,1 納米大致相當於 4 個原子的直徑。納米技術主要包括以下四個方面:
⒈納米材料:當材料達到納米尺度時,大約在1-100納米這個空間範圍內,材料的性質會發生突變,出現特殊性能。這種既不同於原有原子、分子組成,也不同於宏觀物質組成的特殊性質的材料,即為納米材料。如果只是尺度達到納米,而沒有特殊性質的材料,也不能稱為納米材料。過去,人們只註意原子、分子或宇宙空間,往往忽略了這壹中間領域,而這壹中間領域實際上在自然界中大量存在,只是以前沒有認識到這壹尺度範圍的性能而已。最早真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家,他們在 20 世紀 70 年代用蒸發法制備出超微離子,並通過對其性能的研究發現:壹種導電、導熱的銅、銀導體進入納米尺度後,就失去了原有的導電性能,既不導電,也不導熱。磁性材料也是如此,比如鈷鐵合金,把它做成 20-30 納米左右的尺寸,把磁疇變成單個磁疇,它的磁性能就比原來高出 1000 倍。80 年代中期,人們正式把這類材料命名為納米材料。
峰值納米動力學,主要是微型機械和微型電機,或總稱為微型機電系統,應用於微型傳感器和執行器用傳動機械、光纖通信系統、特種電子設備、醫療和診斷儀器等。其使用的新工藝類似於集成電器的設計和制造。其特點是零件非常小,蝕刻深度往往需要幾十到幾百微米,而寬度誤差卻非常小。這種工藝還可用於制造超高速離心機的三相電機或陀螺儀等。在研究方面,還可以相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們還沒有真正進入納米尺度,但卻有著巨大的潛在科學價值和經濟價值。
3 納米生物學和納米藥理學,如在雲母表面用納米顆粒度的膠體金固定dna顆粒,在二氧化矽表面做叉指電極測試生物大分子之間的相互作用,磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜、dna的精細結構等。利用納米技術,自組裝方法還可用於將部件或成分放入細胞內,組成新材料。新的藥物,即使是微米級的細粉顆粒,也有壹半左右不溶於水;但如果顆粒為納米級(即超微粒子),則可以溶於水。
宋納米電子學,包括基於量子效應的納米電子器件、納米結構的光學/電學特性、納米電子材料的表征以及原子操縱和原子組裝。當前的電子趨勢要求設備和系統更小、更快、更冷。更冷意味著單個設備的功耗應更小。但是,更小並不是沒有限制的。納米技術是制造者的最後前沿,其影響將是巨大的。
1998年4月,美國總統科技顧問尼爾-萊恩(Neal Lane)博士評論說:"如果有人問我哪個科學和工程領域會對未來產生突破性影響,我會說,啟動名為納米技術大挑戰研究所(Grand Challenges in Nanotechnology Institute)的計劃,將為跨學科研究和教育團隊提供資金,其中包括實現長期目標的中心和網絡。可以實現的壹些潛在突破包括:
將整個國會圖書館壓縮到方糖大小的設備中,這可以通過將每個表面的存儲容量提高1000倍來實現,從而將大型存儲電子設備的存儲容量擴大到幾兆兆字節的水平。從小到大的方法制造材料和產品,即從壹個原子、壹個分子開始制造。這種方法可以節省原材料,減少汙染。生產出比鋼鐵堅固 10 倍、重量只有鋼鐵幾分之壹的材料,從而制造出各種更輕、更省油的陸運、水運和空運工具。用微小的晶體管和存儲芯片將計算機的速度和效率提高數百萬倍,使今天的奔騰處理器已經顯得非常緩慢。利用基因和藥物輸送納米級 mri 控制裝置檢測癌細胞或定位人體組織和器官,清除水和空氣中最微小的汙染物,從而創造更清潔的環境和飲用水。將太陽能電池的能效提高兩倍。
什麽是納米技術?
納米科學技術是研究原子、分子和其他類型的物質在千萬分之壹米(10-8)到十億分之壹米(10-9 m)範圍內的運動和變化;同時,在這個尺度範圍內對原子和分子的操縱和處理也被稱為納米技術。
納米技術研究
創造和制備具有優異性能的納米材料
設計和制備各種納米器件和裝置
檢測和分析納米區域的性能和現象
什麽是納米?
納米是大小或尺寸的計量單位:
千米(103 )→米→厘米→毫米→微米→納米(10-9)
原子大小的四倍,頭發絲的萬分之壹
納米技術研究哪些問題?
生物科學技術、信息科學技術和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(GMOs),它可以治療頑固的疾病,還可以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天下大事,互聯網幾乎改變了人們的生活方式。
納米科學是研究原子、分子等各類物質在千萬分之壹米(10-8米)到十億分之壹米(10-9米)範圍內運動和變化的科學;同時,在這個尺度範圍內對原子、分子的操縱和加工也被稱為納米技術。
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
科學和技術在人類知識的大廈中存在著認識論盲點或裂縫。裂縫的壹邊是以原子和分子為主的微觀世界,另壹邊是以人類活動為主的宏觀世界。這兩個世界之間並沒有直接而簡單的聯系,而是存在壹個過渡區--納米世界。
例如:分子合成≤1.5納米,→活體
微電子技術在0.2微米,
顯微外科只能連接大、小、微血管
≤PM10和PM1.5粒子
50年代,錢老的 "物理力學 "是嘗試連接兩個世界的先驅之壹
圖中顯示的是掃描隧道顯微鏡的尖端被用來攜帶和操縱
銅表面上的48個原子,將它們排成圓形
。來自圓環上原子的某些電子
向外傳播,體積逐漸減小,同時
與同相傳播的電子
發生幹涉,形成幹涉波。
幾十個原子、分子或成千上萬個原子、分子 "組合 "在壹起,既顯示出不同於單個原子和分子的性質,也顯示出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、光度以及染料、顏色和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集成大塊物質時,這些奇特的性質又會消失,就像壹些永遠長不大的孩子壹樣。
了解由少量電子、原子或分子組成的10納米尺度的系統中的新規律,以及如何操縱或組合、檢測和應用這些規律,是納米科學與技術的主要問題。
原子和分子的微觀世界和宏觀世界之間過渡區的新現象和規律
探測納米長度範圍內的物理和化學生物信息的新原理和方法
新概念和理論:強相關、強場、快速處理、微粒-微粒量子系統
應用
新科學還是舊理論的翻版?
歷史上的新科學技術
西漢銅鏡和黑漆鼓
徽墨
漆器
催化劑材料
感光元件和彩色膠片
含有高嶺土顆粒的輪胎
為什麽?不清楚
近十年,計算機與材料設計;檢測技術STM、AFM、SNOM;集成電路與生命科學推動;制備技術發展;理論發展
高強高韌、自修復、智能、可再生→新壹代納米材料
為什麽小尺寸如此重要?
表面效應
小尺寸效應
量子限域效應
研究目標和可能的應用
材料和制備方法:更輕、更強和可設計;長壽命和低維護;具有特殊性能的材料或在納米級水平上以新原理和新結構構建的自然界不存在的材料;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:到 2010 年實現 100 納米線的芯片,以及納米技術目標:
醫學與健康
快速、高效的基因簇測序以及基因診斷和基因治療技術;新的藥物治療方法和藥物 "導彈 "技術;耐用的人體友好型人造組織和器官;視力恢復和聽力恢復裝置;用於疾病早期診斷的納米傳感器系統;
航天與航空
低能耗、抗輻照、高性能計算機;
環境與能源
開發綠色能源和環境處理技術,以減少汙染和恢復受損環境;
孔徑為 1 nm 的納米多孔材料作為催化劑的載體;MCM-41 有序納米孔材料(孔徑為 10-100 nm)用於清除汙垢;納米粒子改性聚合物材料
生物技術和農業
生物活性蛋白質、核糖、核酸等。生物活性蛋白質、核糖、核酸等都是按照預定的尺寸、對稱性和排列方式在納米尺度上制備的。在納米材料和設備中植入生物材料,可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、測定DNA的基因芯片等。
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納米技術 納米是壹種長度單位,最初稱為毫微米,是米的 10 的-9 次方(十億分之壹米)。納米科學與技術,有時簡稱為納米技術,是對結構尺寸在 1 到 100 納米之間的材料的特性和應用的研究。就具體物質而言,人們往往用細如發絲來形容細長的東西,但實際上,人的頭發直徑壹般在 20-50 微米,並不算細。用肉眼看不到的單個細菌,用顯微鏡測量直徑為 5 微米,也不算細。概括地說,1 納米大致相當於 4 個原子的直徑。納米技術主要包括以下四個方面:⒈納米材料:當材料達到納米尺度,大約在1-100納米這個空間範圍內,材料的性能就會發生突變,出現特殊性能。這種既不同於原來組成材料的原子、分子,又不同於宏觀組成材料的特殊性能,即為納米材料。如果只是尺度達到納米,而沒有特殊性質的材料,也不能稱為納米材料。過去,人們只註意原子、分子或宇宙空間,往往忽視了這壹中間領域,而這壹中間領域實際上大量存在於自然界中,只是以前沒有認識到這壹尺度範圍的性能而已。最早真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家,他們在 20 世紀 70 年代用蒸發法制備出超微離子,並通過對其性能的研究發現:壹種導電、導熱的銅、銀導體進入納米尺度後,便失去了原有的導電性能,既不導電,也不導熱。磁性材料也是如此,像鐵鈷合金,把它做成20-30納米左右的尺寸,磁疇變成單疇,它的磁性能比原來高1000倍。80年代中期,人們正式把這種材料命名為納米材料。派納米動力學,主要是微機械和微電機,或總稱為微機電系統,應用於微型傳感器和執行器用傳動機械、光纖通信系統、特種電子設備、醫療和診斷儀器等。它是壹種類似於集成電器設計和制造的新工藝。其特點是零件非常小,蝕刻深度往往需要幾十到幾百微米,而寬度誤差卻非常小。這種工藝還可用於制造超高速離心機的三相電機或陀螺儀等。在研究方面,還可以相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們還沒有真正進入納米尺度,但卻有著巨大的潛在科學價值和經濟價值。3 納米生物學和納米藥理學,如在雲母表面用納米顆粒度膠體金固定 dna 顆粒,在二氧化矽表面用叉指電極做生物大分子間相互作用的測試,磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜,dna 的精細結構等。利用納米技術,自組裝方法還可以將部件或成分放入細胞內,組成新材料。新藥物,即使是微米大小的粉末,大約有壹半不溶於水;但是,如果顆粒是納米級的(即超微粒子),則可以溶解於水。成納米電子學,包括基於量子效應的納米電子學
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什麽是納米技術
納米技術,是壹種研究電子、原子和分子在 0.1 納米到 100 納米尺度內運動規律和特性的全新技術。科學家在研究物質組成的過程中,發現在納米尺度上孤立存在的幾個、幾十個可數的原子或分子,明顯地表現出許多新的特征,並利用這些特征制造具有特定功能的設備的技術,稱為納米技術。納米科學技術是在許多現代先進科學技術的基礎上發展起來的,它是現代科學(混沌物理學、量子力學、介觀物理學、分子生物學)和現代技術(計算機技術、微電子技術和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術)相結合的產物。納米科學與技術反過來又會產生壹系列新的科學與技術,如:納米物理學、納米生物學、納米化學、納米電子學、納米制造技術和納米計量學。擴展資料 納米技術與微電子技術的主要區別 納米技術研究的是控制單個原子和分子來實現器件的特定功能,它是利用電子的波動性來工作的;而微電子技術主要是通過控制電子群來實現其功能,它是利用電子的粒子性來工作的。人們研究和發展納米技術的目的,就是要實現對整個微觀世界的有效控制。1993 年,國際納米技術指導委員會將納米技術分為納米電子學、納米物理學、納米化學、納米生物學、納米制造學和納米計量學等 6 個分支學科。其中,納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎,而納米電子學則是納米技術最重要的內容。百度百科-納米技術
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納米材料是由尺寸小於 100 nm(0.1-100 nm)的超微粒子組成的具有小尺寸效應的零維、壹維、二維和三維材料的總稱。納米是英文 namometer 的音譯,是物理學中的壹種計量單位,1 納米是十億分之壹米;相當於 45 個原子排列的長度。通俗地說,它相當於壹根頭發絲粗細的萬分之壹。與毫米和微米壹樣,納米是壹個尺度概念,沒有物理內涵。當材料達到納米尺度時,大約在 1-100 納米這個空間範圍內,材料的性能就會發生突變,出現特殊性能。這種具有特殊性能的材料既不同於原來的原子和分子組成,也不同於宏觀的材料組成,即納米材料。如果只是尺度達到納米,而沒有特殊性質的材料,也不能稱為納米材料。過去,人們只註意原子、分子或宇宙空間,往往忽略了這壹中間領域,而這壹中間領域實際上大量存在於自然界中,只是以前沒有認識到這壹尺度範圍的性能而已。最早真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家,他們在 20 世紀 70 年代用蒸發法制備出超微離子,並通過對其性能的研究發現:壹種導電、導熱的銅、銀導體進入納米尺度後,便失去了原有的導電性能,既不導電,也不導熱。磁性材料也是如此,如收獲中的鐵、鈷等
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