納米技術
編輯納米技術是納米材料技術的縮寫,是指在規模為(1納米= 10?-9??米區域即)原子或分子上,自由地控制技術,以這種規模開發新材料,或以這種規模開發設備。
納米技術的范圍非常廣泛,包括各種技術,例如使用稱為分子自組裝的全新方法制造半導體器件,以及開發稱為納米級納米材料的新材料。
該新材料的靜止部分和計算機的階段到已施加到該處理器的程度,但納米尺寸的由該技術未來的機器人和去處理,在添加到具有自增殖能力建筑物被用于有望成為可能。它被認為是將在21世紀大發展的領域。
關于納米技術的未來也有爭論。雖然各種各樣的出生納米技術有用的新材料和器件的預期,對環境和人體的影響也備受關注。人們還擔心對全球經濟的影響以及納米機器變得不可控制的危險。因此,關于是否有必要制定有關納米技術的特殊規定的爭論仍在繼續。
納米技術的目的
編輯在納米水平上控制材料有幾個優點。例如,當前在計算機等中使用的電子電路的晶體管的尺寸約為數十納米,但是如果可以減小到1/10,則計算機將變得更小并且是必要的。可以抑制電力和熱量的產生。類似地,預期存儲設備等將更小并且功能更多。
另外,當將物質制成幾納米大小時,會出現一種稱為量子效應的特殊現象。例如,在最近的電子設備中使用的,通過電子的限制使能級離散的尺寸和出現隧道效應的距離在納米范圍內。除電子材料外,還嘗試開發醫療應用,例如藥物輸送系統。
納米技術研究領域
編輯納米材料
納米材料的領域包括研究和材料開發領域,當它變成納米獨特的性能產生。
- 膠體和表面化學是碳納米管,如富勒烯,各種納米粒子和納米棒等,在納米技術提供了寶貴的各種材料。快離子運輸是可能的納米材料Nanoionikusu和納米電子學與被相關聯。
- 納米級材料用于各種目的。當前商業化的許多納米技術與納米級材料有關。
- 研究正在將納米材料應用于醫學(納米醫學)
- 納米級材料的太陽能電池也被使用,從常規硅正在競爭的太陽能電池和成本。
- 半導體納米顆粒的應用已經開發用于下一代顯示器,照明,太陽能電池,生物成像等。
自下而上的方法
在自下而上的方法中,復雜的組件是由較小的組件組??裝而成的。
- DNA納米技術利用Watson-Crick?堿基配對的特異性從DNA和其他核酸構建清晰的結構。
- 來自“經典”?化學合成領域的研究也正在以明確的方式設計分子(例如雙肽[16])。
- 分子自組裝是超分子化學的概念,特別是分子識別的目的,以允許單一分子組分的應用是自動本身有益的結構。
自上而下的方法
自上而下的方法試圖從較大的設備制造較小的設備。
- 為微處理器制造而發展的半導體工程技術使形成100nm以下的結構成為可能,并達到了納米技術的水平。巨磁阻使用硬盤原子層沉積法是通過(ALD)制成,它可以說是納米技術之一。彼得·格林貝格和阿爾貝·費爾發現巨磁自旋電子學,2007年他對領域的貢獻獲得諾貝爾物理學獎被授予了。
- 半導體工程技術也已經應用于制造稱為NEMS(納米電子機械系統)的設備。那些比NEMS稍大一些的被稱為MEMS。
- 使用原子力顯微鏡的尖端(例如“筆尖”)將分子材料放置在固體表面上的技術稱為浸筆光刻。包括這種技術的技術被稱為納米光刻。
- 聚焦的離子束可以精細地切割固體表面,此時可以通過注入適當的氣體來排列材料。例如,通常使用這種技術進行透射電子顯微鏡和小于100 nm的微觀結構分析。
功能方法
編輯功能性方法是首先具有必要功能并嘗試通過某種方式創建它們的研究。
生物工程學方法
工具和技術
編輯原子力顯微鏡(AFM)和掃描隧道顯微鏡(STM)是納米技術的兩種早期掃描探針。其他掃描探針顯微鏡包括由Marvin Minsky在1961年設計的掃描共聚焦顯微鏡和在1970年代由Calvin Kuwait等人開發的掃描超聲顯微鏡(SAM)開發的顯微鏡。可以觀察到的結構。掃描探針(探針)的尖端還可以通過操縱納米結構來按預期操作原子和分子,這被稱為“位置組裝”。但是,它們是需要大量努力和技巧的技術。當前,最成熟的納米級加工技術是納米光刻,并且存在諸如光刻,X射線光刻,浸筆納米光刻,電子束光刻和納米壓印光刻等技術。光刻技術是一種自上而下的加工技術,可以在大型材料上繪制納米級圖案。
作為一組的納米技術的另一種技術,如納米線制造的半導體制造,深UV光刻,電子束光刻中使用,聚焦離子束加工,納米壓印光刻,原子層沉積,分子氣相沉積,二有一種使用嵌段共聚物的分子自組裝方法。但是,這些不是由于對納米技術的研究而由納米技術生產的,但是從那時起,它們中的大多數自然是在科學技術的發展中誕生的。
在自上而下的研究中,目的通常很明確,許多研究主題是硅和其他半導體。自上而下的方法已逐漸生產出預期的更小的器件。掃描探針顯微鏡已成為納米材料評估和合成的重要工具。原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡可用于觀察材料的表面并在其中移動原子。如果將這些顯微鏡的探針頭的設計更改為特殊的探針,則可以將結構刻在樣品表面上,或者可以輔助自組裝。還可以使用掃描探針顯微鏡在樣品表面移動原子。目前,這些技術既耗時又昂貴,不適合批量生產,但適用于實驗室級的原型制作。
相反,自下而上的方法是嘗試通過結合原子和分子逐步建立大結構的嘗試。技術包括化學合成,自組裝和“位置組裝”。作為評估自組裝單分子層的合適工具,存在雙偏振干涉測量法。另一種自下而上的技術是分子束外延(MBE)。貝爾實驗室的研究人員?John R. Arthur,Alfred Y. Cho和Art C. Gossard從1960年代末到1970年xxx發并實施了MBE設備作為研究工具。MBE?幫助發現了分數量子霍爾效應,該效應是1998年諾貝爾物理學獎的主題。使用MBE,可以以原子尺寸精度形成原子層,并且可以組裝復雜的結構。MBE不僅在半導體研究中廣泛應用,而且在自旋電子學中也得到廣泛應用。的物理吸附現象,納米尺寸的材料可逆再次受到關注作為控制的方法。
納米技術的用法
編輯新興納米技術項目估計,截至2008年8月21日,已有800多種納米技術產品商業化,并表示新產品每三到四周出現在市場上。該項目發布了在線出售給公眾的所有產品的列表。它們中的大多數僅限于使用“xxx代”無源納米材料,例如防曬霜,化妝品和某些食品中使用的二氧化鈦,膠粘片中使用的碳同素異形體,食品包裝和包含用于服裝,消毒劑和家用電器,防曬霜,化妝品,表面涂料,油漆,用于戶外家具外涂層的氧化鋅,用作燃料催化劑的氧化鈰等的銀微粒。
美國國家科學基金會還積極資助了納米技術研究,并由該領域的研究員David Berube資助了研究。結果總結本書是納米炒作:在背后的真相納米技術巴茲是?。根據它的說法,我們所謂的“納米技術”實際上實際上只是對材料科學的翻新,從而創造了“僅生產和銷售納米管,納米線等的納米技術產業”。他們中只有少數能夠生存。”?需要操縱和放置納米級組件的應用仍處于研究階段。盡管這是一項名為“納米”的技術,但它遠非由此產生的創新分子的生產。貝魯德(Berude)警告說,“納米氣泡”一詞可能會(或已經)形成,并且“納米技術”一詞的使用太容易了。
納米技術的監管
編輯在納米技術對健康的影響的討論中,也取得了斷言,應更有力地調節納米技術。同樣重要的是關于誰負責監管納米技術的討論。一般毒性,但在法律上,從某些方面的限制,顯然還有差距透露是否在本國法律可調節的納米技術。在“納米技術監督:下一屆政府的議程”?,前EPA副秘書J. Clarence(Terry)Davies提出了下一任總統明確監管的路線圖,它描述了克服當前xxx缺陷的短期和長期步驟。
伍德羅·威爾遜中心新興納米技術項目的首席科學顧問安德魯·梅納德(Andrew Maynard)在健康和安全方面的研究預算很低,因此納米技術對健康的影響和對安全性的理解指出,已經成為目前的限制。因此,一些研究人員,即使納米技術的發展受到抑制預防原則應嚴格執行權利要求。
根據英國皇家學會的報告,在產品的處置,破壞和再循環過程中,存在納米顆粒和納米管擴散的風險,并說:“生產者的責任是xxx程度地減少對健康和環境的影響。應該采取整個產品生命周期的措施。”
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