【正文】 ， 進(jìn)而合成蛋白質(zhì) 。在非生物納米器件中，這些詳細(xì)的控制信號(hào)可以由計(jì)算機(jī)提供，但是它必須是分子計(jì)算機(jī)，或者是與 RNA相似的某種物質(zhì)。人類(lèi)制造的納米器件不會(huì)比細(xì)菌大，也許和病毒一樣小，甚至可能就是一種病毒。這些技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展進(jìn)步，到現(xiàn)在我們能夠作到這樣：將物體分解開(kāi)，然后把它們中的一部分進(jìn)行再組合，造出極其復(fù)雜的機(jī)器。 如 :除核糖體外 ， 人體內(nèi)還存在數(shù)目巨大的微型機(jī)器 ， 把碳水化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?， 利用轉(zhuǎn)變過(guò)程中產(chǎn)生能量來(lái)維持人的生命活動(dòng) 。 然而 ， 許多宏觀的有機(jī)體都是由成千上萬(wàn)種不同的納米機(jī)器組合而成 。 生物組織能夠自我生長(zhǎng) ， 自我復(fù)制 ， 而且不受外界干擾 。 現(xiàn)在使用的許多機(jī)器 ， 比如微電子器件 ， 都是在微米尺寸上進(jìn)行操作 。 事實(shí)上 ， 輪盤(pán)狀分子以及球狀 、 鏈狀和鏈輪狀分子已經(jīng)存在 ， 這些形狀在目前的機(jī)器設(shè)備中經(jīng)常使用 ， 但是在納米技術(shù)領(lǐng)域里 ， 這些形狀將是在原子尺度上使用 ， 而不是工廠車(chē)間規(guī)模上使用 。與納米技術(shù)學(xué)家不同，過(guò)去，化學(xué)家不能看到原子，只能通過(guò)推測(cè)去了解分子的行為。很幸運(yùn)，元素周期表使我們能夠這樣去做。你也許覺(jué)得奇怪，原子的數(shù)目看上去好像是一個(gè)隨機(jī)數(shù)字。按照這種思維，我們可以推知，可以制備出 2050號(hào)元素。 ? 元素在元素周期表中的位置是其性質(zhì)的反映 ， 所以當(dāng)我們要初步了解某個(gè)元素的時(shí)候 ， 最好的方法是弄清它在元素周期表中的位置 。 這一族里的元素還有：鋰 Li、 鉀 K、銣 Rb、 銫 Cs、 鈁 Fr， 這些元素被稱(chēng)為堿金屬 。 ? 周期表中最右邊的元素族是惰性氣體 ， 由稀有元素構(gòu)成 ， 性質(zhì)非常不活潑 。 ? 周期表中第 3族到第 12族是過(guò)渡金屬元素，包括鐵 Fe、 銅 Cu、 銀Ag和金 Au， 具有優(yōu)良的導(dǎo)電性等有用的電性能，是用于納米技術(shù)的重要元素區(qū)。 這一觀點(diǎn)和我們今天的認(rèn)知基本一致 ， 不同的是現(xiàn)在人們認(rèn)為是不同的元素構(gòu)成了地球上的物質(zhì) ， 其中包括一些自然界中根本不存在而只能在實(shí)驗(yàn)室中才能合成得到的元素 。 該理論的提出基于以下幾點(diǎn)假設(shè)： ? 1. 元素由不可分割的粒子構(gòu)成 ， 這些不可分割的粒子稱(chēng)為原子 。 ? 道爾頓原子理論是化學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑 。例如 ， 當(dāng)一個(gè)碳原子被分解成更小的粒子時(shí) （ 稱(chēng)作亞原子 ） 就失去了原來(lái)的化學(xué)性質(zhì) 。 1939年德國(guó)科學(xué)家 Otto Hahn和 Fritz Strassmann第一次報(bào)道了核裂變反應(yīng) ，1945年原子彈第一次在日本廣島和長(zhǎng)崎爆炸 。質(zhì)子比電子大而且重，帶正電荷。我們把質(zhì)子數(shù)相同而原子量不同的原子稱(chēng)為同位素，同位素之間中子數(shù)的不同導(dǎo)致了原子量的不同。同樣 ，、 分別為含有不同質(zhì)子數(shù)的不同元素 。 如 （ 1個(gè)質(zhì)子 ， 0個(gè)中子 ） 和 （ 6個(gè)質(zhì)子 ， 7個(gè)中子 ） 的核自旋不為零 ， 有磁矩 ， 但 （ 6個(gè)質(zhì)子 ， 6個(gè)中子 ） 中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為偶數(shù) ， 核自旋為零 ， 沒(méi)有磁矩 。 正如前文所提到的，電子圍繞原子核運(yùn)動(dòng)，電子云密度在距離原子核的一定距離時(shí)并不會(huì)突然降為零。一般的趨勢(shì)是在元素周期表中同一主族原子半徑由上到下逐漸增加，同一周期中原子半徑由左向右逐漸減少。氧氣是由兩個(gè)氧原子組成的分子 ， 寫(xiě)作 O2； 水 （ H2O）分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成 。 帶正電的稱(chēng)為陽(yáng)離子 ， 帶負(fù)電的稱(chēng)為陰離子 。 點(diǎn)陣有許多不同的類(lèi)型 ， 取決于原子堆積方式 ，與電荷和原子的尺寸也有關(guān) 。 圖 ? 在納米技術(shù)中還涉及到其它一些很重要的價(jià)鍵。我們將簡(jiǎn)要地逐一說(shuō)明這些形式的作用力。 這就導(dǎo)致了電荷在空分布上的差異 ， 見(jiàn) ， 這種電荷的分離是偶極矩作用 。 當(dāng)化學(xué)鍵中的電子被不均等地共享時(shí) ， 就會(huì)出現(xiàn)微小的電荷差異 ， 表現(xiàn)為化學(xué)鍵具有極性 ， 并且這種偶極作用會(huì)長(zhǎng)期存在 。 它存在于水以及許多含氫化合物中 ， 如 H2Se、 乙醇 、DNA。 ? 如上所述 ， 化合物中的分子和元素中的原子都會(huì)在相態(tài)中反映出來(lái) 。 無(wú)序排列時(shí)稱(chēng)作無(wú)定形 ， 即是非晶態(tài) 。隨溫度升高 ， 分子間引力被破壞 ， 弱的鍵首先被打開(kāi) 。 然而 ， 在液體中也可能會(huì)存在相同的分子取向 ， 它們稱(chēng)作液晶 。電子可以在不同的能級(jí)中圍繞分子或原子運(yùn)動(dòng)，但它們不能在原子間躍遷，除非它們被某種方式激發(fā)。 然而 ， 除了熱能之外還存在許多其它形式的能量 。我們可以利用愛(ài)因斯坦方程 E= mc2計(jì)算物質(zhì)的能量，其中 c是光速， m是物質(zhì)的質(zhì)量。 然而 ， 光通常被描述成波而非物質(zhì) 。 兩個(gè)波峰之間的距離稱(chēng)為波長(zhǎng) （ λ） ， 波也有振幅和頻率 。 駐波是波峰和節(jié)點(diǎn)都固定的波 。 因?yàn)榍傧业膬啥耸枪潭ǖ?， 因此我們不能得到所有的波長(zhǎng) ， 在這種情況下 ， 波長(zhǎng)就是量子化的 。 ? 電磁波在太空中的傳播速度是 3 108m/s，大約 6億 7千萬(wàn)英里／小時(shí)。 ? 圖 給出了不同種類(lèi)電磁波的波長(zhǎng) 。 德布羅依 （ De Broglie）方程表達(dá)了波長(zhǎng) λ和質(zhì)量 m之間的關(guān)系： ? λ=h/mv ? 式中 h是 Planck 常數(shù) ， v是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速率 。 這里一個(gè)波浪相當(dāng)于一個(gè)能量包 。當(dāng)我們把原子中的電子激發(fā)到高能級(jí)，然后觀察原子的能量損失，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)能量的損失是不連續(xù)的，在原子吸收能量時(shí)也存在同樣的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象也稱(chēng)之為量子化。 在十九世紀(jì)中葉 ， 人們發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)會(huì)吸收或者放出熱量 。 自由能 Δ G的變化取決于化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的焓變 Δ H。雖然他畢生研究成果可信度不高，但是他卻為我們留下了一個(gè)以他的名字命名的非常重要常數(shù)，即玻爾茲曼常數(shù)。設(shè)想我們研究某物體表面上的二十個(gè)分子，該分子有兩種不同的原子構(gòu)成，因?yàn)榉肿觾?nèi)的二個(gè)原子不同，我們可以將其描述為頭和尾。 從 20個(gè)原子來(lái)看，熵的增加很小。 分子和原子尺寸 ? 前文我們已經(jīng)指出納米技術(shù)是在納米尺度上工作 ，而納米相當(dāng)于幾個(gè)原子排列在一起的長(zhǎng)度 。而且 ， 電子云通常會(huì)表現(xiàn)出波粒二相性 ， 電子也不是圍繞原子核做固定的圓周運(yùn)動(dòng) ， 因此我們認(rèn)為原子尺寸就是原子核外的電子繞原子核運(yùn)行所占據(jù)的空間 。 圖 出了各種原子的相對(duì)尺寸大小 。當(dāng)相鄰原子的種類(lèi)不同時(shí) ， 例如 NaCl， 我們把兩原子間距離的一部分作為一個(gè)原子半徑 ， 而剩下的部分作為另一個(gè)原子的半徑 。同樣我們也可以得到范德華半徑，也就是范德華力作用范圍的半徑，范德華半徑在米技術(shù)是非常重要的 。想象四維空間的最好的方法，是想想我們是怎樣將三維物體描繪在紙這樣一個(gè)二維平面上的。在三維空間里表達(dá)四維物體時(shí)，我們需要構(gòu)筑一個(gè)三維結(jié)構(gòu)，并通過(guò)透視方法反映出第四維的信息。 當(dāng)將原子排列成長(zhǎng)為1000km、 寬和高都為 ， 這一結(jié)構(gòu)應(yīng)該是幾維的 ？ 是一維嗎 ？ 不 ， 但一定是趨近于一維 。 在更深入地研究原子時(shí) ， 情形也是如此 。 這一排原構(gòu)成的結(jié)構(gòu)種存在兩種表面 ， 一種是與物體接觸的表面 ， 另一種外端原子的表面 。 納米材料和傳統(tǒng)材料的本質(zhì)差異在于納米材料中表面原子數(shù)占材料中總原子數(shù)的比例非常高 。 當(dāng)這些分子和原子按照人們意志組裝在一起構(gòu)成基本單元時(shí) ， 可以產(chǎn)生較大的器件 。 ? 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH