注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

扫描电子显微镜

Scanning Electron Microscope

 
 
 
 
 

日志

 
 

纳米技术是未来的技术--纳米技术应用  

2012-01-07 12:49:31|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

驰奔 编译  (转载请注明出处)

纳米技术未来的技术--纳米技术应用 - 驰奔 - --COXEM (酷塞目)有限公司--纳米技术未来的技术--纳米技术应用 - 驰奔 - --COXEM (酷塞目)有限公司--纳米技术未来的技术--纳米技术应用 - 驰奔 - --COXEM (酷塞目)有限公司-- 纳米技术未来的技术--纳米技术应用 - 驰奔 - --COXEM (酷塞目)有限公司--
纳米技术未来的技术--纳米技术应用 - 驰奔 - --COXEM (酷塞目)有限公司--纳米技术未来的技术--纳米技术应用 - 驰奔 - --COXEM (酷塞目)有限公司-- 

 什么是纳米技术呢?纳米技术研究在原子和分子尺度对物质或事件的控制。通常纳米技术处理至少一维的结构尺度在1~100nm之间的物质,包括这个尺度内开发中的材料或装备。1纳米是十亿分之一米,10负九次方米。通过比较,C~C结合长度或其在分子中的间距是0.12~0.15nm,DNA双螺旋的直径大约为2nm。另一方面,最小的生物细胞,支原体类细菌的长度大约为200nm
        随着系统尺度的减小,许多物理现象变化明显。颗粒尺度极度减小后,改变了固体的电学性能。当达到纳米尺度范围,量子机制和统计学机制变得显著。对照宏观系统,在纳米尺度,许多物理(机械、电学、光学,等等)性质发生改变。一个例子是比表面积增加,改变了材料机械,热学和晶体学特性。在纳米尺度的扩散反应,纳米结构材料和快速离子运输的纳米装置通常被称作纳米改性。
       在纳米机制的研究中,纳米系统的机械性能是最感兴趣的。材料变成纳米尺度相对其宏观表现可显示不同的特性,赋予了独特的用途。例如:

         不透明的物质变的透明 (铜)

         稳定的材料变得可燃(铝)

         不溶的材料变得可溶(黄金)

         例如黄金,在常规尺度表现化学惰性,在纳米尺度可以充当强有力的化学催化剂。
    纳米技术神奇之处来源于这些在纳米尺度展现的量子和表面现象。

纳米技术和纳米科学在1980年代早期随着两个主要事件发展获得推动:一是集群科学的诞生和扫描隧道显微镜(STM)的发明。这个发展导致1985年富勒烯和稍后几年碳纳米管的的结构排列的发现。二是,半导体纳米晶综合性能的研究,这导致半导体纳米颗粒和量子点数量的快速增长。量子点是纳米级的物体,可用于建造激光器以及很多其他事物当中。量子点激光器超越传统半导体激光器的优点是他们发射的波长取决于点的直径。量子点激光器更便宜,比传统激光二极管提供更高的光束质量。

纳米技术应用

 纳米医药是纳米技术在医药中的应用。纳米医药的范围从用于医疗的纳米材料到纳米电子学生物传感器,以及未来可能的由分子组成的纳米技术应用。预计在不久的将来,纳米医药会带来一套有价值的研究工具和有益的临床装置。国家纳米技术积极期望在制药行业有新的商业应用,可能包括先进的药物传递系统、新疗法,体内成像。神经电子接口和其他基于纳米电子学传感器是另外积极的研究目标。沿着这条路线,由分子组成的纳米技术的尖端领域认为细胞修复机械将对医学医药领域产生重大变革

纳米技术已经在医药领域使用,利用纳米粒子向特殊的细胞传送药物。通过仅仅在病态区域沉积活性,不比需要更高的剂量,全部药物消耗和副作用显著降低。这种高度选择性方法降低了费用和人们的痛苦。在定向和可控的药物输送中,人造分子和纳米离子的使用,是一个被称作Nanobiopharmacuetics的新兴研究领域。使用药物输送的基点是基于三个事实:药物的有效封装;上述的药物到达身体目标区域的成功输送;在那里药物成功释放
      
 微机电系统MEMS(Nano Electro-Mechanical Systems)用于在病人体内主动药物释放正在被探索。一些潜在重大应用包括使用铁纳米离子或者黄金壳体治疗癌症。定向的或个性化的药物降低了药物消耗和治疗费用,通过降低公共健康系统的费用,实现社会公益。纳米技术在可植入的输送系统中也打通了新的机会,这通常比注射药物更可取,因为后者经常表现为一级动力学消除。这个快速上升可能由毒副作用造成痛苦,当药物浓度降低到目标范围以下时,药物效能降到最低。
       1965年,因特尔公司创始人之一的戈登.摩尔,做出了杰出预言:在一个给定区域集成的晶体管数量,在下一个10年,每18个月将会倍增。这个是确实,这个现象变成了著名的“摩尔定律”。这个趋势持续远超过预测的10年直到现在,从原来的4004处理器的仅仅2000多个晶体管,到现在双核处理器的700,000,000个晶体管。当然,单个电子元素在尺寸上已经相当的小,从60年代的毫米级到新的千禧年现代电路的几百纳米级。1999年,在法国Grenoble电子学与信息技术实验室,测试的MOSFET晶体管的理论极限直径是18nm,大约70个原子并排放置。这几乎是2003年最小的工业晶体管尺寸的十分之一(2003年130nm,2004年90nm,2005年65nm,2007年45nm)。在一枚硬币大小的尺度上理论上可以集成70亿个节点。然而,1999年创造的CMOS晶体管,不是一个用来研究CMOS技术功能如何的简单实验,更多的是在分子尺度这个技术功能如何的示范。制造商,如NANTERO,已经发展了一种被称作Nano-RAM的基于点阵记忆的碳纳米管。碳纳米管导电并且由于他们只有几个纳米的直径,他们可用来作为场发射显示器的具有极高效率的场发射器。这个操作原理类似阴极射线管,但尺度非常小。这个低能量消耗的显示器产品使用CNT可以实现。

现代通讯技术中的传统模拟电子装置渐渐被具有巨大带宽和容量的光学或光电子装置代替。两个有前途的实例是光激性晶体和量子点。光激性晶体是一种折射率周期性变化的材料,晶格常数是所用光波长的一半。他们为某一特定波长光子的传播提供一个可选择能带宽度。因此,他们类似半导体,不是为电子,而是为光子。纳米光刻是纳米技术的这个分支,用于象半导体电路的纳米尺度结构建造的应用研究。自2007年,纳米光刻已经成为一个在学术和工业界非常热门的研究领域。量子计算机使用量子力学定律,处理快速的量子算法。量子计算机有量子比特存储空间,术语Qubit,同时接受几个计算指令。这些设施可能会改善老系统的性能。
       
       一个必然的纳米技术使用将是在重工业。质量更轻,强度更高材料将非常好的用于航空器制造商,从而提高性能。重量是主要因素的航天器也将获益。纳米技术将有助于减小设备的尺寸,从而降低空运所需的燃料消耗。

       另外有益的应用是纳米电池。由于电池相对低的能量密度,运行时间有限,需要更换或者充电。消耗电池和蓄电池的数量巨大存在一个处理的问题。高能电池或使用纳米材料的具有高充电率的可充电电池或超级电容的使用将有助于电池的处理问题解决。

纳米技术在家庭中的显著应用是在陶瓷或玻璃表面自洁净或容易清洁。纳米陶瓷颗粒已经改善了普通家用设备的光滑度和耐热性,如烙铁。工程纳米纤维的使用做的衣服已经防水和防污染或防皱。具有纳米技术完美的纺织品可以洗的频率更低。纳米技术已经用于集成微小的碳颗粒,对于穿戴者,保证整个表面静电防护。

新的食品也在纳米技术创新消费品当中,根据“新兴技术工程”,差不多以每周有3到4个的速率投向市场。纳米油,纳米茶,纳米咖啡,纳米巧克力.........对改善生命意义重大:)。

联合应用的纳米技术,光刻和新的生物材料提供一种可能的方法来制造纳米机械人用于普通医学应用,例如用于外科的仪器,诊断,和药物输送。纳米机械人学是在或者接近1个纳米的微观尺度创造机器或机械人的技术。另一个定义是,允许和纳米尺度物质精确相互作用或具有纳米尺度分辨率操纵的机械人。按照这个定义,甚至如AFM这样的大装备,当用于执行纳米操作,可以认为是一个纳米机械人仪器。并且,能以纳米尺度精确移动的宏观尺度机械人或微型机械人,也可以认为是纳米机械人。纳米机器主要处在研究发展阶段,但一些简单的机械已经经过测试。例如,一个带有接近1,5nm交叉开关的传感器,具有在化学样品中计数特定分子的能力。

已经有很多关于未来纳米技术的含义。纳米技术具有创造许多有广泛应用的新材料和装置的潜力。另一方面,纳米技术的引入提高了任何新技术的发布形式,包括关注纳米材料的毒性和环境影响,对全球经济的潜在影响。团体和政府之间,就是否关于保证纳米技术进行特殊规定,和要求更严格地监管纳米技术已经发生了越来越多的争论,和相关的人类健康和安全相关的风险与纳米科技。为保证责任反映挑战生命周期的规定,“食品和农业标准研究所”已提出,纳米技术的研究和发展标准应整合在消费者,工人和环境标准。他们还提出,非政府组织和其它民间团体里扮演一个重要角色在发展这些标准。

那么,这意味着什么?现在,这意味着科学家都在不断地试验着各种物质纳米了解他们的性质和我们如何可以利用在不同的应用。工程师们正在试图使用电线创造排纳米大小变得更小、更强大的微处理器。医生正在寻找方法来使用纳米粒子在医学应用。还有,我们还有很长的路要走在纳米技术和医疗市场的主导技术。

  评论这张
 
阅读(1740)| 评论(0)
推荐

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017