令人驚異的納米技術(shù)

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令人驚異的納米技術(shù)

 眾所周知,“納米”是個極其微小的單位,但是通過人工操縱這種比分子還小的微觀組成,就能增強乃至改變物質(zhì)的特性,從而戲劇性地衍生出大量新的原材料、方法和產(chǎn)品甲醛檢測儀| 可燃?xì)怏w檢測儀| 毒性氣體| 氨檢測儀|。

    今天,有關(guān)納米技術(shù)的信息無處不在。如果在google上搜索“納米技術(shù)”這個詞,你將會發(fā)現(xiàn)百萬多個相關(guān)鏈接。顯而易見地,人們在這個領(lǐng)域投入了大量的關(guān)注目光,關(guān)于納米技術(shù)的可行性和潛能正日益增強的宣傳也被媒體的大肆渲染和科幻小說,比如Michael Crichton的小說Prey,炒得如火如荼、。但是,納米技術(shù)到底是什么呢?更重要的是,它對于自動控制又意味著什么?
  納米技術(shù)并不是個新事物。大英博物館中有一件名為Lycurgus Cup(萊格拉斯酒杯)的藝術(shù)品,它是一個可追溯到四世紀(jì)的古羅馬雕花玻璃酒杯。由于玻璃內(nèi)含有金和銀的納米粒子(直徑大約70nm),所以當(dāng)它反射光線的時候,酒杯的顏色會隨之改變。羅馬人知道他們使用了納米技術(shù)嗎?大概不知道,但是這一事實已經(jīng)成為了納米材料影響世界幾個世紀(jì)的最佳例證。
     這些工具有:(a)Titan 80-300kv掃描/透射電子顯微鏡(S/TEM) ;(b)用于半導(dǎo)體通孔(金屬層與層之間的電導(dǎo)路徑)的專用3D透射電子顯微鏡;
(c)用于趨磁細(xì)菌(水生微生物)的專用3D透射電子顯微鏡;(d)一張搭建在兩個金晶之間110位置的納米橋的高分辨率透射電子顯微鏡影像(拍攝者C. Kisielowski,NCEM,USA) ;和(e)一張用FEI雙電子束(聚焦離子束/掃描電子顯微鏡)制作和即時拍攝的“通過鏈”掃描/透射電子顯微鏡(S/TEM)影像。

  “‘納米’從物質(zhì)誕生伊始就一直存在至今!盇RC顧問集團的制造業(yè)咨詢服務(wù)機構(gòu)副總裁Asish Ghosh說,“技術(shù)的更新使得我們能夠重新認(rèn)識、理解納米技術(shù),這才是納米技術(shù)的“新”的由來。我相信,大約十年以前IBM的掃描隧道顯微鏡的誕生,使得納米技術(shù)真正開始走向前沿。”
  “利用這種裝置,研究人員將硅原子擺成字母‘IBM’形狀,拍下照片向全世界展示,并宣稱,‘這就是納米技術(shù),一種能夠操控個體原子的技術(shù)。’隨后的研究及其技術(shù)的公開,宣告了人類進(jìn)入了納米時代,具有了納米級操控物質(zhì)的能力。”Ghosh說道。
  不僅是小
  納米技術(shù)通常被認(rèn)為是研究100納米以下的微觀技術(shù)。Nano源自于希臘語中的“侏儒”,指10-9或者一米的十億分之一。一埃是一納米的1/10th,原子的直徑通常為2到10納米。而人類頭發(fā)的直徑大約是200,000納米。
  “很多人常將納米技術(shù)認(rèn)為是一種使小型化的技術(shù)!盙hosh說,“但其實這是一種誤解。納米并不僅僅意味著更小。納米是將原子和分子以一定規(guī)則組合以達(dá)到某種目的。納米技術(shù)是一種操作物質(zhì)原子和分子的科學(xué),或者說藝術(shù)。”
  操作分子的排列能改變物質(zhì)的根本屬性,從而產(chǎn)生出完全不同的效果。Ghosh舉例說,“如果將碳原子以某一特定的順序排列,它們將比原來更加堅固,這樣就能制造出比傳統(tǒng)球棍更輕更堅固的高爾夫球棍了!
  Rockwell Automation也對納米技術(shù)有相似的定義。Sujeet Chand博士,高級副總裁、高級技術(shù)員兼首席技術(shù)官和Ram Pai博士,高級技術(shù)實驗室主管,共同定義納米技術(shù)為操作、精密定位、度量、建模和創(chuàng)造100納米以下尺度物質(zhì)的技術(shù)。然而,Pai說:“我想再對這個定義進(jìn)行一下修改,得加上‘至少在一維空間內(nèi)’這個限定詞!比绱艘舱Q生了一個新的問題:在哪一維的空間內(nèi)?打個比方說,碳納米管既可以很長也可以很細(xì),我們該選擇哪一種特性呢?這是一個非常重要也值得細(xì)細(xì)考量的問題。
  “當(dāng)你進(jìn)入納米的世界,”Pai補充說,“表面積/體積比會大幅增加。因此適用于通常微觀或宏觀世界的物質(zhì)行為支配法則在納米世界里是完全行不通的!
  從實驗室到加工廠
  納米技術(shù)剛剛處于胚胎萌芽階段,還未能廣泛地商業(yè)化,但已有所發(fā)展,一些應(yīng)用技術(shù)已開始逐漸走出實驗室,邁開商業(yè)加工的腳步了。尖端科技咨詢公司Roger Grace Associates的總裁Roger Grace稱納米技術(shù)為‘新前沿’。
  “就納米技術(shù)而言我們還處于一個發(fā)現(xiàn)和進(jìn)步的階段。”Grace說,“我們今天看到的大部分納米產(chǎn)品都包含有碳納米管。碳納米管是目前市場上納米產(chǎn)品的基本組成元件!绷_克韋爾的Chand和Pai把納米技術(shù)分為三個相對平行的發(fā)展方向:
  ■納米-材料和涂層:“納米材料目前主要使用在商業(yè)產(chǎn)品上,”Chand說,“例如網(wǎng)球、高爾夫球桿和衣服等。在工業(yè)領(lǐng)域,納米材料已被使用在SUV的車側(cè)踏板中來增加其強度。”納米涂層同樣也已經(jīng)應(yīng)用在一系列制造工業(yè)上,例如用于吸收機電輻射的電氣外殼涂層。
  ■納米傳感器:納米傳感器在工業(yè)自動化領(lǐng)域有很大的發(fā)展?jié)摿。由于其更高的精確性和精密度,它將被用于探測毒品、有害物質(zhì)、有害氣體,以及微量的有關(guān)物質(zhì)。一些正在開發(fā)的另類傳感器將致力于探測癌細(xì)胞和腫瘤,甚至可以捕捉到空氣中任何對人體或人群有潛在危害的氣息。相當(dāng)數(shù)量采用納米技術(shù)的新產(chǎn)品已經(jīng)在市面上推出。
  ■納米電子學(xué):據(jù)說納米技術(shù)具有加倍處理器處理速度的能力。Chand說:“納米技術(shù),不僅僅能讓我們做得更小,更能做的更好。它將幫助我們更深層

次地發(fā)展電子學(xué)。
  用于操作分子和原子的納米級操作設(shè)備正與納米技術(shù)同步發(fā)展著。這些設(shè)備使工程師和科學(xué)家們對結(jié)構(gòu)、隊列、界面,這些物質(zhì)內(nèi)部的構(gòu)造特性的研究成為可行。FEI公司的電子顯微鏡、聚焦離子束系統(tǒng)和混合設(shè)備就是這些操作設(shè)備的代表之一,它們幫助納米技術(shù)和納米產(chǎn)品的生產(chǎn)研究人員進(jìn)行納米級觀察和操作,從而創(chuàng)造出新的納米產(chǎn)品和技術(shù)。
  FEI公司全球市場副總裁Matt Harris詳細(xì)介紹了一些例子:“半導(dǎo)體行業(yè)近年來一直使用納米設(shè)備進(jìn)行實時過程控制和過程診斷,在這些設(shè)備的幫助下,人們進(jìn)行了一系列關(guān)鍵性的實驗研究,并最終將這種研究手段發(fā)展成為了一種成熟的處理工藝。比如,透射電子顯微鏡能夠幫助人們觀察和研究材料及其特性和結(jié)構(gòu),以選擇最適用于生產(chǎn)工藝的原材料、涂層和原材料的壓層。它們具有適于某特種硅的晶體結(jié)構(gòu)嗎?硅-氧化層的厚度對于某一特定工藝來說,是否足夠厚了?
  生產(chǎn)線中采用納米技術(shù)的內(nèi)嵌設(shè)備扮演著質(zhì)量控制的角色。晶片通過這一系統(tǒng)時,系統(tǒng)自動測量某特定層的厚度。如果該厚度處于誤差范圍內(nèi),晶片發(fā)往下一道工序;否則,晶片會隨著它的生產(chǎn)參數(shù)一起,被送返到相應(yīng)加工工序進(jìn)行再次加工!
  類似應(yīng)用也同樣存在于制藥和化學(xué)工業(yè)。Harris說,研究人員正在調(diào)查研究納米粒子是否能更有效地進(jìn)行藥物傳輸,同時,一些粒子已被用于開發(fā)一種檢測產(chǎn)品符合給定藥物的某種應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量管理設(shè)備。他還補充說,在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域,研究人員正在尋求能更有效地催化反應(yīng)和獲得更好處理效果的納米粒子。

發(fā)布人:2008/11/15 9:20:002985 發(fā)布時間:2008/11/15 9:20:00 此新聞已被瀏覽:2985次