§14納米技術的發展
§14納米技術的發展(1/3)
單個細菌用肉眼是根本看不到的，用顯微鏡測直徑大約是五微米。舉個例子來說，假設一根頭發的直徑是0.05毫米，把它徑向平均剖成5萬根，每根的厚度大約就是一納米。也就是說，一納米大約就是0.000001毫米.納米科學與技術，有時簡稱為納米技術，是研究結構尺寸在1至100納米範圍內材料的性質和應用。
納米技術的發展帶動了與納米相關的很多新興學科。有納米醫學、納米化學、納米電子學、納米材料學、納米生物學等。全世界的科學家都知道納米技術對科技發展的重要性，所以世界各國都不惜重金發展納米技術，力圖搶占納米科技領域的戰略高地。
納米技術的靈感，來自於已故物理學家理查德.費曼1959年所作的一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當時在加州理工大學任教的教授向同事們提出了一個新的想法。從石器時代開始，人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術，都與一次性地削去或者融合數以億計的原子以便把物質做成有用的形態有關。費曼質問道，為什麽我們不可以從另外一個角度出發，從單個的分子甚至原子開始進行組裝，以達到我們的要求？他說：“至少依我看來，物理學的規律不排除一個原子一個原子地製造物品的可能性。”
1990年，IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家成功地對單個的原子進行了重排，納米技術取得一項關鍵突破。他們使用一種稱為掃描探針的設備慢慢地把35個原子移動到各自的位置，組成了IBM三個字母。這證明費曼是正確的，二個字母加起來還沒有3個納米長。不久，科學家不僅能夠操縱單個的原子，而且還能夠“噴塗原子”。使用分子束外延長生長技術，科學家們學會了製造極薄的特殊晶體薄膜的方法，每次隻造出一層分子。目前，製造計算機硬盤讀寫頭使用的就是這項技術。
著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德. 費曼預言，
人類可以用小的機器製作更小的機器，最後將變成根據人類意願，逐個地排列原子，製造產品，這是關於納米技術最早的夢想；70年代，科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構想，1974年，科學家唐尼古奇最早使用納米技術一詞描述精密機械加工；1982年，科學家發明研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡，為我們揭示一個可見的原子、分子世界，對納米科技發展產生了積極促進作用；1990年7月，第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦，標誌著納米科學技術的正式誕生；
1991年，碳納米管被人類發現，它的質量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鋼的10倍，成為納米技術研究的熱點，諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為，納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用於超微導線、超微開關以及納米級電子線路等；
1993年，繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文、1990年美國國際商用機器公司在鎳表麵用36個氙原子排出“IBM”之後，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“ 中國”二字，標誌著中國開始在國際納米科技領域占有一席之地；
當前納米技術的研究和應用主要在材料和製備、微電子和計算機技術、醫學與健康、航天和航空、環境和能源、生物技術和農產品等方麵。用納米材料製作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設計更方便。利用納米材料還可以製作出特定性質的材料或自然界不存在的材料，製作出生物材料和仿生材料。
20世紀是科學奇跡迭出的時代，一個世紀前的人，縱然再富於幻想，也想象不出今日以微電子技術為核心的信息社會會呈現如此之奇觀。當我們放眼展望21世紀，又有什麽新的奇跡會再次像微電子技術一樣改變整個世界呢？科學家們認為，未來的科學奇跡已初露端倪，其
中之一就是“納米技術”，又稱“毫微技術”。這是一門誕生於1990年的新學科。
1989年下半年，美國IBM公司的科學家用掃描隧道顯微鏡在鎳晶體表麵移動原子，寫成由35個原子排列成的“IBM”三個字母，這張放大了的照片登在 《時代》周刊上，被稱為當年最了不起的公司廣告。
然而，IBM公司的這一技術，需要在攝氏零下263度的液氦溫度下進行，具有較大的局限性。1991年，日本日立製作所“中心研究實驗室”的科學家，在室溫下寫出了一行原子文字；“PEACE’91”，意思為“和平’91”，其每個字母的尺寸均小於1.5納米。
之後，這種高技術的“微雕術”在不斷地創造出新的奇跡：德國科學家在2～3個原子尺度上，進行常溫常壓下的刻蝕，已獲得成功；美國斯坦福的研究人員在百萬分之一的頭發絲上，描繪出“葛底斯堡”地址的字樣；接著，又在100納米的尺度內，繪製成一幅斯坦福大學的校徽；他們還在納米尺度上，刻蝕出林肯宣言，每個字母的線條粗細隻有1納米。
這一納米級的細線加工技術，對微電子技術將帶來革命性的影響。目前微電子技術中最細的刻線為幾分之一微米，一旦納米級的加工技術實現，電路的刻線可小到千分之一微米，則大規模集成電路的集成度，在似乎已達極限的情況下，還可提高一大步。此外，用納米技術排布原子的能力，還可以構成高密度的數據儲存器件，其儲存密度要比目前的磁盤高出1億倍！人們還可以利用納米技術直接用原子和分子製造出新的信息處理材料，製成目前科學家所期望的光芯片和生物芯片，為真正的智能計算機的問世提供必要條件。由此可見，信息技術是納米技術的最先受益者。
IBM公司的一位首席科學家這樣預言：“正像20世紀70年代微電子技術產生了信息革命一樣，納米技術將成為下一個信息時代的核心。”
（本章完）