型的纳米技术：知识传递纳米概述

2024-07-20 百科知识版权反馈

【摘要】：构成物质的基本单位是原子，纳米技术的出现意味着人类将在原子层上认识未知世界。这个研究小组还成功地合成出世界上最长的碳纳米管，创造了“3毫米的世界之最”。

第二节　知识传递——纳米概述

纳米通过一个偶然的机会走进了我们的生活，目前对纳米真正了解的人还比较少，或者我们身边还有很多人不知道什么是纳米。更有意思的是，曾经有人把纳米当成是大米的一种，当他们在报纸或电视上听到这个词后，就问身边的人在哪里可以买到纳米，并且还问它的味道怎么样？其实，纳米和大米是完全不同的两种概念，虽然它们的名字中都含有一个米字，但是，纳米比大米小得多，而且还不能吃。那么，纳米究竟是什么东西呢？

纳米级聚集态物质

纳米结构表面

地球和乒乓球的比喻

纳米最初是由英文nanometer翻译而来的。它并不是某一种物质，而是一个长度单位，例如米、厘米、毫米等。但是，它又比这些长度单位短得多，1纳米只相当于10^-9米。如果要通过一个形象的比喻来说明它的大小，可以拿它与地球进行比较，它在地球上就像是个小乒乓球。从这个比较中或许你更能感觉出纳米的微小。我们把平常能接触到的世界叫做宏观世界，而把肉眼所看不见的原子和分子等微小粒子组成的世界叫微观世界。那么，纳米属于哪个世界呢？

水

其实，纳米既不属于宏观世界也不属于微观世界，因为它的性质与宏观、微观世界物质的性质完全不同。例如，水是我们最熟悉的物质，并且我们还知道水和油不相溶，无论是宏观意义上的水还是微观意义上的水，都不和油相溶；但是，如果放在纳米的尺度上来讲，水可以和油相溶，并且它们会溶合得很好，不会受外界其他物质的干扰，性质非常稳定。这说明纳米世界是一个非常神奇的世界，我们普通世界中的物质到了纳米世界就会变得不一样。这也是纳米技术之所以比其他技术高超的主要原因。目前，纳米技术在我们生活中已经有很广泛的应用。比如，近年来我们曾听到广告词中所宣传的纳米冰箱、纳米洗衣机等。因此有科学家预言：纳米技术是最可能在未来取得突破的科学和工程领域，将会成为改变我们人类社会的主要科学技术。因为它已经迈入了一个崭新的微观世界，并且在这个世界中物质的运动要受量子原理主宰。构成物质的基本单位是原子，纳米技术的出现意味着人类将在原子层上认识未知世界。

采用纳米宇航绝热材料的冰箱

一些专门研究纳米材料和纳米结构的科学家预言：在不久的将来会出现由纳米材料组成的特种新奇的新材料。新材料的功能将远远超过目前所使用的这些材料的功能，它不仅能够感知环境的变化。而且还能做出相应的反应。他们还认为，照这样的发展速度，还会出现强度比钢铁还要大10倍的材料，但是，它的重量只有纸张的1/10那么重，并且具有超导电性。

纳米洗衣机

碳纳米管结构示意图

这样神奇的纳米真的会改变我们的生活吗？它又要怎么样去改变呢？科学发展的事实已经表明，纳米改变人类生活的事例很多。比如碳纳米管，虽然它的尺寸不到人头发直径的万分之一，但是它可以用作极细的导线或用于超小型电子器件中，这样就能大大提高电子器件的储存功能，甚至可以将一个拥有几百万册图书的图书馆信息放入一个只有糖块大小的装置中。另外，医学上还发现了一种叫“纳米机器人”的“小医生”，主要利用它进入病人体内，摧毁体内癌细胞，同时又不会损害健康细胞；而且还能够在人体内来回送药，清扫动脉，修复心脏、大脑和其他器官等。它的出现可谓是医学界的一支奇葩，解决了以往许多不能解决的医学难题。(www.chuimin.cn)

正在工作中的纳米机器人

知识小百科

中国纳米技术实力强大

1993年，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前沿。

1998年，清华大学范守善小组在国际上首次把氮化镓制成一维纳米晶体。同年，我国科学家成功制备出金刚石纳米粉，被国际刊物誉为：“稻草变黄金——从四氯化碳制成金刚石。”

1999年，北京大学教授薛增泉领导的研究组在世界上首次将单壁碳纳米管组装竖立在金属表面，并组装出世界上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探针。

中科院成会明博士领导的研究组合成出高质量的碳纳米材料，被认定为迄今为止“储氢纳米碳管研究”领域最令人信服的结果。

中科院物理所研究员解思深领导的研究组研制出世界上最细的碳纳米管——直径0.5纳米，已十分接近碳纳米管的理论极限值0.4纳米。这个研究小组还成功地合成出世界上最长的碳纳米管，创造了“3毫米的世界之最”。

此外，纳米技术的发展给计算机制造技术也带来很大的进步。微型纳米晶体管和纳米存储器芯片，将使计算机的速度和效率提高数百万倍，磁盘存储的容量也将达到今天的成百上千倍，并且使它的能耗量降低到现在的几十万分之一。由此我们可以看出纳米技术的发展将是科学技术上的一次大变革，神奇的“小精灵”将主宰整个科学领域。

微型纳米晶体管

纳米存储器芯片