纳米技术的兴起与发展

碳纤维

纳米技术作为中后期刚刚兴起的一门科学技术，在诞生之时就被人们赋予了很大的期望，并且在很短的时间内发展顺序。在世界范围之内也得到了广泛的关注与认可。


（一）纳米技术的兴起

    从名词的角度来解释，纳米是一个长度单位（nanometer，缩写为 nm）。是目前人类定义的最小的长度单位，人类的肉眼根本无法观测。仅仅相当于一根头发丝直径的一万分之一，极其微小。所以关于纳米，在日常生活中并没有实际意义，仅适用于人类在微观世界的研究。

    关于纳米概念的最早起源是在 1959 年，在美国物理科技大会中，诺贝尔物理学家查理费曼所提出的。他在大会中发表了一篇关于原子排列的大胆设想：“他认为人类可以利用机器创造出更小的机器，再利用这台更小的机器制造出更加小的机器，并由此类推下去。就可以制造出分子大小的机器，而人们利用分子大小的机器就可以自由的排列原子的结构。”可以这样理解，如果分子级别上控制和排列物质，那么将会产生出新的物理效应和作用力。查理费曼的思想，可以说是纳米技术最早的起源思想，也已经为世界上所公认。
   
    1960 年，日本科学家良吾久保研究发现金属超微粒子中所含的电子数量很少的特点，而且通过实验研究得出结论：单元面积在小于其性质的特性时，粒子表现出的特性就会产生变化。1970 年，各国研究人员开始从不同领域提出有关于纳米的设想，1974年，德国人汤姆尼利用了纳米技术完成了一次精密机械加工。1980 年，日本科学家们在良吾久保研究成果之上，使纳米技术的研究水平提高了一个档次，他们成功地制取了纯净的超微粒子。这也证实了良吾久保研究的可靠性，同时也为今后的纳米研究工作打下了坚实的基础。1982 年，纳米技术的研究工具超微隧道扫描电子显微镜也被成功研制出，让我看门清楚地看到了原子和分子的微观世界，这也大大的加速了纳米技术的发展，超微隧道扫描电子显微镜的研究成功，导致了查理费曼最初的大胆假设成为可能，微观世界控制物质的假设得到了认可。人们也把超微隧道扫描电子显微镜的研究成功，作为了纳米技术研究的起点。

    1986 年，美国科学家德雷克斯勒发表了一篇关于纳米技术的论文《分子技术》，文中设想了“人类可以制造出一个分子工厂，利用微观纳米技术重新排列原子核、原子、分子，进入、进而自由组合生成任何物质。”论文已经发表就受到了学界的广泛关注。因为人们可以利用纳米技术，研究分子的结构，并通过组合，可以 5完成对物质的精确控制。如果这种设想一旦实现，人们就会在微观领域和电子学领域取得突破性的进展，就可能够摆脱微观世界对人类的限制，进而对微观世界的了解更加深刻。

    而对于纳米技术在全球范围内的兴起，引起了很多科学家的关注。其中产生了最著名的两种对纳米技术的假设。查理费曼所提出的“自上而下式”和德雷克斯勒所提出的“自下而上式”。两种设想从书面看起来显得大不相同，甚至有些对立，发展起来会渐行渐远。但两种的思想其实是存在思想的统一性的，两者殊途同归。其思想实质为，随着人类的科技发展不断进步，通过人为手段可以控制和重新排列纳米级别的分子和原子，从而按照我们的要求制造出人类所需要的物质。

    （二）纳米技术的发展

     纳米技术再经过了启蒙和探索阶段，真正成为一门技术体系还是在 1980 年之后。在1997 年 7 月，美国巴尔的摩召开了第一次关于纳米技术的会议——第一届过节纳米科技研究会。在会上正式发布了关于纳米生物学、纳米材料学、纳米机械学和纳米电子学的概念，而且确定出版关于纳米技术的三类国际性的专业技术期刊《纳米技术》、《纳米生物学》和《纳米结构材料》，加速了纳米技术领域在国际上的认可程度。

    纳米技术作为一个新学科，将许多当代高新技术领域结合、交叉。是当代物理学和工程技术学领域的结合产物。世界各国对纳米技术研究的在概念上还存在着很大的差异性。同时各国的科研水平的差距所限，也造成了对纳米技术的理解和应用领域的不尽相同。甚至有时在同一国家里，不同的科研单位对纳米技术的定义也有很大的差别。

    在世界范围内，学界对纳米技术防范认可的定义为：1、在 1—100 纳米长度范围内的微观世界中进行研究，可以物质对分子和原子的技术分析和研究。2、通过分子和原子的微观世界进行研究，可以改变其特性、系统、结构与设备。3、可以对原子尺度的物质进行控制与利用的能力。而我国对纳米研究的概念定为：在纳米尺度内研究电子、原子和分子的运动规律和特性的崭新高技术学科，它的最终目标是人类按自己的意志直接操纵单个原子制造具有特定功能的产品。

    1990 年，日本率先研制成功一种纳米碳管，马上在国际上引起了一股纳米碳管的研究高潮；1997 年，我国也在纳米技术上取得了重大的突破，中国科学院利用纳米技术控制原子写出“中国”， 并在同年实现了他纳米管的定向生长，也标志了中国正式进入了国际纳米领域；1997 年美国和法国一起研究制作了世界上第一个纳米放大器；1998 年我国成功研制纳米金刚石粉；韩国研制成功纳米级别的电子彩色显像管，LCD 开始在世界大范围内投放使用。美国在近十几年内，利用纳米技术在电子科技产业不断的取得突破，研制出 150nm、120nm、60nm、40nm 级别的电子芯片，并且还在不断在刷新纪录；日本也在纳米碳管技术上保持领先，研究成功纳米碳管安装装置。 而对于纳米技术的定义也存在差异，那就是关于纳米技术研究的长度范围，在国际上也存在着两种不同的观点：第一种定义为 1nm-100nm；第二种定位为 0.1nm-100nm。可见第二种观点较前者范围更加广泛。但是在当今的科技水平下，不管是何种定义下的尺度，目前仍还都是在假设的理论环境研究下，还无法在微观世界领域的环境下对原子内部和原子结构进行研究。由此可见，两种观点就目前来看并不存在实质上的意义，所以也就能把这两种定义的尺度下的研究都纳入纳米技术研究。

    而科学家们在进一步对纳米技术的研究中得到一种结论，纳米尺度下的研究虽然不适用于人们对宏观世界尺度的研究，但是并不能达到可以深入到原子内部的微观世界中。不过，这丝毫没有影响到纳米技术在微观领域研究的重要性，因为正是它将我们所处的宏观世界和未知的微观世界联系起来。

    纳米作为一个名词出现时，只不过是一个尺度的单位。广义上就可以把纳米技术定义为任何纳米尺度下的科学技术研究。也就是说纳米技术实质上是集合了在纳米尺度下研究的所有科技。但是某些物质在纳米尺度范围内，将会表现出与宏观世界中不同的属性，而产生出许多新的属性和性质。从以上的分析我们可以得出，关于纳米技术这种概念的定义为：所有试图对原子和分子、大分子尺度下的物质改变和物质制造的技术手段。 来源：中国粉体网