正確答案:
納米技術是一門高新技術,它對21世紀材料科學和微行器件技術的發展具有重要影響。為瞭解納米技術的發展狀況,記者走訪了英國牛津大學材料系納米材料專家保爾·華倫博士。
華倫說,納米技術是當前全球都在談論的熱門話題。所謂納米技術,是指用數千個分子或原子製造新型材料或微型器件的科學技術。納米技術涉及的範圍很廣,納米材料只是其中的一部分,但它卻是納米技術發展的基矗牛津大學材料系目前研究的納米技術項目有40多個,其中主要的有超細薄膜、碳納米管、納米陶瓷、金屬納米晶體和量子點線等。
據華倫介紹,超細薄膜的厚度通常只有1納米—5納米,甚至會做成1個分子或1個原子的厚度。超細薄膜可以是有機物也可以是無機物,具有廣泛的用途。如沉澱在半導體上的納米單層,可用來製造太陽能電池,對開發新型清潔能源有重要意義;將幾層薄膜沉澱在不同材料上,可形成具有特殊磁特性的多層薄膜,是製造高密度磁盤的基本材料。碳納米管是由碳60分子經加工形成的一種直徑只有幾納米的微型管,是納米材料研究的重點之一。與其它材料相比,碳納米管具有特殊的機械、電子和化學性能,可製成具有導體、半導體或絕緣體特性的高強度纖維,在傳感器、鋰離子電池、場發射顯示、增強複合材料等領域有廣泛應用前景,因而受到工業界的普遍重視。目前,碳納米管雖仍處於研究階段,但許多研究成果已顯示出良好的應用前景。陶瓷材料在通常情況下具有堅硬、易碎的特點,但由納米超微顆粒壓製成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性,有的可大幅度彎曲而不斷裂,表現出金屬般的柔韌性和可加工性。
華倫說,納米技術在現代科技和工業領域有著廣泛的應用前景。比如,在信息技術領域,據估計,再有10年左右的時間,現在普遍使用的數據處理和存儲技術將達到最終極限。為獲得更強大的信息處理能力,人們正在開發DNA計算機和量子計算機,而製造這兩種計算機都需要有控制單個分子和原子的技術能力。
華倫說,傳感器是納米技術應用的一個重要領域。隨著納米技術的進步,造價更低、功能更強的微型傳感器將廣泛應用在社會生活的各個方面。比如,將微型傳感器裝在包裝箱內,可通過全球定位系統,可對貴重物品的運輸過程實施跟蹤監督;將微型傳感器裝在汽車輪胎中,可製造出智能輪胎,這種輪胎會告訴司機輪胎何時需要更換或充氣;還有些可承受惡劣環境的微型傳感器可放在發動機汽缸內,對發動機的工作性能進行監視。在食品工業領域,這種微型傳感器可用來監測食物是否變質,比如把它安裝在酒瓶蓋上就可判斷酒的狀況等。
在醫藥技術領域,納米技術也有著廣泛的應用前景。如用納米技術製造的微型機器人,可讓它安全地進入人體內對健康狀況進行檢測,必要時還可用它直接進行治療;用納米技術製造的「芯片實驗室」可對血液和病毒進行檢測,幾分鐘即可獲得檢測結果;科學家還可以用納米材料開發出一種新型藥物輸送系統,這種輸送系統是由一種內含藥物的納米球組成的,這種納米球外面有一種保護性塗層,可在血液中循環而不會受到人體免疫系統的攻擊,如果使其具備識別癌細胞的能力,它就可直接將藥物送到癌變部位,而不會對健康組織造成損害。
除此之外,納米技術在工業製造、國防建設、環境監測、光學器件和平面顯示系統等領域也有廣泛的用途,對21世紀的科技發展具有重要作用。
為了讓我對納米技術有一個較全面的印象,華倫博士帶我參觀了納米材料實驗室。由於納米材料的結構很小,在自然光下肉眼無法看到,所以需要借助顯微鏡來觀察和操作。走進實驗室,首先看到的是一台被稱作「納米刀」的儀器。參觀時,研究人員正在用它在一個電子器件材料表面上切削亞微米方型小孔,以便對該器件的材料構成進行分析。在另一個室驗室擺放著多台
透射電子顯微鏡,一位研究人員正在用它研究磁性薄膜的內部結構。接下來參觀的是一台原子探針場離子顯微鏡,利用這台儀器,可通過移動一個個原子並形成三維圖像,對材料結構進行分析。在另一個實驗室,研究人員正在用一台掃瞄探針顯微鏡在一個平面上觀察和操作單個原子,並直接測量原子間的作用力。特別值得一提的是,牛津大學不僅科研基礎雄厚,在儀器製造上也有很強的實力。這裡的許多儀器,都是他們自己研製的,有些處於世界領先水平。
近年來,為實現納米技術的產業化,牛津大學在加強基礎研究的同時,還十分重視科研成果的轉化工作。今年6月,他們新建了一個以材料科學為主的科學園。在科學園內,科研人員與企業界密切合作,一方面對大學的科研成果進行開發,另一方面根據企業和市場需要研發新的項目。目前,這裡的研究涉及生物醫學、包裝、電信、發電、航空航天、汽車、計算機等許多領域,其中有些項目很有發展潛力。如材料系成立的一家公司,現在正從事納粒子發光劑的商品化研究,這種納粒子發光劑主要用於平面顯示系統,他比傳統發光劑性能先進,有很好的應用前景。
據研究,到2010年,納米技術將成為僅次於芯片製造的世界第二大產業,擁有數百億英鎊的市場份額。為此,今年7月,英國貿工部在新發表的科技與創新白皮書中,已將納米技術列為21世紀科技發展的重點,加速該領域的發展。正如科學家所預測:納米技術這一新興的高科技領域,將成為21世紀一顆新的科技明星。
摘自《科技日報》