第一情报 ---材料工业

2003年全球纳米技术研究进展(二)

供稿人:ISTIS  供稿时间:2006-10-24   关键字:纳米  
纳米技术研究取得很大进展
2003年,美国纳米科技依然引领全球,取得了丰硕的成果。在纳米基础研究方面,美国利用自行组装的DNA分子作为建筑材料,建造了支撑蛋白质的纳米级脚手架和金属线,直径只有数十亿分之一米,这是在纳米级合成方面取得的重要成就,可能由此开发可编程的分子级传感器或电路;在世界上首次得到具有压电效应的半导体纳米带结构———实现纳米尺度上机电耦合的关键材料,可用来设计研制各种纳米传感器、执行器,以及共振耦合器,甚至纳米压电马达,在微/纳米机电系统有重要应用价值。
 
在纳米材料应用领域,出现可控纳米马达、纳米电动机、纳米激光器、纳米弹簧等成果。可控纳米马达由一种自旋蛋白质片断制成,宽度仅为11纳米,可在未来用于驱动诸如药物递送系统等纳米机械;用多层碳纳米管制做的世界最小电动机的直径约为500纳米,比头发丝还细300倍,能在电压驱动下转动,对温度和化学条件要求宽松,甚至在真空中也能运转,可广泛用于光学开关等领域。
 
在电子元器件方面,研制出以碳纳米管为导电通路的场效晶体管及逻辑电路,为计算机电路纳米化提供了一线曙光;制造出电子流动性比现有半导体材料高25%、比硅晶体管高70%的碳纳米管晶体管,向让纳米管成为新一代功能更强大尺寸更小的电子产品迈出重要一步;开发出由单分子碳纳米管构成的世界最小发光组件,直径1.4纳米,可发出波长1.5μm的光,实现了芯片产业“光电合一”的梦想,表明纳米管能与目前的硅电路结合,有可能促使纳米管在2015年前在商业芯片上获得应用。
 
英国谢菲尔德大学和美国同行合作,通过模拟细胞自我组装机制,使一种树状有机分子自我组装成以前从未在有机分子中发现过,含25万个原子的晶格单元,其截面约为20×20纳米。这些晶格单元如同微型积木,由它构建的纳米晶体结构比普通的液晶晶格结构更大更复杂,可用于制造各种分子电子学和光学材料。这是目前能够得到的最为复杂的可自我组合的超分子结构,也是光子晶体材料研制领域首次在原子级精确度上获取的纳米级结构。
 
法国国家科研中心利用粉末冶金制成机械特性奇佳,平均体积仅为80纳米的纯纳米晶体铜,强度不仅比普通铜高3倍,而且形变非常均匀,没有明显的区域性变窄现象。这是科学家首次获得和观察到具有完美弹塑性的物质,为制造常温下的弹性物质开辟了光明前景。
 
日本科学家发现,当降到极端低温时,非常接近于一维金属的碳纳米管的电阻急剧增大,变成绝缘体,与普通金属的表现截然相反,这一发现为发展纳米技术提供了新思路,可在此基础上开发超微半导体等新产品。名古屋大学研制出一种外层为半导体,内层为导体的双层纳米管,可作为微电子组件的配线用于薄形装置的关键部位,根据需要发挥不同的导电性能,在超小型精密器械制造等对导电性能要求高的领域将大有用武之地。信州大学研制成功目前世界最小的碳纳米管,直径只有0.4纳米,这种纳米管可在分子等级上与树胶混合形成高强度树胶,用于制作小型精密机械用树胶齿轮。NEC研制出世界最小晶体管,长度为5纳米,比最小的病毒还要小2倍,打破了IBM公司2002年12月研制出长度仅为6纳米的晶体管的世界记录。
 
以色列科学家利用生物自组装技术和碳纳米管的电子特性,首次在DNA上制造出纳米晶体管,说明利用生物技术制造无机物器件是可能的。以色列特拉维夫大学采用一种综合生物技术和无机化学的办法,制备出了银纳米导线,可作为稳定的生物传感器和芯片的电流导体。这是世界首次人工合成的离散而又均匀的纳米导线。

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