一 : 纳米技术在微电子学上的应用
纳米电子学是纳米技术的重要组成部分，其主要思想是基于纳米粒子的量子效应来设计并制备纳米量子器件，它包括纳米有序（无序）阵列体系、纳米微粒与微孔固体组装体系、纳米超结构组装体系。纳米电子学的最终目标是将集成电路进1步减小，研制出由单原子或单分子构成的在室温能使用的各种器件。
目前，利用纳米电子学已经研制成功各种纳米器件。单电子晶体管，红、绿、蓝三基色可调谐的纳米发光二极管以及利用纳米丝、巨磁阻效应制成的超微磁场探测器已经问世。并且，具有奇特性能的碳纳米管的研制成功，为纳米电子学的发展起到了关键的作用。
碳纳米管是由石墨碳原子层卷曲而成，径向尺层控制在100nm以下。电子在碳纳米管的运动在径向上受到限制，表现出典型的量子限制效应，而在轴向上则不受任何限制。以碳纳米管为模子来制备一维半导体量子材料，并不是凭空设想，清华大学的范守善教授利用碳纳米管，将气相反应限制在纳米管内进行，从而生长出半导体纳米线。他们将Si-SiO2混合粉体置于石英管中的坩埚底部，加热并通入N2。SiO2气体与N2在碳纳米管中反应生长出Si3N4纳米线，其径向尺寸为4~40nm。另外，在1997年，他们还制备出了GaN纳米线。1998年该科研组与美国斯坦福大学合作，在国际上首次实现硅衬底上碳纳米管阵列的自组织生长，它将大大推进碳纳米管在场发射平面显示方面的应用。其独特的电学性能使碳纳米管可用于大规模集成电路，超导线材等领域。
早在1989年，IBM公司的科学家就已经利用隧道扫描显微镜上的探针，成功地移动了氙原子，并利用它拼成了IBM3个字母。日本的Hitachi公司成功研制出单个电子晶体管，它通过控制单个电子运动状态完成特定功能，即1个电子就是1个具有多功能的器件。另外，日本的NEC研究所已经拥有制作100nm以下的精细量子线结构技术，并在GaAs衬底上，成功制作了具有开关功能的量子点阵列。目前，美国已研制成功尺寸只有4nm具有开关特性的纳米器件，由激光驱动，并且开、关速度很快。
美国威斯康星大学已制造出可容纳单个电子的量子点。在1个针尖上可容纳这样的量子点几十亿个。利用量子点可制成体积小、耗能少的单电子器件，在微电子和光电子领域将获得广泛应用。此外，若能将几十亿个量子点连结起来，每个量子点的功能相当于大脑中的神经细胞，再结合MEMS（微电子机械系统）方法，它将为研制智能型微型电脑带来希望。
纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理信息的能力，实现信息采集和处理能力的革命性突破，纳米电子学将成为对世纪信息时代的核心。
二 : 纳米技术主要应用在哪方面？
纳米技术主要应用在哪方面？
目前美国对纳米技术的兴趣甚广，并且一般散布到小团体中。最受重视的研究课题有：具有工程性能的金属与陶瓷纳米结构材料；聚合物大分子的分子操纵；软纳米结构的化学自组装技术；纳米结构涂料的热喷工艺和以化学为基础的技术；电子产品和传感器的纳米制作；用于与能量相关工艺的纳米结构材料，如催化剂、软磁体；纳米机加工；航天器系统的小型化。
另外，正在进行用于生化的神经通信与芯片技术研究；开发了计量学在纳米结构的热力学性能、磁性、微磁模拟以及热动力学方面的应用；原子级的模拟已被确立为1种计算工具；建造了纳米探针，用于以纳米级精度和皮秒时间分辨率研究材料结构和器件。尽管在受控条件下由原子和分子构建纳米结构是最有希望的方法，但是材料结构重组和尺寸缩减法仍将继续存在。探索性的研究包括量子操纵和原子控制手段，等级结构材料的计算机设计、人造结构分子，有机与无机纳米结构的结合、生物拟态、纳米级机器人学、生物结构对信息的编码与应用、DNA计算、相互作用的组织以及化学与生物试剂探测器。
在商业上可行的技术在美国已被应用于陶瓷、金属和聚合物的纳米粒子、纳米结构合金、着色剂和化妆品、电子元件等。从科学发现到技术应用的时间间隔长短悬殊。目前纳米技术在其它方面的应用有硬涂料、化学和生物探测器、通过纳米粒子进行的药物传送系统、电子工业中利用纳米粒子浆进行的化学-机械抛光以及先进的激光技术。有几种纳米粒子合成工艺几十年前就奠定了其科学基础，但大部分工艺的科学基础还正在研究。大部分纳米粒子研究的技术基础开发工作还处于初级阶段，单靠产业界不能支撑建立科技基础设施而需进行的研究工作。这是政府和私立机构支持基础研究所起的作用。
三 : 纳米技术的应用
班级：应用物理学111班 学号：5502211034 姓名：刘佳兴
纳米技术的发展
摘要： 科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的主要引擎，纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等诸多行业带来革命性的变革。（www.61k.com）近年来，纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐，纷纷斥巨资予以资助，引发了越来越激烈的竞争。 科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的主要引擎，纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等诸多行业带来革命性的变革。近年来，纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐，纷纷斥巨资予以资助，引发了越来越激烈的竞争。
关健词：纳米 发展 技术
一 纳米科技的定义
纳米科技中的“纳米”为10-9m，用符号表示为nm，是lmm的100万分之一。原子的直径为0.1-0.3nm。研究小于10-l0m以下的原子内部结构属于原子核物理、粒子物理的范畴。
纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术
纳米科技是指在纳米尺度(1nm到l00nm之间)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。当物质小到1-100nm(10-9--10-7m)时，其量子效应、物质的局域性及巨大的表面及界面效应使物质的很多性能发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，也不同于单个孤立原于的奇异现象。纳米科技的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。
二 纳米科技概念的提出与发展
最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费恩曼。1959年他在一次著名的讲演中提出：如果人类能够在原子／分子的尺度上来加工材料、制备装置，我们将有许多激动人心的新发现。他指出，我们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。那时，化学将变成根据人们的意愿逐个地准
纳米技术的应用 纳米技术的应用
班级：应用物理学111班 学号：5502211034 姓名：刘佳兴
确放置原子的问题。(www.61k.com］1974年，Taniguchi最早使用纳米技术(nanotechnology)一词描述精细机械加工。20世纪70年代后期，麻省理工学院德雷克斯勒教授提倡纳米科技的研究，但当时多数主流科学家对此持怀疑态度。
纳米科技的迅速发展是在80年代末、90年代初。80年代初发明了费恩曼所期望的纳米科技研究的重要仪器——扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等微观表征和操纵技术，它们对纳米科技的发展起到了积极的促进作用。与此同时，纳米尺度上的多学科交叉展现了巨大的生命力，迅速形成为一个有广泛学科内容和潜在应用前景的研究领域。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩与第五届国际扫描隧道显微学会议同时举办《纳米技术》与《纳米生物学》这两种国际性专业期刊也相继问世。一门崭新的科学技术——纳米科技从此得到科技界的广泛关注。
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制做更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。
20世纪70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。
1982年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，揭示了一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极的促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。
1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“ＩＢＭ”之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。
纳米技术的应用 纳米技术的应用
班级：应用物理学111班 学号：5502211034 姓名：刘佳兴
1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在20年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。[www.61k.com]
1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。
到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年纳米产品的营业额达到500亿美元。
2000-2006 年，各种纳米带、线等二维纳米物体以及纳米机器相继在实验室制备成功，对纳米物质的检测表征有了进一步的发展。或许在不久的将来我们用的电脑显示器只是你面前的一片空气，所显示内容可以是大脑想象的图像，也可以是接收到的特定图像信息，国外科幻大片中的景象将不再是梦！
近年来，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立纳米材料研究中心，把纳米技术列入新５年科技基本计划的研发重点；德国专门建立纳米技术研究网；美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心，美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从1997年的1.16亿美元增加到2001年的4.97亿美元。
三、纳米技术的应用
(一)纳米技术在军事电子领域中的应用
纳米侦察卫星是使用纳米元器件、按纳米加工方法组装而成的、质量小于10kg的卫星。纳米卫星一般比麻雀略大,拥有十分强大的运算能力,数十颗甚至数百颗纳米卫星相连接可以织成“天网”,即纳米卫星侦察系统,从而实现全球地毯式覆盖侦察,在军事上则能实现高空侦察无“死区”。纳米飞行侦察系统是一种微型化的飞行器,它可携带各种探测设备,具有信息处理、导航(带有小型GPS接收机)和通信能力。其主要功能是秘密部署,到敌方信息和武器系统的内部或附近监视敌方情况,同时也可对敌方雷达、通信等电子设备实施有效干扰。它可以附着在建筑物或设备上起监听作用,也可以直接将敌方目标的位置坐标传送到我方的导弹或炮兵发射基地,并引导精确制导武器实施攻击。除了可以飞行的纳米飞行侦察器外,还有其它种类的纳米侦察与传感器。其特点是体积小,装有敏锐的传感器和电子设备。纳米环境
纳米技术的应用 纳米技术的应用
班级：应用物理学111班 学号：5502211034 姓名：刘佳兴
传感器散布于武器装备的蒙皮上或外表面,能察觉细微的外界“刺激”,以便对武器系统适时调整。（www.61k.com)用纳米材料制造潜艇的蒙皮,可以灵敏地“感觉”水流、水温、水压等极细微的环境变化,并及时反馈给中央控制系统,最低限度地降低噪声、节约能源;能根据水波的变化提前“察觉”来袭的敌方鱼雷,使潜艇及时做规避机动;能用较低的辐射功率完成“智能武器”的敌我识别,以免误伤自己。
(二)纳米技术在遗传育种中的应用 纳米技术结合转基因技术在培育新品种方面取得了突破性的进展。通过纳米技术先将DNA染色体全部分解为单个基因,然后根据需要进行组装,转基因整合成功率几乎可达100%。研究成果表明,科研人员可以让单个DNA分子链展现出其内部的精细结构,并可以操纵它实现分子结构性能改进,进而形成纳米结构或图形,使人类得以在更小的世界范围内、更深的层次上探索生命的奥秘。
(三)纳米技术在发动机尾气排放环保方面的应用 新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力,是普通净水剂的10～20倍。通过纳米孔径的过滤装置,还能除去水中的细菌,使水分子、矿物质以及微量元素被保留下来,处理后即可以饮用。用光催化剂处理有机污染物的废水是最有前途的、最有效的处理手段,也是国内外研究的热点。纳米技术的出现为大气净化提供了新的途径。其中,纳米技术对空气中20nm和水中20nm的污染物的清除能力是其它技术不可替代的。
到目前为止,我国已建立纳米材料和技术的生产线十多条。纳米复合、塑料、橡胶和纤维的改性、纳米功能涂层材料的设计和应用、纳米材料在能源和环保等方面的应用开发已在我国兴起。以纳米材料和纳米技术注册的公司近百个,企业家对纳米材料和技术的关注和介入,为纳米技术产业的形成注入了新的活力。不久将来,纳米材料将会应用到我国船舶行业。
参考文献及出处：
百度文库
《机电新产品导报》 2007年第2期
《机械》2008年第14卷
《中国机械工程》第8期
应用物理学111班 5502211034 刘佳兴
本文标题：纳米技术的应用-纳米技术在微电子学上的应用61阅读| 精彩专题| 最新文章| 热门文章| 苏ICP备13036349号-1