什麼是奈米技術奈米技術的內容

　　奈米技術是用單個原子、分子製造物質的科學技術，研究結構尺寸在1至100奈米範圍內材料的性質和應用。那麼你對奈米技術瞭解多少呢?以下是由小編整理關於什麼是奈米技術的內容，希望大家喜歡!

　　奈米技術的簡介

　　奈米科學技術是以許多現代先進科學技術為基礎的科學技術，它是現代科學***混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學***和現代技術***計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術***結合的產物，奈米科學技術又將引發一系列新的科學技術，例如：奈米物理學、奈米生物學、奈米化學、奈米電子學、奈米加工技術和奈米計量學等

　　奈米技術的理論含義

　　奈米技術***nanotechnology***，也稱毫微技術，是研究結構尺寸在1奈米至100奈米範圍內材料的性質和應用的一種技術。1981年掃描隧道顯微鏡發明後，誕生了一門以1到100奈米長度為研究分子世界，它的最終目標是直接以原子或分子來構造具有特定功能的產品。因此，奈米技術其實就是一種用單個原子、分子射程物質的技術。

　　從迄今為止的研究來看，關於奈米技術分為三種概念：

　　第一種，是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子奈米技術。根據這一概念，可以使組合分子的機器實用化，從而可以任意組合所有種類的分子，可以製造出任何種類的分子結構。這種概念的奈米技術還未取得重大進展。

　　第二種概念把奈米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過奈米精度的"加工"來人工形成奈米大小的結構的技術。這種奈米級的加工技術，也使半導體微型化即將達到極限。現有技術即使發展下去，從理論上講終將會達到限度，這是因為，如果把電路的線幅逐漸變小，將使構成電路的絕緣膜變得極薄，這樣將破壞絕緣效果。此外，還有發熱和晃動等問題。為了解決這些問題，研?a href='//' target='_blank'>咳嗽閉?諮芯啃灤偷哪擅準際酢?/p>

　　第三種概念是從生物的角度出發而提出的。本來，生物在細胞和生物膜內就存在奈米級的結構。DNA分子計算機、細胞生物計算機的開發，成為奈米生物技術的重要內容。

　　奈米技術的主要內容

　　奈米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。奈米科學與技術主要包括：

　　奈米體系物理學、奈米化學、奈米材料學、奈米生物學、奈米電子學、奈米加工學、奈米力學等 。這七個相對獨立又相互滲透的學科和奈米材料、奈米器件、奈米尺度的檢測與表徵這三個研究領域。奈米材料的製備和研究是整個奈米科技的基礎。其中，奈米物理學和奈米化學是奈米技術的理論基礎，而奈米電子學是奈米技術最重要的內容。

　　1993年，第一屆國際奈米技術大會***INTC***在美國召開，將奈米技術劃分為6大分支：奈米物理學、奈米生物學、奈米化學、奈米電子學、奈米加工技術和奈米計量學，促進了奈米技術的發展。由於該技術的特殊性，神奇性和廣泛性，吸引了世界各國的許多優秀科學家紛紛為之努力研究。 奈米技術一般指奈米級***0.1一100nm***的材料、設計、製造，測量、控制和產品的技術。奈米技術主要包括：奈米級測量技術：奈米級表層物理力學效能的檢測技術：奈米級加工技術;奈米粒子的製備技術;奈米材料;奈米生物學技術;奈米組裝技術等。

　　奈米技術包含下列四個主要方面：

　　1、奈米材料：當物質到奈米尺度以後，大約是在0.1—100奈米這個範圍空間，物質的效能就會發生突變，出現特殊效能。 這種既具不同於原來組成的原子、分子，也不同於巨集觀的物質的特殊效能構成的材料，即為奈米材料。

　　如果僅僅是尺度達到奈米，而沒有特殊效能的材料，也不能叫奈米材料。

　　過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在於自然界，只是以前沒有認識到這個尺度範圍的效能。第一個真正認識到它的效能並引用奈米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，並通過研究它的效能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成奈米尺度以後，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，像鐵鈷合金，把它做成大約20—30奈米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為奈米材料。

　　為什麼磁疇變成單磁疇，磁性要比原來提高1000倍呢?這是因為，磁疇中的單個原子排列的並不是很規則，而單原子中間是一個原子核，外則是電子繞其旋轉的電子，這是形成磁性的原因。但是，變成單磁疇後，單個原子排列的很規則，對外顯示了強大磁性。

　　這一特性，主要用於製造微特電機。如果將技術發展到一定的時候，用於製造磁懸浮，可以製造出速度更快、更穩定、更節約能源的高速度列車。

　　2、奈米動力學：主要是微機械和微電機，或總稱為微型電動機械系統***MEMS***,用於有傳動機械的微型感測器和執行器、光纖通訊系統，特種電子裝置、醫療和診斷儀器等.用的是一種類似於整合電器設計和製造的新工藝。特點是部件很小，刻蝕的深度往往要求數十至數百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用於製作三相電動機，用於超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入奈米尺度，但有很大的潛在科學價值和經濟價值。

　　理論上講：可以使微電機和檢測技術達到奈米數量級。

　　3、奈米生物學和奈米藥物學：如在雲母表面用奈米微粒度的膠體金固定dna的粒子，在二氧化矽表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，dna的精細結構等。有了奈米技術，還可用自組裝方法在細胞內放入零件或元件使構成新的材料。新的藥物，即使是微米粒子的細粉，也大約有半數不溶於水;但如粒子為奈米尺度***即超微粒子***，則可溶於水。

　　奈米生物學發展到一定技術時，可以用奈米材料製成具有識別能力的奈米生物細胞，並可以吸收癌細胞的生物醫藥，注入人體內，可以用於定向殺癌細胞。***上面是老錢加註***

　　4、奈米電子學：包括基於量子效應的奈米電子器件、奈米結構的光/電性質、奈米電子材料的表徵，以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷，更小，是指響應速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小並非沒有限度。 奈米技術是建設者的最後疆界，它的影響將是巨大的。

　　奈米技術的潛在危害

　　和生物技術一樣，奈米科技也有很多環境和安全問題***比如尺寸小是否會避開生物的自然防禦系統，還有是否能生物降解、毒性副作用如何等等***。

　　社會危害

　　奈米顆粒的危害

　　奈米材料***包含有奈米顆粒的材料***本身的存在並不是一種危害。只有它的一些方面具有危害性，特別是他們的移動性和增強的反應性。只有某些奈米粒子的某些方面對生物或環境有害，我們才面臨一個真的危害。

　　要討論奈米材料對健康和環境的影響，我們必須區分兩類奈米結構：

　　奈米尺寸的粒子被組裝在一個基體、材料或器件上的奈米合成物、奈米表面結構或奈米組份***電子，光學感測器等***，又稱為固定奈米粒子。

　　“自由”奈米粒子，不管在生產的某些步驟中存還是直接使用單獨的奈米粒子。

　　這些自由奈米粒子可能是奈米尺寸的單元素，化合物，或是複雜的混合物，比如在一種元素上鍍上另外一張物質的“鍍膜”奈米粒子或叫做“核殼”奈米粒子。

　　現代，公認的觀點是，雖然我們需要關注有固定奈米粒子的材料，自由奈米粒子是最緊迫關心的。

　　因為，奈米粒子同它們日常的對應物實在是區別太大了，它們的有害效應不能從已知毒性推演而來。這樣討論自由奈米粒子的健康和環境影響具有很重要的意義。

　　更加複雜的是，當我們討論奈米粒子的時候，我們必須知道含有的奈米粒子的粉末或液體幾乎從來不會單分散化，而是具有一定範圍內許多不同尺寸。這會使實驗分析更加複雜，因為大的奈米粒子可能和小的有不同的性質。而且，奈米粒子具有聚合的趨勢，而聚合的奈米粒子具有同單個奈米粒子不同的行為。

　　健康問題

　　奈米顆粒進入人體有四種途徑：吸入，吞嚥，從面板吸收或在醫療過程中被有意的注入***或由植入體釋放***。一旦進入人體，它們具有高度的可移動性。在一些個例中，它們甚至能穿越血腦屏障。

　　奈米粒子在器官中的行為仍然是需要研究的一個大課題。基本上，奈米顆粒的行為取決於它們的大小，形狀和同周圍組織的相互作用活動性。它們可能引起噬菌細胞***吞嚥並消滅外來物質的細胞***的“過載”，從而引發防禦性的發燒和降低機體免疫力。它們可能因為無法降解或降解緩慢，而在器官裡集聚。還有一個顧慮是它們同人體中一些生物過程發生反應的潛在危險。由於極大的表面積，暴露在組織和液體中的奈米粒子會立即吸附他們遇到的大分子。這樣會影響到例如酶和其他蛋白的調整機制。

　　環境問題

　　主要擔心奈米顆粒可能會造成未知的危害。

　　社會風險

　　奈米技術的使用也存在社會學風險。在儀器的層面，也包括在軍事領域使用奈米技術的可能性。***例如，在MIT士兵奈米技術研究所研究的裝備士兵的植入體或其他手段，同時還有通過奈米探測器增強的監視手段。

　　在結構層面，奈米技術的批評家們指出奈米技術打開了一個由產權和公司控制的新世界。他們指出，就象生物技術的操控基因的能力伴隨著生命的專利化一樣，奈米技術操控分子的技術帶來的是物質的專利化。過去的幾年裡，獲得奈米尺度的專利像一股淘金熱。2003年，超過800奈米相關的專利權獲得批准，這個數字每年都在增長。大公司已經壟斷了奈米尺度發明與發現的廣泛的專利。例如，NEC和IBM這兩家大公司持有碳奈米管這一奈米科技基石之一的基礎專利。碳奈米管具有廣泛的運用，並被看好對從電子和計算機、到強化材料、到藥物釋放和診斷的許多工業領域都有關鍵的作用。碳奈米管很可能成為取代傳統原材料的主要工業交易材料。但是，當它們的用途擴張時，任何想要製造或出售碳奈米管的人，不管應用是什麼，都要先向NEC或者IBM購買許可證。

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