研究纳米电子技术的论文

纳米技术（纳米科技nanotechnology） 纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。 从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。 所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。 纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。 纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家钱学森也曾指出，纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。 虽然距离应用阶段还有较长的距离要走，但是由于纳米科技所孕育的极为广阔的应用前景，美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视，纷纷制定研究计划，进行相关研究“纳米”是英文nanometer的译名，是一种度量单位，是十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。而纳米技术也就是在纳米尺度（0.1nm到100nm之间）的研究物质的相互作用和运动规律，以及在实际应用中利用这些规律的多学科的科学和技术。其基本含义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新的物质。 纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。纳米科学技术被认为是世纪之交出现的一项高科技。 从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。 第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的"加工"来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。 纳米技术包含的主要方面为： 纳米材料学(nanomaterials)；纳米电子学(nanoelectronics)；纳米动力学(nanodynamics)；纳米生物学(nanobiology)和纳米药物学(nanopharmics)。 纳米技术的研究方式（approaches）：从纳米技术研究的尺度范围来看，研究纳米技术的方法可以采取“从小到大”（bottom up）和“从大到小”(top down)两种方式。“top down”的方式是利用机械和蚀刻技术制造纳米尺度结构。而“bottom up”是应用一个原子一个原子或一个分子一个分子创造有机和无机结构。“top down”或“bottom up”可以用来衡量纳米技术发展的水平。 纳米科学技术使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。其最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式，实现生产方式的飞跃。因而纳米科技将对人类产生深远的影响，甚至改变人们的思维方式和生活方式。 纳米技术 纳米是长度单位，等于10亿分之1米，即1nm=0.000000001m,大体上等于四个原子的直径。纳米技术就是在纳米的尺度范围内，设法组成新物质，开发新应用的技术。它所涉及的领域介于宏观和微观之间，有着十分诱人的前景。例如纳米碳管是由石墨中的一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状纤维，内部空心，外部直径只有几到几十纳米，相当于头发丝的万分之一，密度只有钢的六分之一，而强度却是钢的100倍，是做成防弹背心等织物的理想材料。也可以作为显象管底板涂层，生产出薄型、节能的壁挂式电视屏。利用纳米技术可以把电子囚禁在一个纳米颗粒或一根极细的短金属丝内，进而制成单电子器件，即用一个电子来控制电路。这样计算机的容量和计算速度可大为提高。用纳米技术做成的所谓量子磁盘，能作高密度的磁记录，每平方厘米的面积上可储存3万部《红楼梦》。 纳米技术、信息技术与生物技术被称为二十一世纪的三大主导技术。纳米技术的发展将对材料科学、生命科学、医学产生极大的影响。在物质世界的微观和宏观两个领域内，人类取得了巨大的进步，而介于它们之间1—100纳米的世界里,科学家们发现了一些物理、化学上的奇异现象，比如物体的强度、韧性、比热、导电率、扩散率、磁化率等完全不同于我们现有的常识，由这些全新的发现可能导致的全新理论的问世将给人类常来重大的影响，会成为一场持续的革命。 纳米技术是中华民族科学技术发展过程中遇到的一次绝好的机会。目前西方各国如美国、日本、欧盟都纷纷提出自己的纳米技术发展战略和计划，中国的企业界和科学家密切合作，推动纳米科学不断发展。 本公司全体同仁愿和全国同行一起生产出更多更好的纳米粉体材料和纳米复合材料。 纳米日化用品 >> SOMO公司将高端纳米技术引入常规日化产品，使普通家庭也能轻松享受科技带来的方便。SOMO出品之日化品，从研发、生产到销售，均精选原料，运用高新技术全力打造对环境无污染，对人体无危害的全绿色环保产品。 由于纳米之特性，SOMO所推日化品均为液态，既能大大提高产品利用率，同时也方便顾客使用。 纳米健康制品 >> 健康，21世纪人们最重视的话题。SOMO运用自身拥有的技术优势，致力于在食品、药品方面推陈出新。系列保健型食品在调节人体机能上有显著效果，而个人护理用品则以外用为主，通过纳米化有效成份，使其生物利用度大大提高，从而产生显著效果。 纳米新材料 >> SOM0开发生产的新型真空绝热材料在国内外VIP行业处于绝对领先地位。该产品具有优异的节能效果，其绝热性能是传统绝热材料的4～10倍。另外，还具有重量轻、环保、安全、可靠和使用方便等特点，并可做成各种异型产品，现海尔和科龙已和我公司合作，并大规模使用。

纳米科技发展态势和特点_(转) 科学界普遍认为，纳米技术是21世纪经济增长的一台主要的发动机，其作用可使微电子学在20世纪后半叶对世界的影响相形见绌，纳米技术将给医学、制造业、材料和信息通信等行业带来革命性的变革。因此，近几年来，纳米科技受到了世界各国尤其是发达国家的极大青睐，并引发了越来越激烈的竞争。 一、各国竞相出台纳米科技发展战略和计划 由于纳米技术对国家未来经济、社会发展及国防安全具有重要意义，世界各国(地区)纷纷将纳米技术的研发作为21世纪技术创新的主要驱动器，相继制定了发展战略和计划，以指导和推进本国纳米科技的发展。目前，世界上已有50多个国家制定了国家级的纳米技术计划。一些国家虽然没有专项的纳米技术计划，但其他计划中也往往包含了纳米技术相关的研发。 (一) 发达国家和地区雄心勃勃 众所周知，为了抢占纳米科技的先机，美国早在2000年就率先制定了国家级的纳米技术计划(NNI)，其宗旨是整合联邦各机构的力量，加强其在开展纳米尺度的科学、工程和技术开发工作方面的协调。2003年11月，美国国会又通过了《21世纪纳米技术研究开发法案》，这标志着纳米技术已成为联邦的重大研发计划，从基础研究、应用研究到研究中心、基础设施的建立以及人才的培养等全面展开。 曰本政府将纳米技术视为“曰本经济复兴”的关键。第二期科学技术基本计划将生命科学、信息通信、环境技术和纳米技术作为4大重点研发领域，并制定了多项措施确保这些领域所需战略资源(人才、资金、设备)的落实。之后，曰本科技界较为彻底地贯彻了这一方针，积极推进从基础性到实用性的研发，同时跨省厅重点推进能有效促进经济发展和加强国际竞争力的研发。 欧盟在2002～2007年实施的第六个框架计划也对纳米技术给予了空前的重视。该计划将纳米技术作为一个最优先的领域，有13亿欧元专门用于纳米技术和纳米科学、以知识为基础的多功能材料、新生产工艺和设备等方面的研究。欧盟委员会还力图制定欧洲的纳米技术战略，目前已确定了促进欧洲纳米技术发展的5个关键措施：增加研发投入，形成势头；加强研发基础设施；从质和量方面扩大人才资源；重视工业创新，将知识转化为产品和服务；考虑社会因素，趋利避险。另外，包括德国、法国、爱尔兰和英国在内的多数欧盟国家还制定了各自的纳米技术研发计划。 (二) 新兴工业化经济体瞄准先机 意识到纳米技术将会给人类社会带来巨大的影响，韩国、中国台湾等新兴工业化经济体，为了保持竞争优势，也纷纷制定纳米科技发展战略。韩国政府2001年制定了《促进纳米技术10年计划》，2002年颁布了新的《促进纳米技术开发法》，随后的2003年又颁布了《纳米技术开发实施规则》。韩国政府的政策目标是融合信息技术、生物技术和纳米技术3个主要技术领域，以提升前沿技术和基础技术的水平；到2010年10年计划结束时，韩国纳米技术研发要达到与美国和曰本等领先国家的水平，进入世界前5位的行列。 中国台湾自1999年开始，相继制定了《纳米材料尖端研究计划》、《纳米科技研究计划》，这些计划以人才和核心设施建设为基础，以追求“学术卓越”和“纳米科技产业化”为目标，意在引领台湾知识经济的发展，建立产业竞争优势。 (三) 发展中大国奋力赶超 综合国力和科技实力较强的发展中国家为了迎头赶上发达国家纳米科技发展的势头，也制定了自己的纳米科技发展战略。中国政府在2001年7月就发布了《国家纳米科技发展纲要》，并先后建立了国家纳米科技指导协调委员会、国家纳米科学中心和纳米技术专门委员会。目前正在制定中的国家中长期科技发展纲要将明确中国纳米科技发展的路线图，确定中国在目前和中长期的研发任务，以便在国家层面上进行指导与协调，集中力量、发挥优势，争取在几个方面取得重要突破。鉴于未来最有可能的技术浪潮是纳米技术，南非科技部正在制定一项国家纳米技术战略，可望在2005年度执行。印对箕府也通过加大对从事材料科学研究的科研机构和项目的支持力度，加强材料科学中具有广泛应用前景的纳米技术的研究和开发。 二、纳米科技研发投入一路攀升 纳米科技已在国际间形成研发热潮，现在无论是富裕的工业化大国还是渴望富裕的工业化中国家，都在对纳米科学、技术与工程投入巨额资金，而且投资迅速增加。据欧盟2004年5月的一份报告称，在过去10年里，世界公共投资从1997年的约4亿欧元增加到了目前的30亿欧元以上。私人的纳米技术研究资金估计为20亿欧元。这说明，全球对纳米技术研发的年投资已达50亿欧元。 美国的公共纳米技术投资最多。在过去4年内，联邦政府的纳米技术研发经费从2000年的2.2亿美元增加到2003年的7.5亿美元，2005年将增加到9.82亿美元。更重要的是，根据《21世纪纳米技术研究开发法》，在2005～2008财年联邦政府将对纳米技术计划投入37亿美元，而且这还不包括国防部及其他部门将用于纳米研发的经费。 曰本目前是仅次于美国的第二大纳米技术投资国。曰本早在20世纪80年代就开始支持纳米科学研究，近年来纳米科技投入迅速增长，从2001年的4亿美元激增至2003年的近8亿美元，而2004年还将增长20%。 在欧洲，根据第六个框架计划，欧盟对纳米技术的资助每年约达7.5亿美元，有些人估计可达9.15亿美元。另有一些人估计，欧盟各国和欧盟对纳米研究的总投资可能两倍于美国，甚至更高。 中国期望今后5年内中央政府的纳米技术研究支出达到2.4亿美元左右；另外，地方政府也将支出2.4亿～3.6亿美元。中国台湾计划从2002～2007年在纳米技术相关领域中投资6亿美元，每年稳中有增，平均每年达1亿美元。韩国每年的纳米技术投入预计约为1.45亿美元，而新加坡则达3.7亿美元左右。 就纳米科技人均公共支出而言，欧盟25国为2.4欧元，美国为3.7欧元，曰本为6.2欧元。按照计划，美国2006年的纳米技术研发公共投资增加到人均5欧元，曰本2004年增加到8欧元，因此欧盟与美曰之间的差距有增大之势。公共纳米投资占GDP的比例是：欧盟为0.01%，美国为0.01%，曰本为0.02%。 另外,据致力于纳米技术行业研究的美国鲁克斯资讯公司2004年发布的一份年度报告称，很多私营企业对纳米技术的投资也快速增加。美国的公司在这一领域的投入约为17亿美元，占全球私营机构38亿美元纳米技术投资的46%。亚洲的企业将投资14亿美元，占36%。欧洲的私营机构将投资6.5亿美元，占17%。由于这样的投资水平，基于纳米技术的创新势必将到来。 三、世界各国纳米科技发展各有千秋 各纳米科技强国比较而言，美国虽具有一定的优势，但现在尚无确定的赢家和输家。 (一) 在纳米科技论文方面曰、德、中三国不相上下 根据中国科技信息研究所进行的纳米论文统计结果，2000～2002年，共有40 370篇纳米研究论文被《2000~2002年科学引文索引(SCI)》收录。纳米研究论文数量逐年增长，且增长幅度较大，2001年和2002年的增长率分别达到了30.22%和18.26%。 2000~2002年纳米研究论文，美国以较大的优势领先于其他国家，3年累计论文数超过10 000篇，几乎占全部论文产出的30%。曰本(12.76%)、德国(11.28%)、中国(10.64%)和法国(7.89%)列在其后，它们各自的论文总数都超过了3000篇。而且以上5国2000~2002年每年的纳米论文产出大都超过了1000篇，是纳米研究最活跃的国家，也是纳米研究实力最强的国家。中国的增长幅度最为突出，2000年中国纳米论文比例还落后德国2个多百分点，到2002年已经超过德国，位居世界第三位，与曰本接近。 在上述5国之后，英国、俄罗斯、意大利、韩国、西班牙发表的论文数也较多，各国三年累计论文总数都超过了1000篇，且每年的论文数排位都可以进入前10名。这5个国家可以列为纳米研究较活跃的国家。 另外，如果欧盟各国作为一个整体，其论文量则超过36%，高于美国的29.46%。 。

《生物圈一号》科学家们将人类休养生息的地球称为“生物圈一号”，为了试验人类离开地球能否生存，美国从1984年起花费了近2亿美元，在亚利桑那州建造了一个几乎完全密闭的“生物圈二号”实验基地。1993年1月，8名科学家进入“生物圈二号”。按照计划，他们将在里面呆上两年，如不发生严重意外，实验结束前是不能出来的。两年中除了提供第一批包括种子在内的物品外，其余的一切都需要他们自己解决。能源，取自太阳能；氧气，由他们种植的植物制造；粮食，靠他们自己在里面种地获得；肉类和蛋白质，取自他们养的鸡、鸭、猪、羊。甚至包括里面的气温和气候，也是由他们来设法控制，并尽可能模拟地球气候。总之，他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。 一年多后，土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳与建筑“生物圈二号”所用的混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙，导致“生物圈二号”的氧气含量从21%下降到14%。加之由于没有调节好内部气候，致使粮食歉收，科学家们不得不吃种子勉强度日，结果是，提前撤出实验室。更令人意外的是，“生物圈二号”运行三年后，其中的一氧化碳含量猛增到79%，足以使人体合成微生素B12的能力减弱，从面危害大脑健康。 1996年1月1日，哥伦比亚大学接管了“生物圈二号”。同年9月，由数名科学家组成的委员会对实验进行了总结，他们认为，在现有的技术条件下，人类还无法模拟出一个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境。 总之，生物圈一号就是地球。