當前位置:才華齋>範例>工作計劃>

奈米技術的未來展望

工作計劃 閱讀(2.68W)

一:奈米科技的起源:

奈米技術的未來展望

奈米是長度度量單位,一奈米為十億分之一米。奈米科技這一初始概念是已故美國著名物理學家、諾貝爾物理學獎得主費恩曼(R.Feynman)於1959年在美國加州理工學院作題為“在低部還有很大空間”的講演中提出的。費恩曼指出:如果人類能夠在原子或分子尺度上來加工材料、製備裝置,則將會有許多激動人心的新發現。他還強調:人們需要新型的微型化儀器來操縱奈米結構並測定其性質。費恩曼憧憬說:試想,如果有一天,人們可以按自己的意志來安排一個個原子,將會產生怎樣的奇怪現象。

與所有的天才假想一樣,費恩曼的科學思想起初並未被接受。然而科技的迅猛發展很快證明了費恩曼是正確的。繼費恩曼之後,許多科學家又盡情發揮想像力,從不同角度繼續編織奈米技術的神奇夢想。

奈米科技的迅速發展是在1980年代末1990年代初。1980年代初,賓尼希(C.Binnig)和羅雷爾(H.Rohrer)等人發明了費恩曼所期望的奈米科技研究的重要儀器--掃描隧穿顯微鏡(scanning tunneling microscopy,STM)。STM不僅以極高的解析度揭示出了“可見”的原子、分子微觀世界,同時也為操縱原子、分子提供了有力工具,從而為人類進入奈米世界打開了一扇更加寬廣的大門。

與此同時,奈米尺度上的多學科交叉迅速形成了一個有廣泛學科內容和潛在應用前景的研究領域。1990年,奈米技術獲得了重大突破。美國IBM公司阿爾馬登研究中心(Almaden Research Center)的科學家使用STM把35個氙原子移動到各自的位置,組成了“IBM”三個字母,這三個字母加起來不到3奈米長。

1990年7月,第一屆國際奈米科學技術大會和第五屆國際掃描隧穿顯微

學大會在美國巴爾的摩同時召開,正式宣告了納米科技作為一門學科的誕生。其後,《奈米技術》、《奈米生物學》、《奈米粒子研究》等國際性專業期刊也相繼問世。至此,奈米科技正式步入科學殿堂,並迅速成為一顆耀眼的新星。 二:奈米科技的發展前景

鑑於奈米科技對高新技術產業的重要影響,世界上掀起了奈米技術研究的熱潮,很多國家紛紛制訂奈米技術研究開發專門計劃,爭取搶佔21世紀科技戰略制高點。綜合分析國內外奈米科技發展現狀,目前,奈米科技的發展大致有幾個方面的發展趨勢。

材料與製造:奈米技術將對材料製備產生根本變革:將合成並建造尺寸和效能可控、重量更輕、強度更高、加工性更好的材料;以新原理和新結構在奈米層次上構築特定性質的或自然界不存在的材料,以及其他生物材料和仿生材料。

奈米電子與器件:將研製更節能、更價廉、使計算機的效率提高百萬倍的奈米結構微處理器、更高工作頻率的寬頻網、海量的儲存器、集感測、資料處理和通訊為一體的智慧器件等。

環境和能源:發展綠色能源和環境處理技術,減少汙染和恢復被損壞的環境;提高監測環境的感測器靈敏度;更有效地處理核廢料;利用奈米過濾器分離核燃料中的同位素;成倍提高太陽能電池的'能量轉換率。

醫學和衛生:奈米技術將給醫學帶來變革:利用奈米器件進行基因診斷,以及早發現癌細胞,並主動搜尋和攻擊癌細胞或修補損傷組織;為藥物在體內輸運提供新的方式和路線;預防移植後的排斥反應。

生物技術和農業:生物合成為製造新的化學品和新藥提供了新方式。通過在奈米尺度上按照預定的對稱性和排列製備具有生物活性的蛋白質、核糖核酸等,對動植物的基因進行改善和治療,將藥物和基因植入動物體內,利用納

米陣列測試DNA,瞭解生物的基因和基因表達。

航空與航天:奈米器件在航空航天領域的應用,不僅可增加有效載荷,更重要的是可使耗能指標指數成倍地降低。這方面的研究內容還包括:設計和製造重量更輕、強度更高、熱穩定性更好的奈米結構材料;為微型航天器研製用奈米整合的測試、控制和電子裝置;研製低能耗、抗輻射、高效能的計算機。

科學與教育:奈米科學將極大地改變人們對客觀世界的認知水平,推動物理、化學、生物學、材料科學、數學和工程學等學科的發展。

國家安全:由於奈米技術對經濟社會的廣泛滲透,擁有奈米技術智慧財產權和廣泛應用這些技術的國家將在國家經濟和國防安全方面處於有利地位。通過先進的奈米電子器件在資訊控制方面的應用,可極大地提高軍隊在預警、導彈攔截等方面的反應速度;通過奈米機械學、微小機器人的應用,可提高部隊的靈活性並增加戰鬥的有效性;通過奈米材料技術的應用,可大大提高艦船、潛艇和戰鬥機等武器裝備的耐腐蝕性、吸波性和隱蔽性。

《奈米技術的未來展望》全文內容當前網頁未完全顯示,剩餘內容請訪問下一頁檢視。