納米科技簡(jiǎn)稱納米技術(shù),來(lái)源于一個(gè)天才物理學(xué)家的勇敢假想。 1959年,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、被認(rèn)為繼愛因斯坦之后Zui為睿智的理論物理學(xué)家——理查德?費(fèi)曼教授在加州理工大學(xué)發(fā)表了題為《在底部還有很大空間》的演講。在費(fèi)曼看來(lái),人類社會(huì)目前的生產(chǎn)方法總是“從上而下”。露珠為什么能在荷葉上自如轉(zhuǎn)動(dòng)呢？水黽為什么能在水面上自由地行走而不至于沾濕腳？壁虎為什么能飛檐走壁呢……一個(gè)一個(gè)來(lái)自身邊的現(xiàn)象、疑問(wèn),借助于納米科技就能懂得本相。
納米科技的基礎(chǔ)概念。納米科技是指在納米標(biāo)準(zhǔn)之間上研討物質(zhì)（包含原子和分子）的特性和相互作用，以及應(yīng)用這些特征的多學(xué)科交叉的科學(xué)和技術(shù)。。當(dāng)物質(zhì)小到1-100nm(10-9--10-7m)時(shí)，其量子效應(yīng)、物質(zhì)的局域性及宏大的表面及界面效應(yīng)使物質(zhì)的很多性能產(chǎn)生質(zhì)變，浮現(xiàn)出很多既不同于宏觀物體，也不同于單個(gè)孤立原于的奇怪現(xiàn)象。納米科技的終極目的是直接以原子、分子及物質(zhì)在納米標(biāo)準(zhǔn)上表示出來(lái)的新鮮的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征制作出具有特定功效的產(chǎn)品。
它使人類認(rèn)識(shí)和改革物資世界的手腕與才能延長(zhǎng)到了原子和分子。
納米科技的內(nèi)涵。納米科技不是某一學(xué)科的延長(zhǎng)，也不是某一新工藝的產(chǎn)物，而是基本理論學(xué)科與當(dāng)代高技術(shù)的結(jié)晶。它以物理化學(xué)的微觀研究理論為基礎(chǔ)，以當(dāng)代精密儀器和先進(jìn)的剖析技術(shù)為手腕,
?。{米科技概念的提出與發(fā)展
Zui早提出納米尺度上科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題的是有名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德?費(fèi)恩曼。1959年他在一次有名的報(bào)告中提出：假如人類能夠在原子／分子的尺度上來(lái)加工材料、制備裝置，我們將有很多激動(dòng)聽心的新發(fā)明。他指出，我們須要新型的微型化儀器來(lái)把持納米結(jié)構(gòu)并測(cè)定其性質(zhì)。那時(shí)，化學(xué)將變成依據(jù)人們的意愿逐個(gè)地正確放置原子的問(wèn)題。1974年，TaniguchiZui早應(yīng)用納米技術(shù)(nanotechnology)一詞描寫精致機(jī)械加工。20世紀(jì)70年代后期，麻省理工學(xué)院德雷克斯勒教授倡導(dǎo)納米科技的研究，但當(dāng)時(shí)多數(shù)主流科學(xué)家對(duì)此持猜忌態(tài)度。
納米科技的敏捷發(fā)展是在80年代末、90年代初。80年代初發(fā)現(xiàn)了費(fèi)恩曼所期看的納米科技研討的主要儀器——掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)等微觀表征和把持技術(shù)，它們對(duì)納米科技的發(fā)展起到了積極的增進(jìn)作用。與此同時(shí)，納米標(biāo)準(zhǔn)上的多學(xué)科交叉展示了宏大的性命力，敏捷形成為一個(gè)有普遍學(xué)科內(nèi)容和潛在利用遠(yuǎn)景的研究范疇。1990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議在美國(guó)巴爾的摩與第五屆國(guó)際掃描隧道顯微學(xué)會(huì)議同時(shí)舉行《納米技術(shù)》與《納米生物學(xué)》這兩種國(guó)際性專業(yè)期刊也相繼問(wèn)世。一門嶄新的科學(xué)技巧——納米科技從此得到科技界的普遍關(guān)注。
納米技術(shù)發(fā)展可能閱歷五個(gè)階段
據(jù)日本阿普萊德研究所供給的材料先容，以研究分子機(jī)械而著稱的美國(guó)風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)宰貝克斯公司的一項(xiàng)猜測(cè)認(rèn)為，納米技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)閱歷以下五個(gè)階段：
第一階段的發(fā)展重點(diǎn)是要正確地把持原子數(shù)目在100個(gè)以下的納米構(gòu)造物質(zhì)。這須要應(yīng)用盤算機(jī)設(shè)計(jì)／制造技術(shù)和現(xiàn)有工廠的裝備和超精密電子裝置。這個(gè)階段的市場(chǎng)范圍約為5億美元。
第二個(gè)階段是生產(chǎn)納米構(gòu)造物資。在這個(gè)階段，納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)和納米復(fù)合材料的制作將到達(dá)適用化程度。其中包含從有機(jī)碳酸鈣中制取的有機(jī)納米資料，其強(qiáng)度將達(dá)到無(wú)機(jī)單晶材料的3000倍。該階段的市場(chǎng)范圍在50億至200億美元之間。
在第三個(gè)階段，大批制造龐雜的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)將成為可能。這請(qǐng)求有高等的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)／制造系統(tǒng)、目的設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)模仿技術(shù)和組裝技術(shù)等。該階段的市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)100億至1000億美元。
納米盤算機(jī)將在第四個(gè)階段中得以實(shí)現(xiàn)。這個(gè)階段的市場(chǎng)范圍將到達(dá)2000億至1萬(wàn)億美元。
在第五階段里，科學(xué)家們將研制出能夠制造動(dòng)力源與程序自律化的元件和裝置，市場(chǎng)規(guī)模將高達(dá)6萬(wàn)億美元。
宰貝克斯公司以為，固然納米技術(shù)每個(gè)階段到來(lái)的時(shí)光有很大的不斷定性，難以正確猜測(cè)，但在2010年之前，納米技術(shù)有可能發(fā)展到第三個(gè)階段，超出“量子效應(yīng)障礙”的技術(shù)將到達(dá)適用化程度。
納米科技是20世紀(jì)80年代末期剛剛出生并正在突起的新科技，它的基礎(chǔ)內(nèi)涵是在納米尺寸范疇內(nèi)認(rèn)識(shí)和改革自然，通過(guò)直接操作和部署原子、分子發(fā)明新的物資。納米科學(xué)技術(shù)是以很多現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基本的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)（混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué)）和現(xiàn)代技術(shù)（盤算機(jī)技術(shù)、微電子和掃描隧道顯微鏡技術(shù)、核剖析技術(shù)）聯(lián)合的產(chǎn)物，納米科學(xué)技巧又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技術(shù)，例如納電子學(xué)、納米材科學(xué)、納機(jī)械學(xué)等。納米科學(xué)技術(shù)被以為是世紀(jì)之交呈現(xiàn)的一項(xiàng)高科技。
納米科技是21世紀(jì)科技產(chǎn)業(yè)革命的主要內(nèi)容之一，是可以與產(chǎn)業(yè)革命相比較的，它是高度交叉的綜合性學(xué)科，包含物理、化學(xué)、生物學(xué)、資料科學(xué)和電子學(xué)。它不僅包括以察看、剖析和研討為主線的基本學(xué)科，同時(shí)還有以納米工程與加工學(xué)為主線的技巧科學(xué)，所以納米科學(xué)與技術(shù)也是一個(gè)融前沿科學(xué)和高技術(shù)于一體的完全系統(tǒng)。
納米科技重要包括：（1）納米系統(tǒng)物理學(xué)；（2）納米化學(xué)；（3）納米材料學(xué)；（4）納米生物學(xué)；（5）納米電子學(xué)；（6）納米加工學(xué)；（7）納米力學(xué)。這7個(gè)部分是相對(duì)獨(dú)立的。
米科學(xué)所研究的范疇是人類過(guò)往從未涉及的非宏觀、非微觀的中間領(lǐng)域，從而開拓人類認(rèn)識(shí)世界的新層次，也使人們改革自然的才能直接延長(zhǎng)到分子、原子程度，這標(biāo)記著人類的科學(xué)技術(shù)進(jìn)進(jìn)一個(gè)新時(shí)代，即納米科技時(shí)期。
納米新科技出生才幾年，就在幾個(gè)重要的方面有了如下的重要進(jìn)展：
（1）美國(guó)商用機(jī)器公司（IBM）兩名科學(xué)家應(yīng)用掃描隧道電子顯微鏡（STM）直接操作原子，勝利地在鎳（Ni）基板上，依照自己的意志部署原子組合成“IBM”字樣。日本科學(xué)家已勝利地將硅原子堆成一個(gè)“金字塔”，首次實(shí)現(xiàn)了原子三維空間立體搬遷。1991年IBM的科學(xué)家還制造了超快的氙原子開關(guān)。專家預(yù)計(jì)，這一突破性的納米新科技研究工作將可能使美國(guó)國(guó)會(huì)圖書館的全體躲書儲(chǔ)存在一個(gè)直徑僅為0.3cm的硅片上。據(jù)英國(guó)《科學(xué)與共同政策》雜志報(bào)道，科學(xué)家們Zui近制造出一種尺寸只有4nm的龐雜分子，具有“開”和“關(guān)”的特征，可由激光計(jì)算機(jī)供給可能的技術(shù)保證。
（2）德國(guó)薩爾大學(xué)格萊德和美國(guó)阿貢國(guó)家試驗(yàn)室席格先后研究勝利納米陶瓷氟化鈣和二氧化鈦，在室溫下顯示良好的韌性，在180℃經(jīng)曲折并不發(fā)生裂紋，這一突破性進(jìn)展，使這些為陶瓷增韌斗爭(zhēng)將近一個(gè)世紀(jì)的材料科學(xué)家看到盼望。英國(guó)有名材料科學(xué)家卡恩在Nature雜志上撰文說(shuō)：“納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略道路。”
?。?）納米生物學(xué)在90年代出露頭角，面向21世紀(jì)，它的發(fā)展前程方興未艾。納米生物學(xué)在納米尺度上認(rèn)識(shí)生物大分子的精致結(jié)構(gòu)及其功能的接洽，雙目顯微鏡，并在此基礎(chǔ)上按自己的意愿進(jìn)行裁剪和嫁接，制作具有特別功效的生物大分子，這使性命科學(xué)的研究上了一個(gè)新的臺(tái)階，勢(shì)必在解決人類發(fā)展的一系列重大問(wèn)題上起到十分主要的作用。納米科技使基因工程變得更加可控，人們可依據(jù)自己的須要，制造多種多樣的生物“產(chǎn)品”，農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)也可能因此產(chǎn)生深入變更，人類的食品構(gòu)造也將隨之產(chǎn)生變更，用納米生物工程、化學(xué)工程合成的“食品”將極大豐盛食品的數(shù)目和種類，納米科技的呈現(xiàn)很可能為解決由于人口敏捷增加所面臨刻不容緩的問(wèn)題供給新道路。
?。?）在醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域，納米技術(shù)也有著普遍的利用遠(yuǎn)景。如用納米技術(shù)制造的微型機(jī)器人，可讓它安全地進(jìn)進(jìn)人體內(nèi)對(duì)健康狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，必要時(shí)還可用它直接進(jìn)行治療；用納米技術(shù)制造的“芯片試驗(yàn)室”可對(duì)血液和病毒進(jìn)行檢測(cè)，幾分鐘即可獲得檢測(cè)成果；科學(xué)家還可以用納米材料開發(fā)出一種新型藥物輸送體系，這種輸送體系是由一種內(nèi)含藥物的納米球組成的，這種納米球外面有一種維護(hù)性涂層，可在血液中循環(huán)而不會(huì)受到人體免疫體系的攻擊，假如使其具備辨認(rèn)癌細(xì)胞的才能，它就可直接將藥物送到癌變部位，而不會(huì)對(duì)健康組織造成侵害。
1999年8月20日《美國(guó)貿(mào)易周刊》在展看21世紀(jì)可能有突破性進(jìn)展的領(lǐng)域時(shí)，對(duì)性命科學(xué)和生物技術(shù)、納米科學(xué)和納米技術(shù)及從外星球上索取能源進(jìn)行了猜測(cè)和評(píng)價(jià)，并指出這是人類跨入21世紀(jì)面臨的新的挑釁和機(jī)會(huì)。諾貝爾獎(jiǎng)獲得者羅雷爾也曾說(shuō)過(guò)：70年代看重微米的國(guó)家如今都成為發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)在器重納米技術(shù)的國(guó)度很可能成為下一世紀(jì)先進(jìn)的國(guó)家。挑釁嚴(yán)格，機(jī)會(huì)難得，我們必需加倍器重納米科技的研究，注意納米技術(shù)與其它領(lǐng)域的交叉，加速知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，為21世紀(jì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的起飛奠定雄厚的基礎(chǔ)。
納米科技現(xiàn)在已經(jīng)包括納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米化學(xué)等學(xué)科。從包括微電子等在內(nèi)的微米科技到納米科技，人類正越來(lái)越向微觀世界深刻，人們認(rèn)識(shí)、改造微觀世界的水平進(jìn)步到前所未有的高度。我國(guó)著名科學(xué)家錢學(xué)森也曾指出，納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)是下一階段科技發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)，會(huì)是一次技術(shù)革命，從而將引起２１世紀(jì)又一次產(chǎn)業(yè)革命。
人類正在靜靜地進(jìn)進(jìn)一個(gè)嶄新的科技時(shí)期——納米科技時(shí)期。
納米科技的現(xiàn)狀與展看
科學(xué)界廣泛以為，納米技術(shù)是21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)增加的一臺(tái)重要的動(dòng)員機(jī)，其作用可使微電子學(xué)在20世紀(jì)后半葉對(duì)世界的影響相形見絀，納米技術(shù)將給醫(yī)學(xué)、制造業(yè)、材料和信息通訊等行業(yè)帶來(lái)革命性的變更。因此，近幾年來(lái)，納米科技受到了世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)度的極大青睞，并引發(fā)了越來(lái)越劇烈的競(jìng)爭(zhēng)。 一、各國(guó)競(jìng)相出臺(tái)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略和籌劃 由于納米技術(shù)對(duì)國(guó)家未來(lái)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展及國(guó)防安全具有重要意義，世界各國(guó)(地域)紛紜將納米技術(shù)的研發(fā)作為21世紀(jì)技術(shù)創(chuàng)新的重要驅(qū)動(dòng)器，相繼制訂了發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，以領(lǐng)導(dǎo)和推動(dòng)本國(guó)納米科技的發(fā)展。目前，世界上已有50多個(gè)國(guó)家制訂了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)方案。發(fā)達(dá)國(guó)度和地域雄心勃勃 眾所周知，為了搶占納米科技的先機(jī)，美國(guó)早在2000年就率先制訂了國(guó)家級(jí)的納米技術(shù)規(guī)劃(NNI)，其主旨是整合聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)的力氣，增強(qiáng)其在開展納米尺度的科學(xué)、工程和技術(shù)開發(fā)工作方面的和諧。2003年11月，美國(guó)國(guó)會(huì)又通過(guò)了《21世紀(jì)納米技術(shù)研究開發(fā)法案》，這標(biāo)記著納米技術(shù)已成為聯(lián)邦的重大研發(fā)方案，從基礎(chǔ)研究、利用研究到研究中心、基礎(chǔ)設(shè)施的樹立以及人才的培育等全面展開。 曰本政府也將納米技術(shù)視為“曰本經(jīng)濟(jì)復(fù)興”的要害。歐盟在2002～2007年實(shí)行的第六個(gè)框架打算也對(duì)納米技術(shù)給予了空前的器重。該打算將納米技術(shù)作為一個(gè)Zui優(yōu)先的范疇，有13億歐元專門用于納米技術(shù)和納米科學(xué)、以知識(shí)為基礎(chǔ)的多功效資料、新生產(chǎn)工藝和裝備等方面的研究。
新興產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)體瞄準(zhǔn)先機(jī) 意識(shí)到納米技術(shù)將會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)宏大的影響，韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等新興產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)體，為了堅(jiān)持競(jìng)爭(zhēng)上風(fēng)，也紛紜制定納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。 綜合國(guó)力和科技實(shí)力較強(qiáng)的發(fā)展中國(guó)家為了迎頭遇上發(fā)達(dá)國(guó)家納米科技發(fā)展的勢(shì)頭，也制定了自己的納米科技發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)政府在2001年7月就宣布了《國(guó)家納米科技發(fā)展綱領(lǐng)》，并先后樹立了國(guó)家納米科技領(lǐng)導(dǎo)和諧委員會(huì)、國(guó)家納米科學(xué)中心和納米技術(shù)專門委員會(huì)。 納米科技已在國(guó)際間形成研發(fā)高潮，現(xiàn)在無(wú)論是充裕的產(chǎn)業(yè)化大國(guó)還是盼望富饒的工業(yè)化中國(guó)家，都在對(duì)納米科學(xué)、技術(shù)與工程投入巨額資金，而且投資迅速增長(zhǎng)。據(jù)歐盟2004年5月的一份報(bào)告稱，在過(guò)往10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增添到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術(shù)研究資金估量為20億歐元。這闡明，全球?qū){米技術(shù)研發(fā)的年投資已達(dá)50億歐元。
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