納米科技的內(nèi)涵

納米科技的內(nèi)涵

目前科技界普遍公認(rèn)的納米科技的定義是：在納米尺度(1～100nm)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如何利用這些特性和相互作用的具有多學(xué)科交叉性質(zhì)的科學(xué)和技術(shù)。納米科技與眾多學(xué)科密切相關(guān),它是一門(mén)體現(xiàn)多學(xué)科交叉性質(zhì)的前沿領(lǐng)域?，F(xiàn)在已不能將納米科技劃歸任何一個(gè)傳統(tǒng)學(xué)科。如果將納米科技與傳統(tǒng)學(xué)科相結(jié)合,可產(chǎn)生眾多的新的學(xué)科領(lǐng)域,并派生出許多新名詞。這些新名詞所體現(xiàn)的研究?jī)?nèi)容亦有交叉重疊。若以研究對(duì)象或工作性質(zhì)來(lái)區(qū)分,納米科技包括三個(gè)研究領(lǐng)域：納米材料、納米器件、納米尺度的檢測(cè)與表征。其中納米材料是納米科技的基礎(chǔ);納米器件的研制水平和應(yīng)用程度是人類是否進(jìn)入納米科技時(shí)代的重要標(biāo)志;納米尺度的檢測(cè)與表征是納米科技研究必不可少的手段和理論與實(shí)驗(yàn)的重要基礎(chǔ)。

納米科技的最終目的是以原子、分子為起點(diǎn),去設(shè)計(jì)制造具有特殊功能的產(chǎn)品。在未來(lái),人們將可以用納米技術(shù)一個(gè)一個(gè)地將原子組裝起來(lái),制成各種納米機(jī)器如納米泵、納米齒輪、納米軸承和用于分子裝配的精密運(yùn)動(dòng)控制器。納米科技研究的技術(shù)路線可分為“自上而下”和“自下而上”兩種方式?！白陨隙隆笔侵竿ㄟ^(guò)微加工或固態(tài)技術(shù),不斷在尺寸上將人類創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化;而“自下而上”是指以原子、分子為基本單元,根據(jù)人們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)和組裝,從而構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品,這主要是利用化學(xué)和生物學(xué)技術(shù)?！白韵露稀钡闹谱鞣绞绞羌{米科技概念最早提出時(shí)的核心內(nèi)涵。長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)任何希望得到的納米結(jié)構(gòu)材料(包括控制固態(tài)生成物的尺寸、形狀、性質(zhì)),還是習(xí)慣于從微電子的角度出發(fā),通過(guò)“自上而下”的方式提高加工精度。預(yù)計(jì)到 2010年,通過(guò)目前微加工方式在硅集成電路上的線條寬度和 CMOS電路的設(shè)計(jì)原理將達(dá)到極限。要跨越量子效應(yīng)障礙,必須考慮采用其他的方式使工業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)新的設(shè)計(jì)原理和納米尺度的精度標(biāo)準(zhǔn)。因此,“自下而上”的制作方式伴隨著納米科技的迅猛發(fā)展將愈來(lái)愈受到重視。在這種制作方式中,最為重要的研究方向是實(shí)現(xiàn)分子器件自組裝。分子自組裝就是在平衡條件下,分子自發(fā)組合而成為一種穩(wěn)定的、結(jié)構(gòu)確定的、以共價(jià)鍵和非共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)的聚集體。分子自組裝在生命系統(tǒng)中普遍存在,而且是各種復(fù)雜生物結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在科學(xué)家借助計(jì)算機(jī)模擬,并利用化學(xué)和生物技術(shù),已成功地設(shè)計(jì)和制造出一些具有特定形狀和性質(zhì)的分子裝置。因此,納米科技并不僅僅是傳統(tǒng)微加工技術(shù)的擴(kuò)展和延伸。在目前,我們應(yīng)在鼓勵(lì)兩種技術(shù)路線結(jié)合的同時(shí),注重“自下而上”方法的探索。

(來(lái)源：《微納電子技術(shù)》2003年第 1期 白春禮/文 劉金婷/摘編)