在纳米技术及应用工程研究中心,国纳科技专家曾经多次被问及:“何为纳米科技?”
简单来讲,纳米科技就是在纳米尺度(介于1到100纳米之间)内进行的科学、工程和技术活动。这一领域的研究与应用涉及极小事物,其科学范畴广泛,涵盖了化学、生物学、物理学、材料科学和工程学等多个领域,尤其是在当前的关键领域——芯片制造中有着广泛应用。
纳米科技这一概念起源于物理学家理查德·费曼。早在1959年的某个会议上,他发表了一篇关于操纵和控制单个原子与分子的演讲,初步提出了纳米科学与技术的思想。
十多年后,在对超精密加工的探索中,谷口教授正式提出了“纳米科技”这个术语。直到1981年,随着扫描隧道显微镜(STM)的进步,人们能“看到”单个原子,现代纳米科技才开始崭露头角。
一纳米之小,难以想象。一纳米等于十亿分之一米。举例来说:
- 一英寸包含约254万个纳米。
- 一张报纸的厚度大约为10万个纳米。
- 如果将一根头发等分为5万段,那么每段的厚度就接近一个纳米。
在纳米世界中,人们能观察到并控制单个原子与分子的行为。要知道,地球上的所有事物都是由原子构成的,包括我们食用的食物、穿着的衣物以及居住的房屋。这些原子之小,无法察觉,即便是中学常用的显微镜也无济于事,唯有借助先进的扫描隧道显微镜或原子力显微镜方可一窥究竟。
尽管纳米科技尚属新兴领域,但人类其实早已在数千年间无意识地应用了纳米材料。古罗马时期的高脚杯就是一个例子,其玻璃中溶入了金和银颗粒,直径大约50纳米。
如今,科学家和工程师们正利用尖端科技工具,探索各种方法在纳米尺度上制造材料。他们利用这一技术来增强材料的特性,如更高的强度、更轻的重量、更好的光谱控制以及更大的化学反应性等。
纳米科技的应用广泛涉及衣、食、住、行、医等多个方面。特别是在芯片制造方面,其重要性不言而喻。芯片的制造正是在纳米尺度上进行的,需要高精度设备如光刻机。一旦掌握了这一技术,便能在很大程度上掌握现代科技的命脉。
对于未来纳米科技的发展方向,卢静副研究员(前同事)曾提出:“随着纳米制造设备和表征技术的进步,纳米材料的应用将更加广泛和便捷。国内已有成熟设备生产商降低应用成本;环保方面也由最初针对工业废水扩展到原生态水域环境保护;检测技术也实现了从实验室到现场的转变。”