纳米技术的概述

纳米技术是高度交叉学科,涉及物理、化学、生物学,材料科学的全部范围工程学科。这个词纳米技术被广泛用作指科学和速记技术这个新兴领域。狭义,纳米科学问题的基本认识物理、化学和生物性质在原子和near-atomic鳞片。纳米技术,严格定义,采用控制操纵这些属性创建材料和功能系统具有独特的功能。

与近期工程的努力,自然开发“纳米技术”数十亿年来,采用酶和催化剂组织与精致的精度不同的原子和分子成复杂的微观结构,使生活成为可能。这些自然是由伟大的产品效率和令人印象深刻的功能,如权力收获太阳能矿物质和水转化为活细胞,存储和处理大量的数据使用大数组的神经细胞,并复制完全数以十亿美元计的信息存储在脱氧核糖核酸分子(DNA)。

有两个主要原因定性材料行为的差异在纳米尺度上(通常定义为小于100纳米)。首先,量子力学效应发挥作用非常小的尺寸,导致新的物理和化学。第二,在纳米尺度上一个定义特征是这些结构非常大的表面体积比。这意味着没有原子从表面或界面非常远,原子的行为在这些高能网站对材料的性质有重要影响。例如,a的反应性金属催化剂粒子通常增加明显的大小是reduced-macroscopic黄金是惰性,而在纳米金非常活性和催化甚至融化在一个较低的温度。因此,在纳米尺寸材料特性取决于和改变大小,以及作文和结构。

使用纳米技术的过程,基础工业生产可能会大大偏离了课程紧随其后的是过去的钢铁厂和化学工厂。原材料将来自丰富的碳元素的原子,氢,硅这些将被操纵到精确的配置创建纳米材料表现出正确的属性为每个特定的应用程序。例如,碳原子可以在许多不同的几何图形结合在一起来创建不同的纤维,一个管,分子层,或线,所有的优越的强度重量比另一个碳material-diamond。此外,这些材料加工需要不需要烟囱,耗电工业机械,或密集的人类劳动。相反,它可能是通过完成“增长”的新结构通过某种组合的化学催化剂合成酶或建筑通过基于模式的新技术和纳米材料的自组装成有用的预先确定的设计。纳米技术最终可能允许人们制造几乎任何类型的材料或产品的物理和化学定律。虽然这种可能性似乎遥远,甚至接近大自然的艺术爱好者在节能制造将是革命性的。

更加革命性的将纳米机器的制造和设备纳入微观和宏观尺度系统。再次,自然使得线性和旋转分子制造的汽车。这些生物机器进行肌肉等任务收缩(人类生物体从蛤)和穿梭小包的物质在细胞内,由可回收利用,节能燃料三磷酸腺苷。科学家刚刚开始开发工具来制造运作系统在如此微小的范围内,与大多数基于电子或电磁的进步信息处理和存储系统。节能、可重构和生物系统的自我修复方面只是成为理解。

纳米技术的潜在影响流程、机器和产品预计将是深远的,影响到几乎每一个可以想象信息技术、能源,农业产品,医疗设备,制药,材料制造业。与此同时,电子电路的尺寸半导体继续收缩,以最小特征尺寸达到nanorealm,低于100纳米。同样,磁存储材料形成的基础硬盘驱动器,取得了显著的大内存密度由于纳米结构在nanodimensions利用新的磁效果。后两个区域代表另一个主要趋势,进化的领域的纳米制造技术的关键元素增强的性能。他们是巨大的市场由于信息技术的快速进步。

纳米技术发展的里程碑

有远见的人

讲座在1959年美国物理协会,“有足够的空间在底部,“美国诺贝尔得奖人理查德·p·费因曼向他的听众提出的愿景与极端的小型化能够做些什么。注意的是,他开始他的演讲主祷文已经被写在一根大头针的针头,问道:

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