【正文】 為小尺寸效應(yīng)。超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，若用高倍率電子顯微鏡對金超微顆粒（直徑為 隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所占的百分?jǐn)?shù)將會顯著地增加，假如原子間距為 3X104微米，表面原子僅占一層，粗略地估算表面原子所占的百分?jǐn)?shù)見下表。美國于 2023年 2月宣布啟動 “國家納米科技計(jì)劃 (NNI)”，在 2023年財(cái)政年度撥款 。 四、各國對納米技術(shù)的積極應(yīng)對 這 方面的研究內(nèi)容 還 包括：研制低能耗、抗 輻 照、高性能 計(jì) 算機(jī)；微型航天器用 納 米集成的測試 、控制 電 子 設(shè)備 ；抗 熱 障、耐磨 損的 納 米 結(jié) 構(gòu)涂 層 材料。 5．生物技術(shù) ；在人工器官外面涂上納米粒子可預(yù)防移植后的排斥反應(yīng)；研究耐用的與人體友好的人工組織、器官復(fù)明和復(fù)聰器件；疾病早期診斷的納米傳感器系統(tǒng)?！　≈苽淇讖?lnm的納孔材料作為催化劑的載體，納米孔材料和納米膜材料 (孔徑l0~l00nm)用來消除水和空氣中的污染；成倍的提高太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。計(jì)算機(jī)在普遍采用納米材料后，可以縮小成為 “ 掌上電腦” 。許多專家認(rèn)為，如能解決單相納米陶瓷的燒結(jié)過程中抑制晶粒長大的技術(shù)問題，則它將具有高硬度、高韌性、低溫超塑性、易加工等優(yōu)點(diǎn)?！?．材料和制備 在納米尺度上，通過精確地控制尺寸和成分來合成材料單元，制備更輕、更強(qiáng)和可設(shè)計(jì)的材料，同時(shí)具有長壽命和低維修費(fèi)用的特點(diǎn)；以新原理和新結(jié)構(gòu)在納米層次上構(gòu)筑特定性質(zhì)的材料或自然界不存在的材料、生物材料和仿生材料。 傳感器是納米技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。　　所謂 “ 手 ” ，是指 SPM可用于移動原子、構(gòu)造納米結(jié)構(gòu)，同時(shí)為科學(xué)家提供在納米尺度下研究新現(xiàn)象、提出新理論的微小實(shí)驗(yàn)室。　　掃描探針顯微鏡 (SPM)的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類在對微觀尺度的探索方面進(jìn)入到一個全新的領(lǐng)域。這種技術(shù)路線將減少對原材料的需求，降低環(huán)境污染。與電子器件相比，量子器件具有高速 (速度可提高 1000倍 )、低耗 (能耗降低 1000倍 )、高效、高集成度、經(jīng)濟(jì)可靠等優(yōu)點(diǎn)。如前所述，納米技術(shù)發(fā)展的一個主要推動力來自于信息產(chǎn)業(yè)。對于納米材料的研究包括兩個方面：一是系統(tǒng)地研究納米材料的性能、微結(jié)構(gòu)和譜學(xué)特征，通過和常規(guī)材料對比，找出納米材料特殊的規(guī)律，建立描述和表征納米材料的新概念和新理論；二是發(fā)展新型納米材料。納米材料是納米科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)。納米科技的迅速發(fā)展是在 80年代末、 90年代初。納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在 100納米以下的微小結(jié)構(gòu)。 納米研究的范圍是 1到 100納米， 0． 1納米是單個氫原子的尺寸，因此所謂 0． 1納米層面的 “ 納米技術(shù) ” 是不存在的。 80年代初發(fā)明了費(fèi)恩曼所期望的納米科技研究的重要儀器 —— 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)，它們對納米科技的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。納米材料是指材料的幾何尺寸達(dá)到納米級尺度，并且具有特殊性能的材料。目前納米材料應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題是在大規(guī)模制備的質(zhì)量控制中，如何做到均勻化、分散化、穩(wěn)定化 納米電子學(xué)的目標(biāo)是將集成電路的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)一步減小，超越目前發(fā)展中遇到的極限，因而使得功能密度和數(shù)據(jù)通過量達(dá)到新的水平。為制造具有特定功能的納米產(chǎn)品，其技術(shù)路線可分為 “ 自上而下 ”(top down) 和 “ 自下而上 ”(bottom up) 兩種方式。 科學(xué)家希望通過納米生物學(xué)的研究，進(jìn)一步掌握在納米尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理制造生物分子器件，目前，在納米化工、生物傳感器、生物分子計(jì)算機(jī)、納米分子馬達(dá)等方面，科學(xué)家都做了重要的嘗試。作為納米科技重要研究手段的 SPM也被形象地稱為納米科技的 “ 眼 ” 和“ 手 ” 。　　同時(shí)，與納米材料和結(jié)構(gòu)制備過程相結(jié)合，以及與納米器件性能檢測相結(jié)合的多種新型納米檢測技術(shù)的研究和開發(fā)也受到廣泛重視。納米技術(shù)在現(xiàn)代科技和工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，造價(jià)更低、功能更強(qiáng)的微型傳感器將廣泛應(yīng)用在社會生活的各個方面。實(shí)現(xiàn)材料破壞過程中納米級損傷的診斷和修復(fù)。 用納米材料制成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用作電冰箱、空調(diào)外殼里的抗菌除味塑料。 納米結(jié)構(gòu)的微處理器的效率提高 1兆倍，并實(shí)現(xiàn)太比特的存儲器 (提高 1000倍 )； 納米技術(shù)的發(fā)展，使微電子和光電子的結(jié)合更加緊密，在光電信息傳輸、存貯、處理、運(yùn)算和顯示等方面，使光電器件的性能大大提高，將納米技術(shù)用于現(xiàn)有雷達(dá)信息處理上，可使其能力提高 10倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行高精度的對地偵察。 4．醫(yī)學(xué)與健康 研究納米技術(shù)在生命醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，可以在納米尺度上了解生物大分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系，獲取生命信息。 雖然分子計(jì)算機(jī)目前只是處于理想階段，但科學(xué)家已經(jīng)考慮應(yīng)用幾種生物分子制造計(jì)算機(jī)的組件，其中細(xì)菌視紫紅質(zhì)最具前景。采用納米材料技術(shù)對機(jī)械關(guān)鍵零部件進(jìn)行金屬表面納米粉涂層處理，可以提高機(jī)械設(shè)備的耐磨性、硬度和使用壽命 7．國家安全　 因此，發(fā)達(dá)國家的政府和企業(yè)紛紛投入大量人力、物力和財(cái)力進(jìn)行納米科技的研究和產(chǎn)業(yè)化。日本在納米器件和復(fù)合納米結(jié)構(gòu)方面有優(yōu)勢，在分子電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域也有很強(qiáng)的實(shí)力，緊隨德國之后。政府認(rèn)為納米技術(shù)就像 20世紀(jì) 50年代的晶體管一樣，其科研和工業(yè)化的應(yīng)用將進(jìn)一步促進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；為美國培養(yǎng)新世紀(jì)的技術(shù)人才；增強(qiáng)美國國際科技競爭力的需要；節(jié)約資源能源，保證美國未來的可持續(xù)發(fā)展；納米技術(shù)是開發(fā)未來微型武器的技術(shù)基礎(chǔ)，是國防工業(yè)的未來。德國擬建立或改組六個政府與企業(yè)聯(lián)合的研發(fā)中心，并啟動國家級的研究計(jì)劃。日本除繼續(xù)推動早已開始的納米科技計(jì)劃外，每年投資 2億美元推動新的國家計(jì)劃和新的研究中心建設(shè)。 超微 顆 粒表面原子百分?jǐn)?shù)與 顆 粒直徑的關(guān)系 直徑（ ′10 4微米） 10　　 50　 100　 1000 質(zhì) 子 總 數(shù)　　　　 30 4′ 　 103 3′ 　 104 3′ 　　106 表面 質(zhì) 子百分?jǐn)?shù)　 100　　 40　　　 20　　　 2由上表可見，對直徑大于 2′103微米）進(jìn)行電視攝像，實(shí)時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)這些顆粒沒有固定的形態(tài)，隨著時(shí)間的變化會自動形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體多李晶等），它既不同于一般固體，又不同于液體，是一種準(zhǔn)固體。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時(shí)其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通?？傻陀?l％，大約幾微米的厚度就能完全消光。固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí)，其熔點(diǎn)是固定的，超細(xì)微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)將顯著降低，當(dāng)顆粒小于 10納米量級時(shí)尤為顯著。日本川崎制鐵公司采用 0． 1～ 1微米的銅、鎳超微顆粒制成導(dǎo)電漿料可代替鈀與銀等貴金屬。人們發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細(xì)菌等生物體中存在超微的磁性顆粒，使這類生物在地磁場導(dǎo)航下能辨別方向，具有回歸的本領(lǐng)。小尺寸的超微顆粒磁性與大塊材料顯著的不同，大塊的純鐵矯頑力約為 利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已作成高貯存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等。因?yàn)榧{米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。至于金屬一陶瓷等復(fù)合納米材料則可在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì)，其應(yīng)用前景十分寬廣。當(dāng)熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時(shí)，就會呈現(xiàn)一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應(yīng)。量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)將會是未來微電子、光電子器件的基礎(chǔ)，或者它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限，當(dāng)微電子器件進(jìn)一步微型化時(shí)必須要考慮上述的量子效應(yīng)。如超細(xì)薄膜的厚度通常只有 1納米 ―5 納米，甚至?xí)龀?1個分子或 1個原子的厚度。 目前，碳納米管雖仍處于研究階段，但許多研究成果已顯示出良好的應(yīng)用前景。 sized由于某些納米材料透明性好和具有優(yōu)異的紫外線屏蔽作用。使用納米材料可以在低溫、低壓下生產(chǎn)質(zhì)地致密且性能優(yōu)異的陶瓷。 利用納米鎳粉作為火箭固體燃料反應(yīng)催化劑，燃燒效率可提高 100倍，如用硅載體鎳催化劑對丙醛的氧化反應(yīng)表明，鎳粒徑在 5nm以下，反應(yīng)選擇性發(fā)生急劇變化，醛分解反應(yīng)得到有效控制，生成酒精的轉(zhuǎn)化率急劇增大。磁性材料 納米粒子屬單磁疇區(qū)結(jié)構(gòu)的粒子，它的磁化過程完全由旋轉(zhuǎn)磁化進(jìn)行，即使不磁化也是永久性磁體，因此用它可作永久性磁性材料。 外界環(huán)境的改變會迅速引起納料粒子表面或界面離子價(jià)態(tài)和電子運(yùn)輸?shù)淖兓?，利用其電阻的顯著變化可做成傳感器，其特點(diǎn)是響應(yīng)速度快、靈敏度高、選擇性優(yōu)良。 增強(qiáng)材料 納料材料由于具有特異的光、電、磁、熱、聲、力、化學(xué)和生物學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于宇航、國防工業(yè)、磁記錄設(shè)備、計(jì)算機(jī)工程、環(huán)境保護(hù)、化工、醫(yī)藥、生物工程和核工業(yè)等領(lǐng)域。利用這種原理制作的新材料，可修飾玻璃表面及建筑材料表面，使之具有自清潔