● 納米科技發(fā)展史 |納米科技發(fā)展史
納米科技大事記
1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制做更小的機(jī)器，最后將變成根據(jù)人類意愿，逐個(gè)地排列原子，制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢(mèng)想。
20世紀(jì)70年代，科學(xué)家開始從不同角度提出有關(guān)納米科技的構(gòu)想，1974年，科學(xué)家唐尼古奇最早使用納米技術(shù)一詞描述精密機(jī)械加工。
1982年，科學(xué)家發(fā)明研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡，揭示了一個(gè)可見(jiàn)的原子、分子世界，對(duì)納米科技發(fā)展產(chǎn)生了積極的促進(jìn)作用。
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)巴爾的摩舉辦，標(biāo)志著納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。
1991年，碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，成為納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主斯莫利教授認(rèn)為，納米碳管將是未來(lái)最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導(dǎo)線、超微開關(guān)以及納米級(jí)電子線路等。
1993年，繼1989年美國(guó)斯坦福大學(xué)搬走原子團(tuán)“寫”下斯坦福大學(xué)英文名字、1990年美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司在鎳表面用36個(gè)氙原子排出“ＩＢＭ”之后，中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如地操縱原子成功寫出“中國(guó)”二字，標(biāo)志著我國(guó)開始在國(guó)際納米科技領(lǐng)域占有一席之地。
1997年，美國(guó)科學(xué)家首次成功地用單電子移動(dòng)單電子，利用這種技術(shù)可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現(xiàn)在提高成千上萬(wàn)倍的量子計(jì)算機(jī)。
1999年，巴西和美國(guó)科學(xué)家在進(jìn)行納米碳管實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個(gè)病毒的重量；此后不久，德國(guó)科學(xué)家研制出能稱量單個(gè)原子重量的秤，打破了美國(guó)和巴西科學(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。
到1999年，納米技術(shù)逐步走向市場(chǎng)，全年納米產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)額達(dá)到500億美元。
近年來(lái)，一些國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地。日本設(shè)立納米材料研究中心，把納米技術(shù)列入新５年科技基本計(jì)劃的研發(fā)重點(diǎn)；德國(guó)專門建立納米技術(shù)研究網(wǎng)；美國(guó)將納米計(jì)劃視為下一次工業(yè)革命的核心，美國(guó)政府部門將納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。
納米科技的意義與發(fā)展過(guò)程
白春禮
1．納米科技的定義
如果將人類所研究的物質(zhì)世界對(duì)象用長(zhǎng)度單位加以描述，我們可以得到人類智力所延伸到的物質(zhì)世界的范圍。目前人類能夠研究的物質(zhì)世界的最大尺度是1025m(約10億光年)，這是我們已觀測(cè)到的宇宙大致范圍。人類所研究的物質(zhì)世界的最小尺度為10-19m(0．1阿米)。
納米科技中的“納米”為10-9m，用符號(hào)表示為nm，是lmm的100萬(wàn)分之一。原子的直徑為0.1-0.3nm。研究小于10-l0m以下的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于原子核物理、粒子物理的范疇。
納米科技是指在納米尺度(1nm到l00nm之間)上研究物質(zhì)(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用，以及利用這些特性的多學(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)的局域性及巨大的表面及界面效應(yīng)使物質(zhì)的很多性能發(fā)生質(zhì)變，呈現(xiàn)出許多既不同于宏觀物體，也不同于單個(gè)孤立原于的奇異現(xiàn)象。納米科技的最終目標(biāo)是直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來(lái)的新穎的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性制造出具有特定功能的產(chǎn)品。
2．納米科技概念的提出與發(fā)展
最早提出納米尺度上科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題的是著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)恩曼。1959年他在一次著名的講演中提出：如果人類能夠在原子／分子的尺度上來(lái)加工材料、制備裝置，我們將有許多激動(dòng)人心的新發(fā)現(xiàn)。他指出，我們需要新型的微型化儀器來(lái)操縱納米結(jié)構(gòu)并測(cè)定其性質(zhì)。那時(shí)，化學(xué)將變成根據(jù)人們的意愿逐個(gè)地準(zhǔn)確放置原子的問(wèn)題。1974年，Taniguchi最早使用納米技術(shù)(nanotechnology)一詞描述精細(xì)機(jī)械加工。20世紀(jì)70年代后期，麻省理工學(xué)院德雷克斯勒教授提倡納米科技的研究，但當(dāng)時(shí)多數(shù)主流科學(xué)家對(duì)此持懷疑態(tài)度。
納米科技的迅速發(fā)展是在80年代末、90年代初。80年代初發(fā)明了費(fèi)恩曼所期望的納米科技研究的重要儀器——掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)等微觀表征和操縱技術(shù)，它們對(duì)納米科技的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。與此同時(shí)，納米尺度上的多學(xué)科交叉展現(xiàn)了巨大的生命力，迅速形成為一個(gè)有廣泛學(xué)科內(nèi)容和潛在應(yīng)用前景的研究領(lǐng)域。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)舉辦《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)技術(shù)——納米科技從此得到科技界的廣泛關(guān)注。
摘自亞洲納米科技網(wǎng)
新觀點(diǎn)：納米技術(shù)發(fā)展可能經(jīng)歷五個(gè)階段
據(jù)日本阿普萊德研究所提供的材料介紹，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)預(yù)測(cè)認(rèn)為，納米技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)經(jīng)歷以下五個(gè)階段：
第一階段的發(fā)展重點(diǎn)是要準(zhǔn)確地控制原子數(shù)量在100個(gè)以下的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)。這需要使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)／制造技術(shù)和現(xiàn)有工廠的設(shè)備和超精密電子裝置。這個(gè)階段的市場(chǎng)規(guī)模約為5億美元。
第二個(gè)階段是生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)。在這個(gè)階段，納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)和納米復(fù)合材料的制造將達(dá)到實(shí)用化水平。其中包括從有機(jī)碳酸鈣中制取的有機(jī)納米材料，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)規(guī)模在50億至200億美元之間。
在第三個(gè)階段，大量制造復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)將成為可能。這要求有高級(jí)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)／制造系統(tǒng)、目標(biāo)設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(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。
納米計(jì)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)規(guī)模將達(dá)到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。
宰貝克斯公司認(rèn)為，雖然納米技術(shù)每個(gè)階段到來(lái)的時(shí)間有很大的不確定性，難以準(zhǔn)確預(yù)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，超越“量子效應(yīng)障礙”的技術(shù)將達(dá)到實(shí)用化水平。
