納米科技的內(nèi)涵

目前科技界普遍公認(rèn)的納米科技的定義是：在納米尺度(1～100nm)上研究物質(zhì)(包括原子、分子的操縱)的特性和相互作用以及如何利用這些特性和相互作用的具有多學(xué)科交叉性質(zhì)的科學(xué)和技術(shù)。納米科技與眾多學(xué)科密切相關(guān),它是一門體現(xiàn)多學(xué)科交叉性質(zhì)的前沿領(lǐng)域?，F(xiàn)在已不能將納米科技劃歸任何一個傳統(tǒng)學(xué)科。如果將納米科技與傳統(tǒng)學(xué)科相結(jié)合,可產(chǎn)生眾多的新的學(xué)科領(lǐng)域,并派生出許多新名詞。這些新名詞所體現(xiàn)的研究內(nèi)容亦有交叉重疊。若以研究對象或工作性質(zhì)來區(qū)分,納米科技包括三個研究領(lǐng)域：納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表征。其中納米材料是納米科技的基礎(chǔ);納米器件的研制水平和應(yīng)用程度是人類是否進(jìn)入納米科技時代的重要標(biāo)志;納米尺度的檢測與表征是納米科技研究必不可少的手段和理論與實驗的重要基礎(chǔ)。

納米科技的最終目的是以原子、分子為起點,去設(shè)計制造具有特殊功能的產(chǎn)品。在未來,人們將可以用納米技術(shù)一個一個地將原子組裝起來,制成各種納米機(jī)器如納米泵、納米齒輪、納米軸承和用于分子裝配的精密運動控制器。納米科技研究的技術(shù)路線可分為“自上而下”和“自下而上”兩種方式?！白陨隙隆笔侵竿ㄟ^微加工或固態(tài)技術(shù),不斷在尺寸上將人類創(chuàng)造的功能產(chǎn)品微型化;而“自下而上”是指以原子、分子為基本單元,根據(jù)人們的意愿進(jìn)行設(shè)計和組裝,從而構(gòu)筑成具有特定功能的產(chǎn)品,這主要是利用化學(xué)和生物學(xué)技術(shù)?！白韵露稀钡闹谱鞣绞绞羌{米科技概念最早提出時的核心內(nèi)涵。長期以來人們對任何希望得到的納米結(jié)構(gòu)材料(包括控制固態(tài)生成物的尺寸、形狀、性質(zhì)),還是習(xí)慣于從微電子的角度出發(fā),通過“自上而下”的方式提高加工精度。預(yù)計到 2010年,通過目前微加工方式在硅集成電路上的線條寬度和 CMOS電路的設(shè)計原理將達(dá)到極限。要跨越量子效應(yīng)障礙,必須考慮采用其他的方式使工業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)新的設(shè)計原理和納米尺度的精度標(biāo)準(zhǔn)。因此,“自下而上”的制作方式伴隨著納米科技的迅猛發(fā)展將愈來愈受到重視。在這種制作方式中,最為重要的研究方向是實現(xiàn)分子器件自組裝。分子自組裝就是在平衡條件下,分子自發(fā)組合而成為一種穩(wěn)定的、結(jié)構(gòu)確定的、以共價鍵和非共價鍵聯(lián)結(jié)的聚集體。分子自組裝在生命系統(tǒng)中普遍存在,而且是各種復(fù)雜生物結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在科學(xué)家借助計算機(jī)模擬,并利用化學(xué)和生物技術(shù),已成功地設(shè)計和制造出一些具有特定形狀和性質(zhì)的分子裝置。因此,納米科技并不僅僅是傳統(tǒng)微加工技術(shù)的擴(kuò)展和延伸。在目前,我們應(yīng)在鼓勵兩種技術(shù)路線結(jié)合的同時,注重“自下而上”方法的探索。

(來源：《微納電子技術(shù)》2003年第 1期 白春禮/文 劉金婷/摘編)