小納米 大機(jī)會(huì) (2004-09-28)
發(fā)布時(shí)間:2007-12-04
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來源:人民日?qǐng)?bào)
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重大影響
納米技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域,其技術(shù)浪潮的沖擊將影響到國家安全和人們生活的方方面面:
??材料與制造:納米技術(shù)將根本改變未來的材料生產(chǎn)方式,隨之而來的將是生產(chǎn)出重量更輕、強(qiáng)度更大并可編程的材料,創(chuàng)造基于新原理和結(jié)構(gòu)的新器件。
??醫(yī)學(xué)和衛(wèi)生:納米技術(shù)使人類擴(kuò)展了表征單個(gè)基因組成、測(cè)量單個(gè)分子性能的能力,將引發(fā)臨床學(xué)和治療學(xué)的革命,促進(jìn)細(xì)胞生物學(xué)和病理學(xué)基礎(chǔ)研究的發(fā)展。利用納米技術(shù)可顯著加快基因排序和測(cè)定基因表達(dá)的過程,可診斷癌細(xì)胞,可為藥物傳遞提供新的方式和路線,可通過自裝配或生物擬態(tài)方法生成有生物靈性的納米系統(tǒng)和材料。
??航空與航天探索:納米結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)和制造用于飛機(jī)、火箭、空間站和行星/太陽探索平臺(tái)等的更輕、更強(qiáng)、更穩(wěn)定的材料的關(guān)鍵,它的利用便于完成更多的宇宙探索任務(wù)。
??環(huán)境與能源:納米技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)和解決環(huán)境問題,開發(fā)新的“綠色”處理技術(shù),管理環(huán)境和核廢料。利用納米技術(shù)可開發(fā)新的儲(chǔ)能、節(jié)能和清潔能源技術(shù)。
??生物技術(shù)和農(nóng)業(yè):利用納米技術(shù)可把蛋白質(zhì)、脂肪等有獨(dú)特性能的生物納米材料聚集成為合成材料和器件,模擬生物系統(tǒng)。利用納米技術(shù)生產(chǎn)的生物可降解化學(xué)藥品可滋養(yǎng)植物和保護(hù)植物免遭昆蟲侵害,并改良動(dòng)物和植物的基因等。利用納米技術(shù)可測(cè)試DNA,了解植物的基因排列和表達(dá)。
??國家安全:利用納米電子學(xué)可建立更復(fù)雜的虛擬軍事培訓(xùn)系統(tǒng),將納米器件和微器件結(jié)合起來可用于控制核安全系統(tǒng)等等。
??科學(xué)與教育:納米尺度跨學(xué)科研究的高度交叉和綜合性對(duì)各學(xué)科提出了更高的要求,其研究的動(dòng)力將增強(qiáng)現(xiàn)有各學(xué)科與新興領(lǐng)域間的聯(lián)系,改變現(xiàn)有的教育和培訓(xùn)方式。
此外,納米技術(shù)對(duì)社會(huì)倫理道德產(chǎn)生的影響也不可低估??傊?,納米技術(shù)在總體上對(duì)社會(huì)的沖擊將遠(yuǎn)比上世紀(jì)70年代出現(xiàn)的微電子技術(shù)大得多,它將影響幾乎所有現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。
競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)
自美國2000年宣布“國家納米技術(shù)倡議”以來,國際間已形成納米科技研究開發(fā)的熱潮。為了提高國家在全球未來競(jìng)爭(zhēng)和戰(zhàn)略技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì),許多國家已經(jīng)根據(jù)各自的資源特征和戰(zhàn)略需求,選擇了研究開發(fā)重點(diǎn)。
美國選擇5大類納米技術(shù)的研究開發(fā)戰(zhàn)略領(lǐng)域進(jìn)行長(zhǎng)期投資:納米科學(xué)與工程的長(zhǎng)期基礎(chǔ)研究;重大挑戰(zhàn)項(xiàng)目研究;杰出中心和研究網(wǎng)絡(luò);研究基礎(chǔ)設(shè)施;倫理、法律和社會(huì)影響以及教育培訓(xùn)。美國還頒布了納米技術(shù)法律,以保障納米技術(shù)的研究開發(fā),應(yīng)對(duì)納米技術(shù)帶來的社會(huì)影響。
歐盟則瞄準(zhǔn)了信息處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)方面的納米器件、納米材料等方面的研究。德國看好面向產(chǎn)業(yè)的研究開發(fā),將研究精力集中在超薄功能薄膜、光電子領(lǐng)域的應(yīng)用、最新納米結(jié)構(gòu)的開發(fā)、超精細(xì)表面測(cè)量和納米結(jié)構(gòu)的分析方法上。英國在2003年確定了6個(gè)納米技術(shù)重點(diǎn)領(lǐng)域:電子與通信、藥品傳遞系統(tǒng)、生物組織工程和藥物移植及器件、納米材料、納米儀器和工具及度量、傳感器和制動(dòng)器。今年在微納米制造倡議中首次資助25個(gè)項(xiàng)目。法國主要瞄準(zhǔn)量子信息、納米對(duì)象的組織和裝配,納米電子學(xué)、納米材料和納米生物科學(xué)。
日本將研究重點(diǎn)確定在納米材料研究、納米生物技術(shù),并開發(fā)用于下一代半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)技術(shù)上。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省近年來在制定納米技術(shù)的政策中,強(qiáng)調(diào)提升日本產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和提高生命質(zhì)量,增強(qiáng)并加速諸如納米制造和測(cè)量技術(shù)等方面的基礎(chǔ)研究,加速納米技術(shù)的商業(yè)化,促進(jìn)國際合作。
實(shí)際應(yīng)用
目前,納米技術(shù)正向物理、化學(xué)、生物學(xué)、新材料、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和能源等諸多領(lǐng)域滲透,取得了重要進(jìn)展并得到不同程度的應(yīng)用。美國2002年在硅谷建立了世界上第一條納米芯片生產(chǎn)線。美國康奈爾大學(xué)利用納米技術(shù),用晶體硅制作了10微米長(zhǎng)、每根弦只有50納米寬、共6根琴弦的世界上最小的吉他,這表明納米電子機(jī)械器件的新一代技術(shù)的發(fā)展。研究人員開發(fā)了不受光衍射極限限制的近場(chǎng)光學(xué)儲(chǔ)存新技術(shù),表明了超高密度納米光學(xué)信息存儲(chǔ)技術(shù)的突破。英特爾公司技術(shù)開發(fā)小組的研究人員經(jīng)過多年的努力,于今年5月宣布研究成功了一種取代二氧化硅作為門電介質(zhì)的“high-K”的新材料,有望將半導(dǎo)體集成電路芯片的尺度降低到45納米,從而使莫爾斯定律在未來依然有效。美國的納米材料發(fā)現(xiàn)公司不久前與美國國防部聯(lián)手研究開發(fā)燃料電池,將未完全利用的軍火的爆炸力轉(zhuǎn)換為電力用作燃料電池的能量,旨在為軍隊(duì)的將士提供能量便攜器。
納米科技的迅猛發(fā)展使納米產(chǎn)品日益融入人類的生產(chǎn)和生活。美國國家基金會(huì)的一份研究表明,受納米技術(shù)影響的產(chǎn)品在2001年后的10?15年估計(jì)將超過1萬億美元。目前全球納米技術(shù)的年產(chǎn)值已達(dá)到500億美元。當(dāng)然,納米科技在發(fā)展中還面臨著很多問題和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),將向著與生物技術(shù)、信息技術(shù)、認(rèn)知科學(xué)融合的方向發(fā)展。