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每個人都會聽到“奈米技術”這個詞,但很多人可能不知道它是什麼以及為什麼它很重要,我想大多數人都沒有意識到它已經和我們日常生活融入在一起了,它有望佔據我們生活中更多的領域。
世界上“最小”的科學研究領域每天都在變得越來越大!那麼,什麼是奈米技術?
奈米是十億分之一米,或百萬分之一毫米。一英寸有2540萬奈米。一張薄報紙大約有10萬奈米厚。這意味著在奈米尺度上幾乎做的所有事情都是人眼完全看不見的——為此我們需要強大的顯微鏡。
這個尺度之所以重要,是因為它對應於原子和分子的大小。奈米技術與奈米科學密切相關,是在奈米尺度上對物質進行基礎理論和實驗研究,然後將獲得的知識應用於器件製造。其基礎是操縱單個原子和分子,在細胞或材料和物體中產生特定的變化,從而使它們以新穎的方式表現。
操縱原子非常困難,但收穫巨大,因為在這個尺度上,粒子採用“量子”行為,顯示出不尋常、奇怪的特性。把一個原子換成另一個原子,突然固體材料變成液體,絕緣體變成半導體等等。因此,無論是在理論上還是在實踐中,我們都可以製造出能夠利用這些量子效應的裝置。所以我們開發了“掃描隧道顯微鏡”和“原子力顯微鏡”,它能看到比普通顯微鏡小一千倍的尺度。
奈米科學的潛在應用種類太多,雖然到目前為止已經開發出幾千種產品,但人們相信,在十年或二十年內,我們生活的方方面面都將受到奈米技術更深層次和更驚人方式的影響。
為什麼我們需要奈米技術?
我舉個例子,我們都知道以前的電腦有多大。那些電腦很大,容量非常有限,速度非常慢。因為那時我們還不知道怎樣才能製造出小部件來完成大部件正在做的同樣的工作。
因為這些計算機,我們的工作速度非常有限,為了解決這個問題,我們在第三代計算機中發明了整合晶片(IC)系統。
然而在第四代計算機中,我們發現了大規模積體電路(LSI)和超大規模積體電路(VLSI),因為這些積體電路,我們可以將計算機的許多元件放在一個晶片中。
在這之後,我們提高了計算機的速度,並設法縮小了它們的尺寸。所有這些改進都是因為奈米技術。
所以可以說,對於速度和小型產品,我們需要奈米技術,還有更多的原因!
奈米技術的優點和應用
奈米技術正在幫助許多技術和工業部門,甚至發生革命性的變化。資訊科技、醫藥、交通、能源、食品安全、環境科學等。下面是奈米技術越來越多的優點和應用。
醫療領域
奈米技術帶來了希望。因為科學家們能夠製造出精確到血細胞大小的機器來治療許多需要外科手術的疾病,比如動脈內的阻塞以及腫瘤。或者在藥物領域,奈米技術直接把治療準確到目標上,特別是在癌症治療方面。由於電極的小型化,我們還可以考慮將其直接植入中樞神經系統,從而治療腦部疾病。由於一系列生物晶片和分子標記提供的資料,奈米技術可以實現快速、靈敏的診斷。此外,奈米技術也有助於損傷的主動修復,如受影響的組織或器官,這將更快地修復損傷。
工業領域
自動清除汙垢和細菌,以及製造重量輕、硬度超過鋼的固體材料,製造防塵和不導電玻璃,此外還生產具有透明性和彎曲能力的3D螢幕。
環境領域
多虧了奈米技術,才有可能製造出奈米殺蟲劑。它將是“智慧的”:它們不會傷害像蜜蜂這樣有用的昆蟲,所需劑量比目前的殺蟲劑低得多,而且在自然界中更容易降解。
IT和電子領域
奈米技術極大地促進了計算機和電子技術的重大進步。導致更快、更小、更便攜的系統,可以管理和儲存不斷增加的資訊量。
能量場
奈米技術在傳統能源中得到應用,極大地改善了替代能源方法,以幫助滿足日益增長的全球能源需求。它透過更好的催化作用提高了石油原料生產燃料的效率。此外,它還透過更有效的燃燒和減少摩擦來降低車輛和發電廠的燃油消耗。奈米技術還為交通運輸業提供了更高效的照明系統、更輕更堅固的汽車底盤材料、降低了先進電子產品的能耗。
奈米技術的下一步是什麼?
奈米技術仍在侵入各個領域。我們在這裡提到的只是冰山一角,這項技術的未來仍然承載著越來越多的資訊。這一科學領域為發展這一技術並利用它為人類服務提供了肥沃的土壤。
奈米科學的應用幾乎是無窮無盡的,世界各地的科學家每天都在有新的發現。
雖然我們無法預測這個領域會有什麼突破性的發現,但有一點是肯定的……對於這麼小的東西,它已經對世界產生了巨大的影響!
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