科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系

1、納米科學(xué)與技術(shù)納米科學(xué)與技術(shù)概念的提出 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Feyneman在六十年代曾經(jīng)預(yù)言：如果我們對(duì)物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話，我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性，就會(huì)看到材料的性能產(chǎn)生豐富的變化。他所說的材料就是現(xiàn)在的納米材料。納米 “納米”是長(zhǎng)度單位，1nm=10-9m。 “納米”是英文namometer譯名。另一種說法，“納米”一詞源自拉丁文“NANO”，“矮小”的意思。納米正好處于原子、分子為代表的微觀世界和以人類活動(dòng)空間為代表的宏觀世界的中間地帶，被稱為介觀世界。納米尺度納米技術(shù) 納米技術(shù)納米技術(shù)（nanotechnology）是用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)。納米

2、科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)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)（計(jì)算機(jī)技術(shù)) 理論基礎(chǔ) 納米技術(shù)(nanotechnology），也稱毫微技術(shù)，是研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用的一種技術(shù)。 1981年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后，誕生了一門以0.1到100納米長(zhǎng)度為研究分子世界，它的最終目標(biāo)是直接以原子或分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品。因此，納米技術(shù)其實(shí)就是一種用單個(gè)原子、分子射程物質(zhì)的技術(shù)。納米技術(shù)是一門交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。納米科學(xué)與技術(shù)主要包括：納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米

3、生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)等 。這七個(gè)相對(duì)獨(dú)立又相互滲透的學(xué)科和納米材料、納米器件、納米尺度的檢測(cè)與表征這三個(gè)研究領(lǐng)域。納米材料的制備和研究是整個(gè)納米科技的基礎(chǔ)。其中，納米物理學(xué)和納米化學(xué)是納米技術(shù)的理論基礎(chǔ)，而納米電子學(xué)是納米技術(shù)最重要的內(nèi)容。技術(shù)分類 從迄今為止的研究來看，關(guān)于納米技術(shù)分為三種概念： 第一種，是1986年美國科學(xué)家德雷克斯勒博士在創(chuàng)造的機(jī)器一書中提出的分子納米技術(shù)。根據(jù)這一概念，可以使組合分子的機(jī)器實(shí)用化，從而可以任意組合所有種類的分子，可以制造出任何種類的分子結(jié)構(gòu)。這種概念的納米技術(shù)還未取得重大進(jìn)展。 第二種概念把納米技術(shù)定位為微加工技術(shù)的極限。也就是通過納

4、米精度的加工來人工形成納米大小的結(jié)構(gòu)的技術(shù)。這種納米級(jí)的加工技術(shù)，也使半導(dǎo)體微型化即將達(dá)到極限。現(xiàn)有技術(shù)即使發(fā)展下去，從理論上講終將會(huì)達(dá)到限度，這是因?yàn)椋绻央娐返木€幅逐漸變小，將使構(gòu)成電路的絕緣膜變得極薄，這樣將破壞絕緣效果。此外，還有發(fā)熱和晃動(dòng)等問題。為了解決這些問題，研究人員正在研究新型的納米技術(shù)。 第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來，生物在細(xì)胞和生物膜內(nèi)就存在納米級(jí)的結(jié)構(gòu)。DNA分子計(jì)算機(jī)、細(xì)胞生物計(jì)算機(jī)的開發(fā)，成為納米生物技術(shù)的重要內(nèi)容。 發(fā)展歷史 1993年，第一屆國際納米技術(shù)大會(huì)(INTC)在美國召開，將納米技術(shù)劃分為6大分支：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子

5、學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)，促進(jìn)了納米技術(shù)的發(fā)展。由于該技術(shù)的特殊性，神奇性和廣泛性，吸引了世界各國的許多優(yōu)秀科學(xué)家紛紛為之努力研究。 納米技術(shù)一般指納米級(jí)(0.1一100nm)的材料、設(shè)計(jì)、制造，測(cè)量、控制和產(chǎn)品的技術(shù)。納米技術(shù)主要包括：納米級(jí)測(cè)量技術(shù)：納米級(jí)表層物理力學(xué)性能的檢測(cè)技術(shù)：納米級(jí)加工技術(shù)；納米粒子的制備技術(shù)；納米材料；納米生物學(xué)技術(shù)；納米組裝技術(shù)等。 納米科學(xué)與技術(shù) 納米技術(shù)：將納米尺度的新研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于實(shí)際的方法和途徑。 納米科學(xué)：研究與發(fā)現(xiàn)納米尺度(1100 nm)材料的新行為與新性能。納米材料的分類n 團(tuán)簇p 多達(dá)50個(gè)單元(原子或者反應(yīng)性分子)的集合。團(tuán)簇化合物是指被

6、配體外殼包圍的部分，配體外殼能夠隔離分子。n 膠體p 含11000nm范圍內(nèi)的穩(wěn)定的液相。n 納米晶p 在納米尺度范圍內(nèi)的單晶固體粒子。n 納米結(jié)構(gòu)p 任何納米尺度范圍內(nèi)的固體材料，三維為納米粒子，二位為納米薄膜，一維為納米線(納米管)。n 量子點(diǎn)p 至少在一維尺度上顯示出尺寸量子效應(yīng)的粒子 技術(shù)內(nèi)容 納米技術(shù)包含下列四個(gè)主要方面： 1、納米材料：當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在0.1100納米這個(gè)范圍空間，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。 這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。 如果僅僅是尺度達(dá)到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米

7、材料。 過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個(gè)中間領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認(rèn)識(shí)到這個(gè)尺度范圍的性能。第一個(gè)真正認(rèn)識(shí)到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家，他們?cè)?0世紀(jì)70年代用蒸發(fā)法制備超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn)：一個(gè)導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。磁性材料也是如此，像鐵鈷合金，把它做成大約2030納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。 技術(shù)分類 993年，第一屆國際納米技術(shù)大會(huì)(INTC)在美國召開，將納米技術(shù)劃分為6大分支：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)，促進(jìn)了納米技術(shù)的發(fā)展。由于該技術(shù)的特殊性，神奇性和廣泛性，吸引了世界各國的許多優(yōu)秀科學(xué)家紛紛為之努力研究。 納米技術(shù)一般指納米級(jí)