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喜迎纳米技术带来的技术革命

1998-07-07 来源:光明日报 李剑锋 我有话说

近几年来,“纳米科学”和“纳米技术”等新名词在许多国家的报纸、杂志、广播、电视等媒体中频频出现,成为一个世界性的热门科技话题,一些国家的纳米技术研究亦已经取得了喜人的成果。

“纳米”是一种长度计量单位,1纳米等于1米的一亿分之一,大约相当于一根头发丝粗细的一万分之一。由此可见,纳米世界是相当微观的,只有科学技术高度发展,人们才有可能闯进纳米世界去探索其中的奥秘。纳米技术就是在现代物理学和新兴的高新工程技术互相融合的基础上产生出来的一门科学,包括纳米生物学、纳米显微学、纳米电子学、纳米机械学、纳米材料学等多种学科。

美国科学家预言,纳米技术将成为下一世纪信息时代的核心;英国科学家宣称,纳米技术将是多项技术革命发展的基础动力;日本科学家认为,纳米技术将是21世纪科技革命的主力军;德国科学家提出,纳米技术将产生人们想象不到的推动世界前进的奇迹。

纳米技术的影响是多方面的,其中对电子技术的影响具有划时代的意义。自从1959年半导体集成电路诞生以后,1985年出现了1兆位200万个元件的大规模集成电路,1992年又产生了16兆位3200万个元件的超大规模集成电路,再过几年将会出现1亿位、条宽只有100纳米的特大规模集成电路。纳米技术对电子技术的巨大影响表现在其将替代微电子技术。目前,应用纳米电子技术研制成功的单个电子晶体管,使晶体管控制群电子运动的状态改变成由单个电子晶体管控制单个电子运动的状态成为可能。也就是说,应用纳米技术,只需要控制一个电子的运动状态,就可以实现预定的某种效应,无论是功效还是元器件的可靠性都有了飞跃性的提高。

纳米技术还将显著地改变与提高材料的功能。普通的陶瓷材料又硬又脆,纳米陶瓷材料却完全不同,高温状态下的纳米陶瓷材料具有柔韧异常的特点。采用纳米硅制成的高效电子元件,它的功效可以超过普通单晶硅几十倍。纳米铜则有着超过自身晶格1019倍的自行扩散系数。一系列研究成果表明,随着纳米材料的不断推广应用,整个世界的面貌将会有相当大的改观。

纳米技术还将对劳动手段提出种种挑战。这是因为纳米技术可以对原子进行组合,纳米机器人能够具有人的大脑思维智能,不仅可以极大地提高生产效率,而且许多常规的劳动方式将被新的手段替代。

纳米技术还将对能源和交通产生巨大的影响。既可以大幅度地提高能源产品的供给量,又能够极大地降低人类对于现有各种能源的需求量。简便、灵活、运力巨大的运输新系统,将把人类交通运输引入一个崭新的世界。

应用纳米技术还可以将生物系统和机械系统有机地结合起来制造出医用机器人。这种机器人微小到能够注入到人或者动物的血管里面,在血管网络中进行巡逻和检查,一旦发现有害物质就迅速地将其歼灭,一些目前难以治愈的疾病将有可能很快被攻克。

除了上述一系列振奋人心的成果以外,纳米技术还能够使生物的反应运动方式和酶工程发生重大的变革,人们可以按照自己的意图来培育农作物,传统农业的面貌亦将焕然一新。

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