我国纳米科学与技术发展研究
纳米技术的发展现状和未来展望

纳米技术的发展现状和未来展望纳米技术是近年来备受关注的一项科学技术领域,它提供了许多新的机会和挑战。
纳米技术的发展不仅改变了许多行业,也对社会和人类生活产生了深远影响。
从现实角度来看,纳米技术已经在许多领域取得了重要进展。
在医疗领域,纳米技术被应用于癌症治疗和药物传递系统。
通过纳米粒子,药物可以精确地输送到患者体内,从而提高治疗效果和降低药物副作用。
此外,纳米技术还在组织工程和再生医学方面发挥着重要作用。
通过纳米材料的结构和特性,研究人员可以设计出更好的人工组织和器官,为创伤患者和器官移植者提供更好的恢复和改善机会。
在能源领域,纳米技术也有潜力带来革命性的变革。
通过纳米材料的优异性能,如高效能量转换和储存能力,研究人员正在开发新型的太阳能电池和电池技术。
这将有助于解决全球能源短缺和环境污染问题,推动可持续发展。
此外,纳米技术还可以应用于石油开采、水处理和空气净化等领域。
纳米技术的应用还可以进一步拓展到材料科学、电子学、计算机科学等各个领域。
纳米材料在材料科学中的应用可以提高材料的特性和性能,使其更加轻便、坚固和耐用。
在电子学和计算机科学领域,纳米技术可以实现更小型化、高集成度和高性能的微处理器和存储器件。
这将推动信息技术的飞速发展,进一步促进社会智能化、数字化和互联网的发展。
然而,纳米技术的发展也面临一些挑战和风险。
首先,安全性和环境影响是需要重视的问题。
纳米材料在生产和应用过程中可能释放出有害物质,对环境和健康构成潜在威胁。
因此,需要加强纳米材料的风险评估和监测,确保其安全性和可持续性。
其次,伦理和社会问题也需要认真对待。
纳米技术的发展可能引发一些伦理和道德问题,如隐私安全、社会不平等和工作失业等。
这些问题需要社会各界共同思考和解决。
未来展望方面,纳米技术有望继续发展壮大。
随着科学技术的不断进步,纳米材料和纳米器件的制备和控制技术将进一步改善和创新。
我们可以预见,未来纳米技术将在医疗、能源、材料和电子等领域发挥更广泛的应用。
2024年 硕士点 纳米科学与技术

2024年硕士点纳米科学与技术纳米科学与技术是一门研究和应用物质的微小尺度特性和现象的学科。
随着科技的不断发展,纳米科学和纳米技术已经成为当今世界的一个热门领域。
在2024年,纳米科学与技术的研究和应用将更加突出,给我们带来更多的机遇和挑战。
首先,随着纳米科学和纳米技术的快速发展,我们将迎来更多的创新和发现。
纳米尺度的特性使得物质表现出与宏观世界完全不同的性质和行为。
通过探索纳米尺度下的物质行为,我们可以设计和制造出具有高强度、高导电性、高磁性等优异性能的新材料。
这将在许多领域带来突破性的应用,如电子、光电子、生物医学、能源存储等领域。
其次,纳米科学与技术将有助于解决一些重大的全球性问题。
例如,纳米技术可以用于提高能源利用效率,减少能源消耗和污染。
通过纳米材料的设计和制备,我们可以制造出高效的太阳能电池、高容量的锂离子电池等,从而推动清洁能源的发展。
此外,纳米技术还可以应用于水处理、环境修复等方面,帮助改善环境质量,保护生态平衡。
除此之外,纳米科学和技术也将推动医学和生物科学的进步。
纳米技术在生物医学领域的应用已经取得了一些重要的突破,如纳米药物载体、纳米影像技术等。
这些技术的应用使得药物的输送更加精确、高效,同时减少了对健康组织的损害。
纳米技术还可以用于细胞工程、组织工程等方面,为医学研究和治疗提供新的手段和思路。
然而,纳米科学与技术的发展也带来了一些新的挑战和风险。
首先,纳米材料的制备和应用需要高超的技术和设备,这对研究人员提出了更高的要求。
其次,纳米材料的安全性和生态风险也需要引起关注。
纳米材料因其特殊的性质,可能对环境和生物体产生潜在的影响。
因此,我们需要在推动纳米科学和技术的发展的同时,加强相关的安全评估和监管。
总之,纳米科学与技术将在2024年迎来更加繁荣的发展。
通过纳米尺度下的探索和创新,我们将能够设计和制造出更多具有突出性能的新材料,推动清洁能源、医学和生物科学的进步。
然而,我们也需要认识到纳米科学与技术所带来的挑战和风险,并采取有效的措施来解决这些问题。
纳米技术的研究与应用

纳米技术的研究与应用一、纳米技术的定义与发展纳米技术是一种新的材料科学和工程学科,主要研究物质的纳米特性、构造与功能,并在此基础上开发出新型应用。
纳米技术的应用广泛,涵盖了许多领域,如生命科学、物理学、化学、材料科学、电子学和能源科学等。
纳米技术的研究和应用也极具前景,未来将为人类生产和创新带来新的可能。
二、纳米技术的应用领域1.医药领域纳米技术在医药领域的应用十分广泛,它可以制造出小到几个纳米的药物,通过运用纳米技术制造出的药物,药效可以更快、更准确地传递到人体内,从而提高疗效,减少药物副作用。
2.环保领域纳米技术反应速率快,小剂量即可产生极高作用效果,可以有效地处理废水、净化空气,防止水资源污染和土壤污染。
3.电子领域纳米材料的柔性和高效性,使得其成为新一代电子器件的理想材料,特别是在半导体技术、储存器件制造以及显示器材料等方面,纳米技术的应用将会更加广泛。
4.能源领域新型能源材料的研发也需要纳米技术的支持。
例如,利用纳米材料加工处理,可以大大提高新型锂离子电池的充电效率、降低能源存储和转换的耗能,制造轻便的太阳能薄膜材料等等。
三、纳米技术的发展现状近年来,纳米技术发展迅速。
许多国家都在这个领域进行了大量投入和研究,各种新型纳米材料和器件不断涌现。
1.美国美国是全球领先的纳米技术研究国家之一。
美国开放了大量的资金,用于支持纳米材料、纳米化学和纳米器件等相关研究。
美国政府还成立了许多纳米技术研究机构和研究计划,包括纳米战略计划和纳米信息科学机构等。
2.欧盟欧盟将纳米技术视为十分重要的研究领域,将纳米技术列为重点发展领域之一。
欧盟成立了纳米研究委员会,专门负责纳米技术的研究和推广。
并且在能源、环保、医药等领域也有不同的纳米材料研究计划。
3.中国中国开始注重纳米技术的研究,国家大力推动纳米技术在科技领域中的应用,成立了多个纳米研究机构和科研单位。
中国的一些纳米科技公司也在这方面取得了一定成就,并越来越多地将纳米技术运用到实际应用中。
纳米科学与纳米技术

纳米科学与纳米技术纳米科学和纳米技术是当今科学领域中备受瞩目的研究领域。
随着科技的发展,纳米材料的结构、性质与应用逐渐得到广泛的关注和研究。
本文将介绍纳米科学与纳米技术的定义、发展历程、应用领域以及未来发展方向。
一、纳米科学与纳米技术的定义纳米科学是研究纳米尺度物质的特性,以及物质在纳米尺度下的构造和性质变化规律的学科。
纳米尺度是指长度在1到100纳米之间的尺度范围。
而纳米技术是基于纳米科学的理论和原理,通过控制和制备纳米材料,利用纳米尺度上独特的性质和效应来设计和制造纳米器件和纳米产品的技术。
二、纳米科学与纳米技术的发展历程纳米科学与纳米技术的起源可以追溯到20世纪50年代的传感器技术和超微粒技术。
然而,直到20世纪80年代才真正形成独立的研究领域。
1993年,美国科学界提出“纳米科学”这一名词,并将其正式列入国家研究计划。
自此之后,纳米科学与纳米技术迅速得到了科学界和工业界的广泛关注。
三、纳米科学与纳米技术的应用领域纳米科学与纳米技术在各个领域都有着广泛的应用。
在材料学领域,纳米技术可以通过控制材料的纳米结构和纳米尺度上的性质,来改善材料的性能。
此外,纳米技术在能源、环境、生物医学等领域也有着重要的应用价值。
在能源领域,纳米技术可以用于制备高效率的太阳能电池、储能设备和燃料电池等,以提高能源的利用效率和环境友好性。
在环境领域,纳米技术可以应用于污水处理、废物处理和污染物检测等方面,帮助解决环境污染问题。
在生物医学领域,纳米技术可以用于制备纳米药物、纳米显微镜和纳米医疗仪器等,用于疾病的治疗和诊断,提高医疗效果和治疗精度。
四、纳米科学与纳米技术的未来发展方向纳米科学与纳米技术的未来发展方向主要集中在以下几个方面:1.纳米材料的制备与应用:随着纳米材料制备技术的不断发展,人们希望能够制备出更多种类、更高质量的纳米材料,并将其应用于各个领域,如光电子、电子器件、传感器等。
2.纳米器件与纳米电子:随着纳米材料研究的深入,人们对纳米器件和纳米电子的研究也越发重视。
纳米科技的发展及未来的发展方向

纳米科技的发展及未来的发展方向1. 纳米科技的发展概述纳米科技是一门研究和应用在纳米尺度(10^-9米)下的科学和技术领域。
自20世纪80年代以来,纳米科技取得了巨大的突破和发展,对各个领域的科学、工程和医学都产生了深远的影响。
纳米科技的发展主要包括纳米材料的合成与制备、纳米器件的设计与创造、纳米尺度的表征与测试以及纳米技术的应用等方面。
2. 纳米科技的应用领域纳米科技的应用领域广泛,涵盖了材料科学、电子学、能源、医学、环境保护等众多领域。
以下是一些典型的纳米科技应用领域:2.1 材料科学领域:纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质,可以应用于新型材料的开辟和改良。
例如,纳米颗粒可以用于改善材料的强度、硬度和导电性能。
2.2 电子学领域:纳米电子器件的发展可以提高电子器件的性能和功能。
例如,纳米晶体管可以实现更高的开关速度和更低的功耗,纳米存储器件可以实现更大的存储容量和更快的数据读写速度。
2.3 能源领域:纳米材料在能源领域的应用主要包括太阳能电池、燃料电池、储能材料等。
纳米材料可以提高能源转换效率、减少能源损耗,并且可以降低能源设备的体积和分量。
2.4 医学领域:纳米医学是纳米科技在医学领域的应用,包括纳米药物传输、纳米诊断和纳米治疗等。
纳米药物可以实现药物的靶向输送,减少药物的副作用和毒性。
纳米诊断技术可以提高疾病的早期诊断和治疗效果。
2.5 环境保护领域:纳米材料在环境保护领域的应用主要包括污水处理、废气管理和土壤修复等。
纳米材料可以吸附和分解有害物质,提高环境管理的效率和效果。
3. 纳米科技的未来发展方向纳米科技在各个领域的应用前景广阔,未来的发展方向主要包括以下几个方面:3.1 纳米材料的合成与制备:未来的纳米材料合成将更加注重绿色环保和可持续发展。
研究人员将探索新的合成方法和技术,以减少对环境的污染和资源的消耗。
3.2 纳米器件的设计与创造:未来的纳米器件将更加小型化、高性能和多功能化。
纳米材料与纳米技术研究进展

纳米材料与纳米技术研究进展近年来,随着科学技术的不断进步,纳米材料与纳米技术已成为热门话题,各国科学家也在纳米技术研究方面投入了大量的精力。
本文将介绍一些目前纳米材料与纳米技术研究的进展。
一、纳米材料研究进展1.金属纳米粒子金属纳米粒子是目前应用最广泛的纳米材料之一。
它的独特性质在医学、光电和材料科学等方面得到了广泛的应用。
近年来,科学家们发现,通过控制金属纳米粒子的形状和尺寸,可以进一步改善其性质。
例如,长轴为50纳米的椭球形金属纳米粒子比球形金属纳米粒子具有更好的光学特性。
因此,在未来的应用中,控制纳米粒子形状和尺寸将成为一项重要的研究方向。
2.化学合成纳米材料化学合成纳米材料是基于化学反应合成的新型材料。
其制备方法简单,成本低廉。
同时,科学家们也发现,通过控制反应条件,可以控制纳米材料的形状和尺寸。
因此,化学合成纳米材料发展前景非常广阔。
3.碳基纳米材料碳基纳米材料是一类以碳为主要成分的纳米材料。
它的制备方法多样,包括碳纳米管、石墨烯和类石墨烯材料。
在纳米材料领域,碳基纳米材料具有许多独特的性质,例如高强度、高导电性和高导热性。
因此,碳基纳米材料的应用范围非常广泛,包括能源存储、生物医学和电子器件等领域。
二、纳米技术研究进展1.纳米电子学纳米电子学是以纳米技术为基础的电子学。
在这个领域,科学家们研究如何使用纳米器件来替代传统电子器件,从而提高计算机的运行速度和存储容量。
同时,纳米电子学还可以应用于生物传感器、纳米机械和量子计算等领域。
2.纳米材料在能源存储中的应用随着可再生能源的发展,能源存储技术已变得越来越重要。
纳米材料在能量存储和转换中起着重要作用。
例如,纳米结构的锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命,因此成为了研究热点之一。
同时,科学家们也在探索使用纳米结构的太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源存储装置。
3.纳米药物学纳米药物学是利用纳米技术制备药物纳米粒子,从而提高药物在体内的分布和靶向性。
我国将进一步加强纳米科技研究

Hale Waihona Puke 2o 年 第 1 O7 I 期
时,粘度为 7 mP s 1 0 a・ ,周速度为 5 m s时、粘度为 3 0 mP S 0 0/ 2 0 a・ 。而利用原来的混合 装置混合 3 后粘度为 3 0 a・ ,新开发的装置只需 3 s即可达到相 同粘度。 h 8 0mP s 0 还可防止杂质混入 新开发的装置 中,用来混合 电极材料的容器的内径在数百毫米 以内,比原来 的混合装置要小得多。因此 ,容器和高速旋转 的旋转搅拌轮可用较低价位的 SC材料替换。这样,便于防止金属粉末等杂质混入 电极材料,同时可以减少 电压下降以及 i 内部短路现象的产生。原来的混合装置 ,大多采用容积高达 4 0 0 L的大容器 ,容器及搅拌用 部件难 以用金属以外的材料进行替换 。 日本 Pi i r x计划在车载锂电池的生产等工序使用新开发 的装置。还适用于使 目 m 前正在
中 国家标 准 1 项 、行 业 标准 4项 。 1 纳米科学和技术是当今世界公认的几大前沿领域之一, 纳米科技也被认为是中国有望实
21
维普资讯
现代材料动态
20 年 第 8 07 期
现跨越式发展的领域之一,《 国家中长期科学和技术发展规划纲要》中设有 “ 纳米研究 ”重 大科学研究计划 。 程津培提出, 十一五”期间。 “ 要围绕 “ 纳米研究 ”重大科研计划 ,加强纳 米科学技术平台建设和人才 团队的培养, 大力促进成果转化 , 加强国际合作与交流,推动 中 国纳米科技真正实现跨越式发展 。
研发的正极材料磷酸铁锂(ie O ) L P4 F 与导 电材料和黏合剂实现均匀分散 。 本 田子公司开始销售 CG 型太阳能电池 IS 本 田子公司本田 S l c 2 0 年 6月宣布开始销售“ I S型’ oe 于 07 t CG , 薄膜太阳能 电池 。 IS CG 型是在光的吸收层中利用 c ( 、I( 、G ( 、S ( 化合物的太 阳能电池 。在世界市 u铜) n铟) a镓) e硒) 场上,德国等国已经供应过该产品,但在 日本 国内本 田 S lc还是首家。正在开发同一种 oe t CGS太阳能电池的昭和壳牌石油 “ I 只是试验性地提供 ,还没有正式销售” 。 本 田 S l c 出的模块尺寸为每枚 1 1 m×0 9 m×03 m。在太 阳位于天顶角 4 oe 推 T .7 4 . 1 7 . 7 8 度、日照强度为 1W/ m 、模块温度为 2 ℃的条件下,最大输出功率可达 1 5 。模块转换 k 5 W 2 效率为 1 .%,稍稍低于 目前主流的单结晶硅型及 多结晶硅型太阳能电池的 1 %~1%这 1 2 3 9
纳米科学和技术的前沿和发展趋势

纳米科学和技术的前沿和发展趋势纳米科学和技术是近年来最受关注的一个领域,因其极小尺度的研究对象和应用前景,不同于传统科技领域,被誉为“21世纪的革命性科技”。
它以纳米米(一个亿分之一米)为尺度,利用纳米颗粒、纳米结构和纳米装置等纳米材料开发出全新的产品、技术和应用,涉及硅电子、医药卫生、能源环保、材料科学和仿生学等各个领域,且不断拓展新的研究领域。
本文将从纳米材料、纳米生物技术和纳米电子三个方面探讨纳米科学和技术的前沿和发展趋势。
一、纳米材料纳米材料是纳米科技的基础。
它不仅有着普通材料所没有的新性质,如量子效应、磁性、光学性质等,还能制造出高强度、高韧性、高导电性、高导热性、高化学活性和高反应活性等特性,极大地增强了材料的性能。
近年来,石墨烯、碳纳米管等纳米材料因其独具优势的性质及广泛的前景,成为纳米材料中的热点材料。
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维结构材料,拥有极高的电子流动性和机械强度,可应用于柔性电子、纳米电子器件、光学、催化等领域。
由于石墨烯的多功能性,学术界正在探索石墨烯在新能源开发领域的应用,如锂离子电池、超级电容器、电解水制氢等。
碳纳米管是一种纳米级管状结构的碳材料,具有较高的机械强度、导电性和导热性,而其宽窄、表面修饰、打孔等结构特点也影响其物性和应用。
目前,碳纳米管已有了很多的应用领域,包括电池、传感器制假、生物传感等等。
二、纳米生物技术纳米生物技术是一种交叉学科,将纳米科学和技术与生物学相结合,可以制备新型的生物材料、探测技术、生物医药与诊断工具,不仅可以用于治疗疾病、提高药物作用效果,还可以开发更高效、高安全的药物,可望为医学治疗带来突破性进展。
纳米生物材料是拥有纳米级尺寸的生物材料,可利用其特殊的生物学、物理学和化学性质,制备出一般生物材料所无法比拟的新型生物学材料。
纳米生物材料主要包括纳米结构复合材料、纳米尺度半导体器件、生物传感器、纳米医药等领域。
生物传感器是一种对特定生物信号进行探测和检测的机器,以研究和分析生物体内发生的生物学现象。
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我国纳米科学与技术发展研究一、纳米科技的基本认识纳米是物理学中一个长度计量单位,即纳米是1米的10亿分之一。
纳米科技是在现代物理学和新兴的高新工程技术相互融合的基础上逐步兴起的新兴学科,与生物技术、信息技术并称为引领21世纪的三大高新技术。
它主要是运用先进技术在纳米尺度(1nm到100nm 之间)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用(主要是量子特性),其最终目的是能够按照人类自己的意愿直接操纵单个原子、分子,设计和制造具有特定功能的产品,以实现生产方式的重大变革。
纳米科学与技术主要包括物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等七个相对独立又相互渗透的学科以及纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征等三个重点研究领域。
纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。
其中,纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础,而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。
扫描隧道显微镜(STM)在纳米科技中占有重要的地位,并贯穿于纳米科技各大分支领域中,其分析和加工手段占纳米科技工作一半以上。
由于纳米科学技术将在材料科学、机械制造、微电子学、计算机技术、生物技术、医学与健康、环境与能源、高分子化学、航空航天以及国家安全等领域有着广阔的应用前景,必将引发一场新的工业技术变革。
与此同时,纳米科技还将推动产品的微型化、高性能化和环境友好化,极大地节约资源和能源,减少人类对资源的过分依赖,并促进生态环境的改善,将在新的层次为人类可持续发展提供物质和技术保证。
世界范围内围绕纳米技术的世界性激烈竞争已经悄然开始。
二、纳米科技发展现状(一)国外纳米科技产业化发展现状20世纪末开始,纳米技术作为一种新技术逐渐成为世界关注热点。
很多国家把纳米科技看成是最有可能取得突破的科学和工程领域。
全世界大约有35个国家已经加入了“纳米”创新竞赛中。
每年用于纳米科学和纳米技术的公共或私人研究项目预算能达到90亿美元。
目前每年全球市场对纳米技术产品的需求已经达到几千亿美元,到2015年,纳米技术商品和服务据测甚至有可能高达1万亿美元。
2000年美国正式发布了“国家纳米技术计划”(NNI),将纳米技术列入21世纪前10年关键领域之一,确保美国在这一新兴领域拥有主导地位。
目前美国在纳米合成、纳米装置精密加工、纳米生物技术、纳米基础理论等多方面处于世界领先地位。
日本是开展纳米技术基础和应用研究最早的国家。
早在1981年,日本科学技术厅推出了“先进技术的探索研究计划”(ERATO)。
同时日本通产省先后实施了数个有关纳米技术的大型10年研究计划。
日本80家大企业中,有大约40%的企业设置了专门的纳米科研机构。
20世纪90年代以来,欧盟制定了科技研发第4框架计划和第5框架计划。
同时在“尤里卡计划”中就将纳米技术研究纳入其中。
目前,欧洲在纳米微电子、纳米器件、纳米生物科技、纳米粒子以及纳米涂层和新仪器等应用方面取得了巨大成就。
(二)我国纳米科技产业化发展现状我国是世界上少数几个从上世纪90年代就开始重视纳米材料研究的国家之一,在纳米材料及其应用、隧道显微镜分析和单原子操纵等方面和国际水平相接近,在某些领域内达到了世界先进水平。
在过去的十年里,我国政府加强对纳米科技的支持,基础研究和应用研究方面的国家投入每年上升100%。
从90年代开始,我国就“纳米科技的发展与对策”、“纳米材料学”、“扫描探针显微学”、“微米/纳米技术”等方面,召开了数十个全国性的会议。
我国科学院还在北京主持承办了第7届国际扫描隧道显微学会议(STM93)和第4届国际纳米科技会议(NanoIV)。
我国的有关科技管理部门对纳米科技的重要性已有较高的认识,并给予了一定的支持。
中国科学院(CAS)和国家自然科学基金委员会(NSFC)从80年代中期即开始支持扫描探针显微镜(SPM)的研制及其在纳米尺度上的科学问题研究)。
国家科委(SSTC)通过“攀登计划”项目,连续10年支持纳米材料专项研究。
1999年,科技部又启动了国家重点基础研究发展规划项目(“973”计划)-“纳米材料与纳米结构”,继续支持纳米碳管等纳米材料的基础研究。
国家“863”高技术计划,亦设立一些纳米材料的应用研究项目。
目前,国内有50多所高校、20多个中科院研究所开展了纳米科技领域的研究工作。
现有与纳米科技相关的企业已达300余家。
国家科研机构和高等院校从事纳米科技的研究开发人员大约有5000人。
整体上国内的纳米科技研究涉及领域比较宽、点多分散,尚未形成集中的优势。
国内已有中国科学院、清华大学、北京大学、复旦大学、南京大学、华东理工大学等单位成立了与纳米科技有关的研究开发中心。
其中,中科院、北京大学、清华大学、复旦大学等研究单位占有优势。
我国的纳米科技研究与国外几乎同时起步,在某些方面较有优势。
从近期美国《科学引文索引》核心期刊查询,中国纳米科技论文总数位居世界前列。
例如,有关纳米碳管方面的学术论文排在美、日之后位居世界第三。
在过去的十年间,国家通过研究计划对纳米科技领域资助的总经费大约相当于700万美元,社会资金对纳米材料产业化亦有一定投入。
但与发达国家相比,投入经费相差很大。
由于条件所限,研究工作只能集中在硬件条件要求不太高的领域。
尽管这样,我国的纳米科技研究近些年取得了重大进展,在以下方面具有自己的优势:1、纳米材料我国对纳米材料的研究一直给予高度重视,取得了很多成果,尤其是在以碳纳米管为代表的准一维纳米材料及其阵列方面、非水热合成制备纳米材料方面在取得突破;在纳米块体金属合金和纳米陶瓷体材料制备和力学性能的研究、介孔组装体系、纳米复合功能材料、二元协同纳米界面材料的设计与研究等方面都取得了重要进展。
2、纳米器件在量子电子器件的研究方面,我国科学家研究了室温单电子隧穿效应,单原子单电子隧道结,超高真空STM室温库仑阻塞效应和高性能光电探测器以及原子夹层型超微量子器件。
清华大学研制出100纳米(0.1um)级MOS、硅微集成传感器、硅微麦克风、硅微马达、集成微型泵等器件,以及基于微纳米三维加工的新技术与新方法的微系统。
中国科学院半导体所研制了量子阱红外探测器(13-15um)和半导体量子点激光器。
中科院物理所研制出可在室温下工作的单电子原型器件。
西安交通大学制作了碳纳米管场致发射显示器样机,可连续工作3800小时。
3、纳米结构的检测与表征中国科学院化学所和中国科学院北京真空物理室在90年代开始运用STM进行纳米级乃至原子级表面加工,在晶体表面先后刻写出“CAS”、“中国”和“中国地图”等文字和图案。
中国科学院化学所先后研制了STM、AFM、BEEM、LT-STM、UHV-STM、SNOM等纳米区域表征的仪器设备,具有知识产权。
开发了表面纳米加工技术,为纳米科技的研究起到了先导和促进作用。
最近化学所在单分子科学与技术及有机分子有序组装方面有了很大的进展,并开始对分子器件进行探索性研究。
中国科技大学进行了硅表面C60单分子状态检测,为分子器件的研制提供了一些基本数据。
综上所述,我国的纳米科技工作取得了一定的成绩,尤其是在以碳纳米管为代表的纳米材料的研究方面,已经步入世界先进行列。
但纳米科技的很多领域研究工作才刚刚起步,受条件所限,研究力量比较薄弱,还应建立国家公用技术平台,提高纳米加工能力,并加强协调,组织力量进行多学科攻关。
在纳米科技的研究工作中,应加强原创性工作,应用性研究、工程化研究应加大投入力度,使纳米科技尽快产业化,成为国民经济新的经济增长点。
三、纳米科技前景展望纳米科技产业化对未来人类经济社会发展将有着重大的影响,其前景展望主要表现以下七个相关领域:(一)纳米材料和制备在纳米尺度上,通过精确地控制尺寸和成份来合成材料单元,制备更轻、更强和可设计的材料;以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料,生物材料和仿生材料,实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。
(二)微电子和计算机技术纳米结构的微处理器的效率将提高100万倍,并实现兆兆比特的存储器(提高1000倍);研究集成纳米传感器系统,使计算能力得到提高,人们可以从理论上对纳米结构材料的性质和设计进行模拟。
(三)环境和能源在环境领域,它可以去除水和空气中极小颗粒的污染物质(分别为<200nm及<20nm)。
孔径l nm的纳孔材料可作为催化剂的载体;在能源领域,利用纳米合成和组装方法,可开发出更加节能的照明技术;制造出强度更大的轻质材料,以提高运输率,节省能耗;使用低耗能的化学过程来破坏有毒物质,从而保护环境;利用纳米技术还可大大降低太阳能电池的制造成本。
(四)医学和健康纳米技术将给医学界带来变革,纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便,用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后,可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织;在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应;研究耐用的与人体友好的人工组织、器官复明和复聪器件;疾病早期诊断的纳米传感器系统。
(五)生物技术在纳米尺度上按照预定的对称性和排列制备具有生物活性的蛋白质、核糖核酸等,在纳米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其它功能,生物仿生化学药品和生物可降解材料;动植物的基因改善和治疗,测定DNA的基因芯片等。
(六)航天和航空纳米器件在航天领域的应用,不仅增加有效载荷,更重要的是使耗能指标成指数倍的降低。
其研究内容还包括:研制低能耗、抗辐照、高性能计算机,微型航天器用纳米集成的测试、控制仪器和电子设备,抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料(七)国家安全由于纳米技术对经济社会的广泛渗透性,拥有纳米技术知识产权和广泛应用这些技术的国家,将在国家经济安全和国防安全方面处于有利地位。
通过先进的纳米电子器件在信息控制方面的应用,将使军队在预警、导弹拦截等领域快速反应;通过纳米机械学,微小机器人的应用,将提高部队的灵活性和增强战斗的有效性;用纳米和微米机械设备控制,国家核心防卫系统的性能将大幅度提高;通过纳米材料技术的应用,可使武器装备的耐腐蚀性、吸波性和隐蔽性大大提高,可用于舰船、潜艇和战斗机等。
四、我国纳米科技发展存在的问题(一)投资严重不足,且分布不平衡我国纳米技术的基础研发起步较早,与国外比基本上保持同步,国家财政给予大力扶持,但与美日欧等发达国家和地区相比相差甚远。
由于我国纳米技术投资不足,以致我国产业部门的研究院所除个别单位,很少涉足纳米技术,更谈不上纳米技术工程化研发方面的投资。
同时也导致了底层(企业)热于上层(科研院所及高校),上层热于中层(产业化工程研究)即:上下两头热,中间层次冷的局面。
(二)研发设施薄弱,应用开发不足我国纳米技术基础研究和发达国家相比,在某些方面还处于领先地位,但大部分领域还存在差距。