多学科的高新科技,其最终目标是直接以原子、分子等物质在纳米尺度上表现出来的特性制造出具有特定功能的新材料,实现生产方式的大飞跃。5引言科学家深知,煤和钻石的经济价值存在天壤之别,而二者在结构上的差别只不过是原子排列的问题。如果研制出一种能把个别原子提起来放在分子里适当位置上的毫微机器人,许多微观的问题就可迎刃而解了,科学家认为,这种超袖珍机器人可由纳米尺度内的碳棒和其它充当数字转换器的超微型构件组成,且每一根碳棒都可以用只有分子大小的超微型电机来自行控制。6引言在费曼提出设想经过了约30年的岁月,纳米非晶体材料开始研制,在现代物理与计算机、微电子和扫描隧道显微镜等先进技术的配合之下,新的固体材料陆续脱颖而出,每个纳米颗粒只包含100~1000个原子,其中一半以上的原子分布在颗粒的表层,由于特殊的构成方式,纳米晶体材料在力、热、电、磁诸方面具有一系列特殊的性质。例如,纳米晶态的铅的比热在室温区比多晶态铅的比热高53%;铜的纳米晶体热胀系数比单晶铜大一倍;陶瓷在纳米晶体材料中不像普通状态下呈脆性而变为韧性;合成的氧化钛(TiO2)纳米晶体陶瓷在室温下可被弯曲,百分之百可塑。7引言利用纳米材料的特征,可以开发出应用极其广泛的各种器件,集成电路使用的半导体材料正向超纯、超精度方向发展,在超大规模集成电路中,5毫米厚的硅片上已可容纳1亿个半导体元件,光纤目前已拉制成直径105纳米、杂质含量低于10-9的纤芯,可以同时传输几千路电话和几百路彩电信号,医学领域,已经制出某些人工器官所需的新材料,日常生活方面,品种多样的新型纺织材料相继问世,现已制造出自动调温的合成纤维及空心纤维。8纳米管轴承91引言STM操纵原子和分子1989年,伊格在美国IBM公司利用扫描穿隧式显微镜探针,将35个氙原子排列成IBM三个英文字母。这是人类首次操纵原子,用原子或分子制造机器将不是梦想。(右为CO分子)10
全文预览
