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納米技術(shù)有什么特點？

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一、納米技術(shù)

納米技術(shù)（英語：Nanotechnology）是一門應(yīng)用科學(xué)，其目的在于研究于奈米規(guī)模時，物質(zhì)和設(shè)備的設(shè)計方法、組成、特性以及應(yīng)用。奈米科技是許多如生物、物理、化學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域在技術(shù)上的次級分類，美國國家奈米科技啟動計劃（英語：National Nanotechnology Initiative）將其定義為「1至100奈米尺寸尤其是現(xiàn)存科技在奈米規(guī)模時的延伸」。奈米科技的世界為原子、分子、高分子、量子點集合，并且被表面效應(yīng)所掌控，如范德瓦耳斯力、氫鍵、電荷、離子鍵、共價鍵、疏水性、親水性和量子穿隧效應(yīng)等，而慣性和湍流等巨觀效應(yīng)則小得可以被忽略掉。舉個例子，當(dāng)表面積對體積的比例劇烈地增大時，開起了如催化學(xué)等以表面為主的科學(xué)新的可能性。

微小性的持續(xù)探究使得新的工具誕生，如原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡等。結(jié)合如電子束微影之類的精確程序，這些設(shè)備將使我們可以精密地運作并生成奈米結(jié)構(gòu)。奈米材質(zhì)，不論是由上至下制成（將塊材縮至奈米尺度，主要方法是從塊材開始通過切割、蝕刻、研磨等辦法得到盡可能小的形狀（比如超精度加工，難度在于得到的微小結(jié)構(gòu)必須精確）。或由下至上制成(由一顆顆原子或分子來組成較大的結(jié)構(gòu)，主要辦法有化學(xué)合成，自組裝和定點組裝（positional assembly）。難度在于宏觀上要達到高效穩(wěn)定的質(zhì)量，都不只是進一步的微小化而已。物體內(nèi)電子的能量量子化也開始對材質(zhì)的性質(zhì)有影響，稱為量子尺度效應(yīng)，描述物質(zhì)內(nèi)電子在尺度劇減后的物理性質(zhì)。這一效應(yīng)不是因為尺度由巨觀變成微觀而產(chǎn)生的，但它確實在奈米尺度時占了很重要的地位。

納米科技的神奇之處在于物質(zhì)在納米尺度下所擁有的量子和表面現(xiàn)象，因此可以有許多重要的是應(yīng)用，也可以制造許多有趣的材質(zhì)。

二、納米特性

隨著尺寸的減小，一系列的物理現(xiàn)象顯現(xiàn)出來。這其中包括統(tǒng)計力學(xué)效應(yīng)和量子力學(xué)效應(yīng)。并且，同宏觀系統(tǒng)相比，許多物理性質(zhì)會改變。一個典型的例子是材料的表面體積比。納米技術(shù)可以視作在傳統(tǒng)學(xué)科上對這些性質(zhì)詳盡描述的發(fā)展。進一步講，傳統(tǒng)的學(xué)科可以被重新理解為納米技術(shù)的具體應(yīng)用。這種想法和概念上的互動對這個領(lǐng)域的發(fā)展起到了推動作用。廣義上講，納米技術(shù)是科學(xué)和技術(shù)在理解和制造新材料新器械方向上的推演和應(yīng)用。這些新材料和技術(shù)大體上就是物理性質(zhì)在微尺度上的應(yīng)用。

和這些系統(tǒng)的定性研究相關(guān)的領(lǐng)域是物理、化學(xué)和生物，以及機械工程和電子工程。但是，由于納米科技的多學(xué)科和學(xué)科交叉的特性，物理化學(xué)、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程的學(xué)科也被視作納米技術(shù)重要和不可缺少的組成部分。納米工程師們住眼觀新材料的設(shè)計，合成，定性描述和應(yīng)用。例如在分子結(jié)構(gòu)上的聚合物制造，在表面科學(xué)基礎(chǔ)上的計算機芯片分布設(shè)計，都是納米科技在當(dāng)代的應(yīng)用例子。在納米科技中，膠狀懸浮也有很重要的地位。

材料在納米尺度下會突然顯現(xiàn)出與它們在宏觀情況下很不相同的特性，這樣可以使一些獨特的應(yīng)用成為可能。例如，不透明的物質(zhì)變?yōu)橥该鳎ㄣ~）；惰性材料變成催化劑（鉑）；穩(wěn)定的材料變得易燃（鋁）；在室溫下的固體變成液體（金）；絕緣體變成導(dǎo)體（硅）。物質(zhì)在納米尺度的獨特量子和表面現(xiàn)象造就了納米科技的許多分支。

三、技術(shù)應(yīng)用

納米科技實際上涵蓋了一切在納米范圍的物理、化學(xué)的技術(shù)和工藝，說它包羅萬象也不算過分。不過現(xiàn)在坊間多在炒作概念，很多都局限于實驗室的理論階段，比較現(xiàn)實的是機械方面的潤滑劑，化工方面的催化劑，還有醫(yī)學(xué)方面的定點超效藥劑。

四、發(fā)展趨勢

高級納米技術(shù)，有時被稱為分子制造，用于描述分子尺度上的納米工程系統(tǒng)（納米機器）。無數(shù)例子證明，億萬年的進化能夠產(chǎn)生復(fù)雜的、隨機優(yōu)化的生物機器。在納米領(lǐng)域中，我們希望使用仿生學(xué)的方法找到制造納米機器的捷徑。然而，K Eric Drexler（英語：K Eric Drexler）和其他研究者提出：高級納米技術(shù)雖然最初會使用仿生學(xué)輔助手段，最終可能會建立在機械工程的原理上。

在2005年8月，50名來自不同領(lǐng)域的國際專家被納米技術(shù)責(zé)任中心（Center for Responsible Nanotechnology）組織起來研究分子納米技術(shù)的社會內(nèi)涵。

為了決定分子納米科技的發(fā)展道路，Battelle Memorial Institute（英語：Battelle）和Foresight Institute（英語：Foresight Institute）正在領(lǐng)導(dǎo)制定一個基礎(chǔ)廣泛的發(fā)展規(guī)劃項目。預(yù)計2007年早些時候完成。

設(shè)計和制造和自然細胞甚至器官相仿的人工組織是具有潛在可能的。

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