| 韩梅娟 万立骏 白春礼 |
| 纳米材料 纳米材料是纳米科技的基础和先导，已成为世界各国纳米科技发展的热点。纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度，并且具有特殊性能的材料，其主要类型为：纳米颗粒与粉体、纳米碳管和一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块材等。 纳米材料尺寸小，会产生常规材料所不具有的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，以及大的比表面等，使纳米材料具有许多不同于传统材料的独特性能，从而优化材料的光、热、电、磁等性能，从根本上改变材料的结构，为克服材料科学研究中未能解决的问题开辟了新途径。 纳米材料的研究主要包括两个方面：一是发展新材料，二是系统地研究纳米材料的性能和结构等，通过和常规材料对比，找出纳米材料特殊的规律，建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论。 目前研究的纳米材料主要有以下五类：(1)纳米陶瓷材料，以此克服传统陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有金属的柔韧性和可加工性；(2)纳米电子材料，即用于纳米电子学研究的材料。纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新理念构造电子系统，以开发物质潜在的存储和处理信息的能力，实现信息采集和处理能力的革命性突破；(3)纳米生物及医学材料，即用于生物工程的材料；(4)纳米光电材料，用于现有的光电转换；(5)化工领域的高效长寿的催化剂以及多用途的具有特异性能的新型粉体材料。 纳米器件 纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，制造具有特殊功能的产品。因此，纳米器件的研制和应用水平是进入纳米时代的重要标志。 纳米器件的研究动力来自市场需求和科学发展两方面。纳米器件通常可分为三类：纳米电子器件、光电子器件和分子电子器件。纳米电子器件有单电子器件、隧穿器件、磁通量子器件、自旋器件等；光电子器件有低维半导体激光器、探测器和调制器等；分子电子器件主要有分子开关和分子逻辑器件等。 制造具有特定功能的纳米产品的技术路线可分为“自上而下”和“自下而上”两种方式。“自上而下”是指通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化；“自下而上”是指以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，构筑成具有特定功能的产品。其中，后一种技术路线可减少对原材料的需求，降低环境污染。 1999年，美国联邦政府向国会提出的国家纳米技术计划中，把纳米器件作为研究重点之一。计划描述的纳米器件的远景是：纳米技术将促进信息技术硬件的革命，其意义可能会超过30年前微电子取代真空电子管的革命。微小的晶体管和存储芯片将成百万倍地提高计算机的速度和性能，成千倍地提高单位面积的存储密度，电子存储器件可达到数千兆的存储容量，使数据能存储在针尖上，数万倍地降低功耗。 |