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看世界最小马达 话纳米技术发展【转】 S F6 j' ?8 i' D6 W
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在纳米尺度上重新认识和改造客观世界，确实是件激动人心的事情。目前纳米科学技术正处于重大突破的前夜，它已经取得的一系列成果，足以使科技界为之震动，并引起全世界的关注。
, O/ f u( A; w$ B" K2 M日前美国波士顿大学的化学家制备出世界上最小的马达，该分子马达由78个原子构成。制备这个极小马达花费了科研人员4年的时间。
# c3 C) t& @9 u0 o# D( i4 f波士顿大学的化学教授，也是在近期《自然》杂志上发表这一成就的首席作者T.Ross Kelly说："能够让一个分子像马达一样工作是非常奇妙的。"《自然》杂志还报道了另一个由荷兰和日本科学家研究的另一种由太阳能驱动的分子马达，其在光照作用下，能够连续不断地旋转。分子马达不但能够为未来的分子机械提供动力，而且还可以帮助我们更深入地了解一些具有相似结构的生命有机体，例如肌肉纤维及推动细菌运动的纺织锥形鞭毛。 ; r4 i, }0 Y: D7 f
在纳米技术的萌芽阶段，科学家已经制造了很多微型器件，但是缺乏驱动它们的马达，分子马达的研究成果将使纳米技术研究提高到一个新水平。 ; K2 [0 x9 \/ \( u
各国竞相研究开发纳米技术
* ~% [, z4 _. m& L6 G2 J) R世界上一些科技发达国家都竞相将纳米技术列为面向21世纪战略性基础研究的优先项目并大力投资。
0 o" D9 K' T. I# g0 N% I美国在1991年4月把它列入了政府22项关键技术，1992年列入了国家研究理事会确定的本世纪末、下世纪初的十大研究方向中的5个项目。美国国防部通过高级研究项目局每年预算给企业拨款3500万美元，支持它们研究。 ! j3 K9 g T4 s& x' Z
日本1991年实施为期10年、耗资2．25亿美元的研究计划，将此项目作为政府、企业和大学合作研究的3项重大基础研究课题之一。1995年宣布将此列为今后10年日本应开发的四大基础科学技术项目之一。 $ e7 p0 y6 R. q3 z
德国1993年提出了10年重点发展的9个领域80项关键技术，原子测控技术涉及其中4个领域12个项目。德国联邦政府每年拨款6500万美元支持研究。澳大利亚1993年将原子测控技术列为21世纪最优先开发的项目。 ( g8 [4 B4 n3 E
纳米技术用途广泛 : H: J" A- j9 \/ V
纳米材料和纳米加工技术的研究，已经揭示了它的许多优越的性能，在广泛的工业和民用领域有着诱人的前景。 {! D; p( |5 f, @! G5 B% B
超微传感器 , I. |4 s( a2 p4 F, E) w
传感器是纳米微粒最有前途的应用领域之一。纳米微粒的特点如大比表面积、高活性特异物性、极微小性等与传感器所要求的多功能、微型化、高速化相互对应。另外，作为传感器材料，还要求功能广、灵敏度高、响应速度快、检测范围宽、选择性好、耐负荷性高、稳定可靠，纳米微粒能较好的符合上述要求。
0 p$ a2 A$ l* a7 H' F& g3 i催化剂 0 `5 l2 _. q. E- ~/ c5 U
在化学工业中，将纳米微粒用做催化剂，是纳米材料大显身手的又一方面。如超细硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂；超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂；超细银粉可以为乙烯氧化的催化剂；超细的镍粉、银粉的轻烧结体作为化学电池、燃料电池和光化学电池中的电极可以增大与液相或气体之间的接触面积，增加电池效率，有利于小型化。
, V5 T( Q" R& S$ S/ h( c' E4 _7 A超细微粒的轻烧结体可以生成微孔过滤器，作为吸咐氢气等的储藏材料。还可作为陶瓷的着色剂，用于工艺美术中。
, Y- X5 M4 H }- E医学、生物工程 1 p, y4 D; X) J8 ^
尺寸小于10纳米的超细微粒可以在血管中自由移动，可以建造多种功能的微型机器人注入人体血管内，进行全身健康检查和治疗，包括疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可以吞噬病毒，杀死癌细胞。
/ H6 ?. V$ h! W. c; z. Q1 q电子工业
; T* W" @+ z: z' L8 c7 T量子元件主要是通过控制电子波动的相位来进行工作，因此它能够实现更高的响应速度和更低的电力消耗。另外，量子元件还可以使元件的体积大大缩小，使电路大为简化，因此，量子元件的兴起将导致一场电子技术的革命。 . S: W$ Q) E# ?0 T' m# h
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纳米技术前景诱人
" e( A% G& Y& J3 ^8 h% t/ y欧洲联盟委员会1995年委托进行的一项研究报告说，10年内纳米技术的开发将成为仅次于芯片制造的世界第二大制造业。到2010年，纳米技术市场的价值将达到400亿英镑。纳米技术可使微型化达到登峰造极的地步。
8 P9 W$ d. c: W美国创造了超微碳分子算盘、纳米管、微电机系统、微型机器等。
3 J* ~* n6 j3 E( f3 h- O& f wIBM公司1996年11月宣布造出了超微型碳分子算盘，算盘架是蚀刻而成的铜槽和铜脊，算盘珠是由60个碳原子组成的巴基球，槽脊柱只有一个原子高，每个槽内可容纳任意个巴基球，巴基球由扫描隧道显微镜操纵在铜槽内滑动（巴基球的发现获1996年诺贝尔化学奖，扫描隧道显微镜的发明获1986年诺贝尔物理奖）。这个碳分子算盘目前虽然尚未成为实用计算装置，可它将能大大提高运算速度。 2 e: \- b% J2 Q$ F! ]5 O( G
美国普林斯顿NEC研究所和赖斯顿大学的科学家已造出了少量的纳米管，纳米管的强度比钢高100倍，重量只有其1／6，纳米管很细很细，5万个纳米管排列起来才只有一根头发丝那么粗。预计它是理想的导体，它的导电性很可能远远超过铜，是最佳超微导线和超微开关的首选新材料。纳米管最终可以用于纳米级的电子线路。 : x5 b2 J& ^! F1 Y
日本丰田公司用微型部件组装了一辆一粒米那么大的能开动的微型汽车。东京大学自动化工程师创造了硅微型昆虫，能飞行几厘米，日本科学家还想利用人造昆虫在温室传播花粉和杀死害虫。
5 I7 `: y0 T' f; a" N* c1 i德国美因兹微技术研究所制造了一架只有黄峰那么大的直升飞机，重量不到0．5克，能升空130毫米，它的目的是要证实制造高性能的一伏微型发动机是可能的。这种发动机只有削尖了的铅笔尖那么大，但转速可达每分钟10万次，最终可用作电子显示器、手表、摄像机和激光扫描器的驱动器，也许最早的应用将是在微型外科器械方面。 $ l7 }: j2 L) w- k- f) r+ Q2 P
纳米技术是跨世纪的新学科，必将发展成为21世纪最重要的高技术。它已成为国际科学界和工程技术界关注的热点。 ' h! q% U5 U9 U
7 w+ p# _& q! @3 C1 o: ]摘自《科学时报》 |
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发表于 2006-3-30 20:18:19