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1 # 郭哥聊科學
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2 # 侶意
看要進行怎樣的研究和應用,透過相關的裝置,科學家就可以實現對粒子的操作和應用。比較直接明瞭的是使用掃描隧道顯微鏡(STM),可以觀察和定位到單個原子,並可以形成高解析度的樣品表面影象,還可以得到表面三維立體的情況。透過操作探針,我們可以可以移動原子,並根據得到的影象確認是否滿足自己的要求。
有些時候並不需要精準操作每一個粒子的運動,或者說目前還辦不到。比如核裂變的鏈式反應,核電站中是用熱中子去轟擊鈾原子235,釋放出2到4箇中子,而這些中子會去撞擊其它鈾原子,透過控制棒吸收中子來控制反應的進度,如果失控了,那就會發現核爆了。
質子放療裝置可以透過控制高能質子束,準確轟擊人體內的病變部位,釋放出大量的能量,從而抹除腫瘤。這種裝置需要使用質子加速器,實驗用的比如質譜儀、粒子對撞機等裝置,在此就不用展開了。
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3 # yzlss
首先,是量子力學的發展,給觀察和操控微觀粒子打下強有力的基礎。在這個基礎上,使用電磁作用力,強相互作用力,弱相互作用力來操控微觀粒子
您這個問題裡面我覺得涉及到兩個問題,其一,生活中咱們如何利用微觀粒子,移動微觀粒子,這是技術,不是科學;其二,科學上是怎麼處理的。就讓老郭來分別回答。
一、生活中如何處理微觀粒子1、原子、分子這樣的小東西,其實我們無時無刻都在接觸之中。我們的身體就是一個巨大的化工廠,我們把食物分解成可以吸收的糖、氨基酸等分子,然後被身體吸收。或者釋放身體儲存的糖分,讓它們氧化釋放能量,提供對生命活動的支援。這些都是在原子分子級別的化學反應。
2、在生產實踐中,大量的食品加工和化工生產,其實都是原子分子一級的操作。比如釀酒,就是把糖分解成酒精分子,這是生物化學方法;製造氧氣,是利用壓力液化空氣後,利用氧氣和氮氣的沸點不同來分離,這是物理方法。
3、現代半導體工業更是離不開對原子級別的操作,最早的PN接面,就是二極體加工技術,就是利用滲透原理注入離子實現的。現在的積體電路技術,咱們就說華為的麒麟980晶片吧。7奈米的工藝,這個是什麼級別呢?二氧化碳分子長度是0.1個奈米多點,這個工藝意味著操作精度為不到70個二氧化碳分子的長度。
4、以上說的原子操作,大家可能還覺得不夠勁,你這操作的級別也還是不夠,沒到個位數啊。現在就說一個個位數的操作,掃描隧道顯微鏡(STM)單原子操縱術,這種技術就能實現一個原子級別的移動。
二、科學並不能移動或者利用原子科學和技術是兩個概念。科學是指人們理解自然界各種性質、描述自然界物理化學過程的方法。而實現這些方法的叫做技術,但是技術並不是所謂科學的應用。它們之間的關係是,科學決定技術能解決問題的上限,技術決定科學最終的表達方式(實現方式)。我們今天非常重視科學,這是好事,但是我們對技術的忽視必將帶來很多的負面影響。
我舉個例子,為什麼LIGO探測器沒有在中國最先造出來?其實,這並不是我們在科學研究上的落後,相反這方面,我們不缺少科學家,但是我們缺少頂尖的技術人才。LIGO的實現,是一系列尖端技術的堆積,是人類奇思妙想的匯聚。
總結應該說,隨著我們科學和技術的進步,人類對於微觀層面的操作手段越來越多了。第二段回答可能有些跑題,但是這是我一定要說的,所以堅持寫了出來。還望各位小夥伴能理解我的用心。如果您也關心科學問題,歡迎關注老郭的賬號,大家一起來學習,一起來探討。