纳米技术与纳米材料的现状和展望.pdf

维普资讯 第 l8卷 第3期 浙江海洋学院学报(自然科学版) V ．18 No．3 1999年9月 JournalofZhejiangOcearxUniversity(NaturalScience) Sep 1999 纳米技术与纳米材料的现状和展望 2 潘爱珍 (浙江海洋草 i焉i 山316004) Z 朱从容 (浙江海洋学院海洋工程分院．舟山 3i~o4) 摘要 概述了纳米技术的现状和发展，着重介绍了纳米材料方面的情况．提出了我国发展纳米技术的重要 关键词 苎燮 苎 分类号 TB383 1纳jIc技术鬻述 1．1纳米技术的发展 在当代科技领域中，人们普遍认为，90年代 国际上兴起的纳米科学技术 (Nano—ST)是面向21 世纪的新科技。 早在 1959年，美国著名物理学家理查德 ·范曼提出一个大胆的设想：如果我们能控制物体微 小规模的排序，将获得具有奇异性能的物质。随后 ．1977年美国麻省理工学院的学者认为上述设想 可 以从模拟活细胞中生物分子的研究开始．并定义为纳米技术 (nanotechnology)。1982年Binining 和Rohrer研制成功了扫描隧道显微镜 (SaM)．从而为在纳米尺度上对表面进行改性和排布原子提 供了观察工具。1990年美国IBM公司两位科学家在绝对温度4K的超真空环境中用 STM将M (110)表面吸附的xe原子在针尖电场作用下逐一搬迁，最终以35个 xe原子排布成。IBM”字样，每 个字高仅 5nn3，Xe原子间的距离约 1．2nm。当年7月在美国首次召开了纳米科技的国际学术会议， 相继出现了冠以纳米的新学科 ．例如：纳米电子学、纳米生物学、纳米材料学等等。因此，1990年被 认为是纳米科技正式诞生的年代。纳米科学技术 (N且no—sT)的基本涵义是在纳米尺寸范围(10一一 10 m)内认识和改造 自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。而我们平时指的纳米技术 是指纳米级(0．1 100一 )的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术。纳米技术是科技发展的一 个新领域，从过去的宏观领域进入到物理的微观领域 ．深入了一个新的层次 ．即从微米层深入到分 子、原子级的纳米层次 。 目前，纳米科学技术正处于重大突破的前期．它所取得的成绩 巳使人们为之震动，并引起关心 未来的科学家们的思考 。纳米新技术将成为 21世纪科学的前沿和主导科学，目前正处于基础研究 阶段，是物理、化学、生物、材料、电子等多学科的交叉汇台点。 收稿扫期 ：1999—07—15 维普资讯 248 浙江海洋学院学报(自然科学版) 第 18卷 1．2纳米技术的主要 内容 经过几年来 的快速发展 ，纳米技术 已成为一个较为全面的发展体系 ，其内容主要包括 ：(1)纳米 级精度和表面形貌的测量。其中包括 ：纳米级精度的尺寸和位移的测量，纳米级型貌的测量。现在纳 米级测量技术主要有两个发展方向：光干涉测量技术和扫描显微测量技术。(2)纳米级表层物理、化 学、机械性能的检测。包括 ：纳米级表层显微力学探针技术；纳米级摩擦磨损的检测技术。(3)纳米级 精度的加工和纳米级表层的加工——原子和分子的去除、搬迁和重组。包括：机械加工、化学腐蚀、 能量束加工、复合加工、扫描隧道显微加工技术等多种方法。(4)纳米材料。包括纳米材料的制备及 应用。(5)纳米级传感器和控制技术。(6)微型和超微型机械。(7)微型和超微型机 电系统和其他综 合系统。(8)纳米生物学。包括：分子生物学、遗传物质DNA的研究，脑功能的研究和仿生学的研 究。 1．3发展纳米技术的重要性。 纳米技术的研究