什麼是納米技術
納米技術處理的是對大約1到100納米之間的物質的理解和控製，在這種情況下，獨特的現象使新的應用成為可能。
更具體地說，納米技術是在納米尺度(原子、分子和大分子尺度)上通過控製大小和形狀來對結構、設備和係統進行成像、建模、測量、設計、表征、生產和應用，從而產生具有至少一種新穎/優越特征或特性的結構、設備和係統。（源）
納米尺度-納米有多小?
大約1到100納米之間的尺寸被稱為納米級。
想知道“納米”在事物尺度上的位置，請查看我們的指標表前綴示例和交互式教程:觀看距離地球1000萬光年的銀河係。然後沿著空間向地球移動，直到到達一棵高大的橡樹。在那之後，我們開始從一片葉子的實際大小進入一個微觀世界，它揭示了葉子的細胞壁，細胞核，染色質，DNA，最後，進入由電子和質子組成的亞原子宇宙。
一些例子來演示納米尺度的大小。(按圖放大)
定義納米技術(南傳聞傳聞••科技•nol gy沒那麼簡單…
這項技術麵臨的問題之一是如何實現的困惑納米技術定義．大多數都是圍繞著研究和控製長度在100納米以下的現象和材料，它們經常與人類的頭發進行比較，頭發的寬度大約在5萬到10萬納米之間。
例如，在零維(0D)納米材料中，所有的尺寸都在納米尺度內測量(沒有尺寸大於100 nm);二維納米材料(2D)中，兩個維度在納米尺度之外;三維納米材料(3D)是指在任何維度上都不局限於納米尺度的材料。這類材料可以包含散狀粉末、分散的納米顆粒、成束的納米線、納米管以及多納米層。檢查我們的常見問題獲取更多細節。
一些定義包括對分子納米技術的引用，而“純粹主義者”認為任何定義都需要包括對“功能係統”的引用。《科學》創刊號自然納米技術詢問了來自不同領域的13名研究人員納米技術對他們意味著什麼的響應，從熱情到懷疑，反映了各種各樣的觀點。
該定義的另一個重要標準是要求納米結構是人造的，即a綜合生產納米顆粒或納米材料。否則，你將不得不包括每一個自然形成的生物分子和材料粒子，這實際上是將化學和分子生物學的大部分重新定義為“納米技術”。
誰創造了納米技術這個詞?
這個詞是東京科學大學的穀口Norio Taniguichi在1974年創造的，用來描述半導體過程，比如處理納米級控製的薄膜沉積。他的定義在今天仍然是最基本的陳述:納米技術主要是由一個原子或一個分子對材料進行分離、固結和變形的過程．"
許多人認為，納米技術的曆史始於理查德·費曼在1959年12月的經典演講:底部有很多空間——進入一個新的物理領域的邀請：
納米尺度的意義-納米技術為什麼重要
不同尋常的物理、化學和生物特性可以出現在納米尺度的材料中。這些性質可能在重要方麵不同於塊狀材料和單個原子或分子的性質。
納米材料的本體性能往往會發生巨大的變化。由納米尺寸的陶瓷或小於100納米的金屬顆粒製成的複合材料可以突然變得比現有材料科學模型預測的更強。
例如，所謂的晶粒尺寸約為10納米的金屬比晶粒尺寸為數百納米的普通金屬的硬度和硬度要高出7倍。這些巨大變化的原因源於量子物理的奇怪世界。任何材料的體積性質僅僅是影響所有原子的所有量子力的平均值。當你把東西變得越來越小，你最終到達一個點，平均值不再有效。
在納米尺度下，材料的性質會有所不同，主要有兩個原因:
表麵積
首先,納米材料與生產相同質量的大尺寸材料相比，具有相對較大的表麵積。這可能會使材料的化學反應性更強(在某些情況下，材料在其較大的形態下是惰性的，在其納米級形態下產生時就會發生反應)，並影響它們的強度或電學性能。
量子尺寸效應
第二，量子效應可以開始主導物質在納米尺度上的行為——特別是在較低的一端——影響材料的光學、電學和磁行為。這種效應描述了顆粒尺寸大大減小的固體中的電子性質的物理特性。這種效應並不是通過從宏觀到微觀的維度來發揮作用的。然而，當達到納米尺寸範圍時，它成為主導。
我們解釋表麵積和量子尺寸效應詳情請見我們關於納米技術為何如此特殊的解釋。
人們對納米技術的癡迷源於這些獨特的量子和表麵現象，這些現象在納米尺度上表現出來。它們改善了許多領域中現有的工業流程、材料和應用——並允許全新的應用。
新型納米材料及其應用
在納米尺度上操縱物質有不同的方法。你聽到最多的兩個概念是自頂向下而且自底向上方法。簡單地說，這意味著你可以通過取一塊材料並去除你不想要的碎片直到你得到你想要的形狀和大小(這是自上而下的);或者你使用自然的自組織過程(這被稱為自組裝)來構建自底向上的東西(我們在我們的文章nanomanufacturing)．利用自組裝作為受控和定向製造過程的關鍵在於設計需要自組裝成所需模式和功能的組件。
關於納米尺度的材料，我們可以在這裏討論很多例子——納米粒子、量子點、納米線、納米纖維、超薄膜、MXenes等等。
然而，碳元素是“舊”材料如何通過納米技術獲得令人興奮的新生命的典型例子。
眾所周知，天然碳可以以兩種非常不同的形式存在:石墨和鑽石。1985年至2004年間發現的另外三種形式引起了目前研究人員對碳納米材料的興奮——富勒烯、碳納米管，尤其是石墨烯，經常被炒作為“神奇的材料”。
目前納米材料的應用包括非常薄的塗層，例如用於電子產品和活性表麵(如自清潔窗戶)。在大多數應用中，納米材料將是固定的或嵌入的，但在一些應用中，如用於化妝品和一些環境修複應用中，使用的是免費的納米顆粒。將材料設計到非常高的精度和精度(小於100nm)的能力在廣泛的工業部門帶來了相當大的好處，例如在信息和通信技術的組件生產，汽車和航空航天工業。
一個蟎，小於1毫米大小，接近一個微型齒輪鏈。(圖片來源:桑迪亞國家實驗室)
大約在20-30年前，微機電係統(MEMS)在工業製造中大量出現。MEMS由機械(杠杆、彈簧、薄膜等)和電氣(電阻、電容、電感等)部件的任意組合組成，作為傳感器或執行器。如果沒有大量的MEMS設備，今天的智能手機就不可能有這麼大的尺寸。除了加速度計和陀螺儀，智能手機還包含微反射鏡、圖像傳感器、自動聚焦驅動器、壓力傳感器、磁力計、麥克風、接近傳感器等等。另一個來自日常生活的例子是在現代汽車安全氣囊中使用MEMS作為加速計，它們能感知快速減速，如果力超過設定的閾值，就會啟動安全氣囊充氣。
然後，研究人員進一步降低了尺寸尺度，並開始探索另一種小型化水平——納米機電係統(NEMS)。NEMS作為質量、位移、電荷和能量的高靈敏度探測器顯示出巨大的前景。
納米科學和納米技術並非新事物
在某種意義上，納米科學和納米技術並不新鮮。幾十年來，化學家一直在製造聚合物，聚合物是由納米級亞基組成的大分子，過去30年，納米技術一直被用於在計算機芯片上創建微小特征。
然而，工具的進步使得現在可以非常精確地檢測和探測單個原子和分子，這使得納米科學和納米技術得以擴展和發展。隨著新工具的出現，新的基本概念出現了，而且事實證明，控製納米世界的機械規則與我們日常的宏觀世界經驗截然不同。
特別是，對小型化的持續追求導致了諸如原子力顯微鏡(AFM)這樣的工具的出現。(閱讀我們關於afm是什麼以及它們做什麼的詳細解釋)或掃描隧道顯微鏡(STM)。與電子束光刻等精細工藝相結合，這些儀器允許有意地操縱和製造納米結構(例如，參見我們關於高速AFM如何實現實時納米製造)．這在以前是不可能的。
今天，有許多工具可以用來表征生物分子和細胞相互作用的納米力學。除了像AFM這樣的基於懸臂的儀器，例子還包括光鑷和磁拔器。
納米技術能做什麼?
納米技術通過將現有的工業過程、材料和應用縮小到納米尺度，從而最終充分利用納米尺度下物質表現出的獨特量子和表麵現象，從而改進現有的工業過程、材料和應用。這一趨勢是由企業不斷尋求以更低的成本製造更小的組件和性能更好的材料來改進現有產品所推動的。
這一工程學的分支涉及在納米尺度上設計、建造和使用發動機、機器和結構的所有方麵，被稱為納米工程(與這些術語密切相關)奈米製造而且nanomanufacturing)．納米技術工程的核心是研究納米尺度的材料，以及它們如何相互作用來製造有用的材料、結構和設備。它涉及納米結構，納米圖案，甚至3d打印(我們在這裏詳細解釋納米工程)．
一個納米技術的典型例子是半導體行業，該行業的設備結構已經達到了單納米尺度。你的智能手機、智能手表或平板電腦都在指甲大小的電腦芯片上包含了數十億個晶體管。
那麼，納米技術能做什麼呢?今天幾乎沒有一個領域不以某種形式或形狀應用納米技術，如表麵塗層、傳感器、電子元件、膜等——在醫學、環境修複、水過濾、納米電子、食品和農業、化妝品、能源和電池、航天和航空、汽車工業、顯示器、運動設備等。
如果你選擇我們上方菜單欄的“納beplay的下载地址米技術導論”，你會在右邊的欄中找到許多關於所有這些主題的文章。
許多產品被定義為“納米技術產品”，因為它們含有某種形式的納米顆粒。例如，許多抗菌塗料含有納米級形式的銀;食品和化妝品中含有納米顆粒;一些產品部分由含有納米材料的複合材料(如碳納米管或-纖維)製成，以機械強化材料。
納米技術更先進的領域涉及納米生物技術(納米技術在生物領域的應用),納米機器人不要和科幻小說中的納米機器人搞混了。
最後，一句忠告
真正的革命納米科技產品、材料及應用等納米機器人，是未來幾年(有人說隻有幾年;有人說是很多年)。今天被稱為“納米技術”的是正在世界各地實驗室進行的基礎研究和開發。
當今市場上的“納米技術”產品大多是逐步改進的產品(使用進化納米技術)，在製造過程中使用某種形式的納米材料(如碳納米管、石墨烯、納米複合結構或特定物質的納米顆粒)或納米技術過程(如用於醫學成像的納米圖案或量子點)。
與納米技術和納米材料有關的還有許多環境、健康和安全問題。例如，如果納米材料進入人體或環境會發生什麼?我們在這裏詳細討論這些問題．
我們還編了一個納米科技常見問題-常見問題列表供您探索。