納米科技的內涵

納米科技的內涵

目前科技界普遍公認的納米科技的定義是：在納米尺度(1～100nm)上研究物質(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科交叉性質的科學和技術。納米科技與眾多學科密切相關,它是一門體現多學科交叉性質的前沿領域。現在已不能將納米科技劃歸任何一個傳統學科。如果將納米科技與傳統學科相結合,可產生眾多的新的學科領域,并派生出許多新名詞。這些新名詞所體現的研究內容亦有交叉重疊。若以研究對象或工作性質來區分,納米科技包括三個研究領域：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;納米器件的研制水平和應用程度是人類是否進入納米科技時代的重要標志;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。

納米科技的最終目的是以原子、分子為起點,去設計制造具有特殊功能的產品。在未來,人們將可以用納米技術一個一個地將原子組裝起來,制成各種納米機器如納米泵、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路線可分為“自上而下”和“自下而上”兩種方式。“自上而下”是指通過微加工或固態技術,不斷在尺寸上將人類創造的功能產品微型化;而“自下而上”是指以原子、分子為基本單元,根據人們的意愿進行設計和組裝,從而構筑成具有特定功能的產品,這主要是利用化學和生物學技術。“自下而上”的制作方式是納米科技概念最早提出時的核心內涵。長期以來人們對任何希望得到的納米結構材料(包括控制固態生成物的尺寸、形狀、性質),還是習慣于從微電子的角度出發,通過“自上而下”的方式提高加工精度。預計到 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電路的設計原理將達到極限。要跨越量子效應障礙,必須考慮采用其他的方式使工業生產適應新的設計原理和納米尺度的精度標準。因此,“自下而上”的制作方式伴隨著納米科技的迅猛發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分子器件自組裝。分子自組裝就是在平衡條件下,分子自發組合而成為一種穩定的、結構確定的、以共價鍵和非共價鍵聯結的聚集體。分子自組裝在生命系統中普遍存在,而且是各種復雜生物結構形成的基礎。現在科學家借助計算機模擬,并利用化學和生物技術,已成功地設計和制造出一些具有特定形狀和性質的分子裝置。因此,納米科技并不僅僅是傳統微加工技術的擴展和延伸。在目前,我們應在鼓勵兩種技術路線結合的同時,注重“自下而上”方法的探索。

(來源：《微納電子技術》2003年第 1期 白春禮/文 劉金婷/摘編)