● 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，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德·費曼預言，人類可以用小的機器制做更小的機器，最后將變成根據(jù)人類意愿，逐個地排列原子，制造產(chǎn)品，這是關于納米技術最早的夢想。
20世紀70年代，科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構想，1974年，科學家唐尼古奇最早使用納米技術一詞描述精密機械加工。
1982年，科學家發(fā)明研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡，揭示了一個可見的原子、分子世界，對納米科技發(fā)展產(chǎn)生了積極的促進作用。
1990年7月，第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦，標志著納米科學技術的正式誕生。
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，強度卻是鋼的10倍，成為納米技術研究的熱點。諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為，納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導線、超微開關以及納米級電子線路等。
1993年，繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文名字、1990年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出“ＩＢＭ”之后，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“中國”二字，標志著我國開始在國際納米科技領域占有一席之地。
1997年，美國科學家首次成功地用單電子移動單電子，利用這種技術可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現(xiàn)在提高成千上萬倍的量子計算機。
1999年，巴西和美國科學家在進行納米碳管實驗時發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當于一個病毒的重量；此后不久，德國科學家研制出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學家聯(lián)合創(chuàng)造的紀錄。
到1999年，納米技術逐步走向市場，全年納米產(chǎn)品的營業(yè)額達到500億美元。
近年來，一些國家紛紛制定相關戰(zhàn)略或者計劃，投入巨資搶占納米技術戰(zhàn)略高地。日本設立納米材料研究中心，把納米技術列入新５年科技基本計劃的研發(fā)重點；德國專門建立納米技術研究網(wǎng)；美國將納米計劃視為下一次工業(yè)革命的核心，美國政府部門將納米科技基礎研究方面的投資從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)世界對象用長度單位加以描述，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，用符號表示為nm，是lmm的100萬分之一。原子的直徑為0.1-0.3nm。研究小于10-l0m以下的原子內(nèi)部結構屬于原子核物理、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科交叉的科學和技術。當物質(zhì)小到1-100nm(10-9--10-7m)時，其量子效應、物質(zhì)的局域性及巨大的表面及界面效應使物質(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，也不同于單個孤立原于的奇異現(xiàn)象。納米科技的最終目標是直接以原子、分子及物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出來的新穎的物理、化學和生物學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和技術問題的是著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德·費恩曼。1959年他在一次著名的講演中提出：如果人類能夠在原子／分子的尺度上來加工材料、制備裝置，我們將有許多激動人心的新發(fā)現(xiàn)。他指出，我們需要新型的微型化儀器來操縱納米結構并測定其性質(zhì)。那時，化學將變成根據(jù)人們的意愿逐個地準確放置原子的問題。1974年，Taniguchi最早使用納米技術(nanotechnology)一詞描述精細機械加工。20世紀70年代后期，麻省理工學院德雷克斯勒教授提倡納米科技的研究，但當時多數(shù)主流科學家對此持懷疑態(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，它們對納米科技的發(fā)展起到了積極的促進作用。與此同時，納米尺度上的多學科交叉展現(xiàn)了巨大的生命力，迅速形成為一個有廣泛學科內(nèi)容和潛在應用前景的研究領域。1990年7月，第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩與第五屆國際掃描隧道顯微學會議同時舉辦《納米技術》與《納米生物學》這兩種國際性專業(yè)期刊也相繼問世。一門嶄新的科學技術——納米科技從此得到科技界的廣泛關注。
摘自亞洲納米科技網(wǎng)
新觀點：納米技術發(fā)展可能經(jīng)歷五個階段
據(jù)日本阿普萊德研究所提供的材料介紹，以研究分子機械而著稱的美國風險企業(yè)宰貝克斯公司的一項預測認為，納米技術的發(fā)展可能會經(jīng)歷以下五個階段：
第一階段的發(fā)展重點是要準確地控制原子數(shù)量在100個以下的納米結構物質(zhì)。這需要使用計算機設計／制造技術和現(xiàn)有工廠的設備和超精密電子裝置。這個階段的市場規(guī)模約為5億美元。
第二個階段是生產(chǎn)納米結構物質(zhì)。在這個階段，納米結構物質(zhì)和納米復合材料的制造將達到實用化水平。其中包括從有機碳酸鈣中制取的有機納米材料，其強度將達到無機單晶材料的3000倍。該階段的市場規(guī)模在50億至200億美元之間。
在第三個階段，大量制造復雜的納米結構物質(zhì)將成為可能。這要求有高級的計算機設計／制造系統(tǒng)、目標設計技術、計算機模擬技術和組裝技術等。該階段的市場規(guī)�？蛇_100億至1000億美元。
納米計算機將在第四個階段中得以實現(xiàn)。這個階段的市場規(guī)模將達到2000億至1萬億美元。
在第五階段里，科學家們將研制出能夠制造動力源與程序自律化的元件和裝置，市場規(guī)模將高達6萬億美元。
宰貝克斯公司認為，雖然納米技術每個階段到來的時間有很大的不確定性，難以準確預測，但在2010年之前，納米技術有可能發(fā)展到第三個階段，超越“量子效應障礙”的技術將達到實用化水平。
