神奇的納米科技

前言

　　納米科技是20世紀(jì)80年代末至90年代初誕生的一門新興的科學(xué)技術(shù)，它的迅猛發(fā)展將促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域在21世紀(jì)發(fā)生一場(chǎng)革命性的變化。科學(xué)家預(yù)言，納米科技將是21世紀(jì)高新技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的源頭，它將給人類創(chuàng)造許多新物質(zhì)、新材料和新儀器，從而徹底改變?nèi)祟悗讉€(gè)世紀(jì)以來(lái)形成的生產(chǎn)方式和生活習(xí)慣，為創(chuàng)造一個(gè)全新的世界奠定基礎(chǔ)，使人類社會(huì)產(chǎn)生巨大而深刻的變化。2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了研制新型納米材料的科學(xué)家，這預(yù)示著科學(xué)界對(duì)納米科技的重視?！　∥覀兾磥?lái)的生活，包括衣、食、住、行，各行各業(yè)都將與納米科技息息相關(guān)。我們將穿上免洗的、并可殺菌防病的納米服裝和服飾，吃上適合個(gè)人口味的、營(yíng)養(yǎng)全面、易于吸收的納米食品，住在用納米綠色環(huán)保材料建造的住宅中，使用納米電器和納米材料制成的家具，乘坐用輕型納米材料制造和用納米陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)動(dòng)的汽車和飛機(jī)；醫(yī)生將會(huì)在病人的血管中注入納米機(jī)器人清掃體內(nèi)垃圾，搜索和消滅病菌、病毒和癌細(xì)胞，并直接把藥物準(zhǔn)確地輸送到患病部位的癌細(xì)胞內(nèi)，以便盡快使患者恢復(fù)健康。具有超級(jí)功能的納米計(jì)算機(jī)，可以放在口袋里隨身攜帶；一個(gè)微型原子存儲(chǔ)器，將能存人人類有史以來(lái)的全部知識(shí)；一次火箭發(fā)射，可以把幾百上千顆納米衛(wèi)星送入太空；納米材料建造的太空天梯，將讓人類遨游太空也成為輕而易舉的時(shí)尚；人類將能夠按照自己的意愿直接用原子、分子來(lái)制造所需要的各類物品，整個(gè)工業(yè)，特別是制造業(yè)的生產(chǎn)方式將發(fā)生革命性的變革。納米技術(shù)將對(duì)物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)及醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)產(chǎn)生巨大的影響。同時(shí)，在這些科學(xué)的反作用下，納米科學(xué)將成為一門綜合性的交叉學(xué)科?！　∵@是在講天方夜譚式的科幻小說(shuō)吧？并非如此，科學(xué)家們的這些預(yù)想的實(shí)現(xiàn)，離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)了，正在大、中、小學(xué)上學(xué)的人將會(huì)去參與或直接完成這項(xiàng)奇妙的科技任務(wù)。21世紀(jì)初，嶄新的納米科技所取得的成果，已經(jīng)為人類展現(xiàn)了無(wú)比廣闊的美好前景。　　本書(shū)是一本科普讀物而非科幻小說(shuō)。我們不講有關(guān)納米科技的深?yuàn)W理論和復(fù)雜的工藝原理，而是把重點(diǎn)放在知識(shí)的普及上，使之具有科學(xué)性、知識(shí)性、趣味性。納米科技前加上“神奇”二字，是因?yàn)榧{米科技對(duì)于我們來(lái)說(shuō)確實(shí)是神秘而奇特的，納米現(xiàn)象和成果是奇妙的、令人驚喜的，所以冠以“神奇”二字是很恰當(dāng)?shù)摹?/pre>


內(nèi)容概要
　　本書(shū)是在講天方夜譚式的科幻小說(shuō)吧？并非如此，科學(xué)家們的這些預(yù)想的實(shí)現(xiàn)，離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)了，正在大、中、小學(xué)上學(xué)的人將會(huì)去參與或直接完成這項(xiàng)奇妙的科技任務(wù)?！渡衿娴募{米科技》講述21世紀(jì)初，嶄新的納米科技所取得的成果，已經(jīng)為人類展現(xiàn)了無(wú)比廣闊的美好前景。



書(shū)籍目錄
序
納米科技將引發(fā)新的技術(shù)革命
  什么是納米和納米科技？
  掃描探針顯微鏡與納米科技
納米科技的重要工具——掃描探針顯微鏡
  顯微鏡的發(fā)明歷程
  用掃描探針顯微鏡觀測(cè)最高分辨率的STM圖像——看到原子的真實(shí)圖像
  酞菁鐵（FePc）磁性分子在金表面的吸附位置——深入原子內(nèi)部的探測(cè)
結(jié)構(gòu)完美功能非凡的納米碳家族——富勒烯
  巴基球發(fā)現(xiàn)的趣聞
  巴基管和巴基蔥的發(fā)現(xiàn)
  巴基球和碳納米管的關(guān)系
納米科技與人類生活
  自然界中的納米現(xiàn)象與納米仿生技術(shù)
  納米科技已悄然走進(jìn)我們的生活
納米生物學(xué)與納米醫(yī)學(xué)
  納米醫(yī)學(xué)的機(jī)理和作用
  對(duì)血液進(jìn)行病毒檢測(cè)的納米芯片
  納米診斷的新技術(shù)
神奇納米科技的飛躍與暢想
  用納米技術(shù)制成的各種超小型儀器設(shè)備
  未來(lái)神奇的納米武器
  未來(lái)納米科技邀游太空的夢(mèng)想


章節(jié)摘錄
　　1．納米科技的誕生和發(fā)展歷程　　最早提出納米尺度上科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題的是美國(guó)著名物理學(xué)家、1965年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)因曼（Richard Feynman）。他在1959年做了一個(gè)題為《在底部還有很大的空間》的著名演講。這位當(dāng)時(shí)在美國(guó)加州理工大學(xué)任教的教授，在演講中向與會(huì)的同事們提出了一個(gè)新的想法：從石器時(shí)代開(kāi)始到現(xiàn)在，人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術(shù)，都與一次性地削去或者融合數(shù)以億計(jì)的原子，以便把物質(zhì)做成有用的形態(tài)有關(guān)。為什么我們不可以從另一個(gè)角度出發(fā)，從單個(gè)的分子甚至原子開(kāi)始進(jìn)行組裝，以達(dá)到我們的要求呢？他說(shuō)：“至少依我看來(lái)，物理學(xué)的規(guī)律不排除一個(gè)原子接著一個(gè)原子地制造物品的可能性?！彼A(yù)言：“如果我們按自己的意愿一個(gè)接一個(gè)地排列原子，將會(huì)出現(xiàn)什么呢？這些物質(zhì)將有什么性質(zhì)？這是十分有趣的問(wèn)題。雖然我現(xiàn)在不能準(zhǔn)確地回答它，但我絕不懷疑當(dāng)我們能在如此小的尺度上進(jìn)行操縱時(shí)，將得到具有大量獨(dú)特性質(zhì)的物質(zhì)?！彼€說(shuō)：“如果人類能夠在原子、分子的尺度上來(lái)加工材料、制備裝置，我們將會(huì)有許多激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)。我們需要新型的微型化儀器來(lái)操縱微小結(jié)構(gòu)并測(cè)定其性質(zhì)。那時(shí)，化學(xué)將變成根據(jù)人們的意愿逐個(gè)準(zhǔn)確地放置原子的問(wèn)題?！边@實(shí)際上費(fèi)因曼已經(jīng)提出了納米科技的基本概念。現(xiàn)在很多人認(rèn)為，費(fèi)因曼的演講預(yù)言了納米科技的誕生?！　?974年，日本谷口紀(jì)南教授最早用“納米技術(shù)”一詞來(lái)描述精細(xì)的機(jī)械加工。但納米科技的真正倡導(dǎo)者卻是一位名不見(jiàn)經(jīng)傳的、由工程師轉(zhuǎn)變成為未來(lái)學(xué)家的埃里克·德雷克斯勒?！　≡?0世紀(jì)70年代中期，德雷克斯勒還只是美國(guó)麻省理工學(xué)院的一名大學(xué)生，他在科技圖書(shū)館里讀到遺傳工程內(nèi)容時(shí)產(chǎn)生了靈感。他設(shè)想，為什么不能用原子制造有自我復(fù)制能力的機(jī)器呢？當(dāng)時(shí)，他還不知道費(fèi)因曼早巳提出的類似看法。這種想法讓德雷克斯勒著迷。到1 977年畢業(yè)時(shí)，他積極提倡把納米技術(shù)作為一門專門的科學(xué)技術(shù)來(lái)研究，并于1979年在美國(guó)斯坦福大學(xué)建立了世界上第一個(gè)納米科技的研究小組。當(dāng)時(shí)，他認(rèn)為被他稱為“裝配工”的納米機(jī)器人會(huì)給饑餓的人生產(chǎn)出大批食物，可為無(wú)家可歸的人建造一望無(wú)際的樓群，還可以在人的血管里游弋并修復(fù)細(xì)胞，從而防止疾病和衰老。有朝一日人類可以徹底消遣放松，而納米機(jī)器大則可以像科幻小說(shuō)作家描寫的那樣承擔(dān)世界上所有的工作。他的這些夢(mèng)想，實(shí)際上就是納米科技所要達(dá)到的目標(biāo)。但當(dāng)時(shí)多數(shù)主流科學(xué)家對(duì)此持懷疑態(tài)度，甚至認(rèn)為這是一派胡言！因?yàn)樵?0世紀(jì)80年代前，人們雖然知道一切物質(zhì)都是由原子和分子組成的，但沒(méi)有人真正看到過(guò)原子和分子，連原子和分子是什么樣子都不知道，更別提什么操縱原子、分子來(lái)制造機(jī)器了。但德雷克斯勒當(dāng)時(shí)看似野心勃勃的奇思妙想，現(xiàn)在已變成了具有廣泛共識(shí)的目標(biāo)。美國(guó)人將德雷克斯勒譽(yù)為“納米技術(shù)之父”?！　〖{米科技的迅速發(fā)展，是在20世紀(jì)80年代末至90年代初。80年代初中期先后出現(xiàn)的納米科技研究的重要手段——掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）等微觀表征和操縱技術(shù)對(duì)納米科技的發(fā)展起到了促進(jìn)作用?！　?984年，德國(guó)薩爾布呂肯的格萊特教授把粒子直徑為6納米的金屬鐵粉顆粒加壓制成世界上第一塊納米材料，開(kāi)創(chuàng)了納米材料的先河，并由此引發(fā)了一場(chǎng)材料學(xué)的革命?！　±纾袊?guó)臺(tái)灣的鉆石科技中心以類鉆碳（類似碳的金剛鉆）材料的膜取代印刷電路板上環(huán)氧樹(shù)脂的絕緣層，可使現(xiàn)行LED（發(fā)光二極管）的照明產(chǎn)品（如路燈）的壽命大幅延長(zhǎng)?！　?985年，美國(guó)賴斯大學(xué)教授柯?tīng)枴⑺鼓坝?guó)波譜學(xué)家克羅干發(fā)現(xiàn)了碳元素球籠狀的新結(jié)構(gòu)——稱為“巴基球”的納米碳結(jié)構(gòu)。由此，他們3人獲得1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?！　?986年，建立世界上第一個(gè)納米科技研究小組的德雷克斯勒博士，在他的《創(chuàng)造的機(jī)器》一書(shū)中提出了分子納米技術(shù)概念。根據(jù)這一概念，分子納米技術(shù)可以使組合分子的機(jī)器實(shí)用化，從而可以任意組合所有種類的分子，制造出任何種類的分子結(jié)構(gòu)。　　科學(xué)家已經(jīng)研制成功了微型機(jī)器，他們找到了特殊方法來(lái)制造只有幾個(gè)原子大小并可運(yùn)動(dòng)的機(jī)器部件。這些微小的裝置有著巨大的能力，有些可以組裝成工廠；有些可以用來(lái)作為機(jī)器人，在人體的血管里游泳，清掃并保護(hù)血管?！　?988年，法國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了納米材料的巨磁電阻效應(yīng)。20世紀(jì)80年代末，中國(guó)也相繼研制成功掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡，為中國(guó)納米科技的發(fā)展起了重大的推動(dòng)作用?！　?990年7月，在美國(guó)巴爾的摩，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議與第五屆國(guó)際掃描隧道顯微學(xué)會(huì)同時(shí)舉辦，這標(biāo)志著納米科技的正式誕生?！都{米技術(shù)》與《納米生物學(xué)》兩種國(guó)際性納米專業(yè)期刊也相繼問(wèn)世。從此，納米科技——一門嶄新的科學(xué)受到科學(xué)界和各國(guó)政府、企業(yè)的廣泛關(guān)注。20世紀(jì)90年代，指甲蓋上的微型機(jī)器人研制成功，這些機(jī)器人盡管面積只有不到4平方毫米，卻裝有移動(dòng)、通訊、收集數(shù)據(jù)所需的所有設(shè)備，它們能通過(guò)太陽(yáng)能電池板來(lái)產(chǎn)生自身活動(dòng)所需的能量?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《神奇的納米技術(shù)》是一本科普讀物而非科幻小說(shuō)。我們不講有關(guān)納米科技的深?yuàn)W理論和復(fù)雜的工藝原理，而是把重點(diǎn)放在知識(shí)的普及上，使之具有科學(xué)性、知識(shí)性、趣味性。納米科技前加上“神奇”二字，是因?yàn)榧{米科技對(duì)于我們來(lái)說(shuō)確實(shí)是神秘而奇特的，納米現(xiàn)象和成果是奇妙的、令人驚喜的，所以冠以“神奇”二字是很恰當(dāng)?shù)摹?/pre>





圖書(shū)封面






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