纳米技术的发展现状篇1
【关键词】纳米电子学趋势
随着纳米技术的广泛运用，已经延伸到社会中的各个领域。目前已经研究出的纳米电子技术产品多种多样，这些纳米技术的产品不但性能优良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科学家对于纳米电子技术的研究还不够深入，那么以后的还需要从新型电子元器件以及碳纳米管等方向入手进一步研发。
1纳米电子技术的发展现状
1.1纳米电子材料的应用
现阶段纳米材料主要有纳米半导体材料、纳米硅薄膜以及纳米硅材料等类型。在这些纳米电子材料中，可以说纳米硅材料最有发展前景，同时还符合当前社会对于电子技术的实际需求。通过对纳米硅材料与其他纳米电子材料进行比较后，可以看出纳米硅材料具有以下特点：首先，纳米硅材料在不断研发的背景下其成本处于逐渐降低的趋势，其次，该材料还具有能耗低、准确性高以及不易受外界影响的特点。最后，由于纳米硅材料中分子与分子所存在的距离较小，因此可以一定程度的提升纳米电子材料的反映速度，最终达到提升工作效率的目标。
1.2纳米电子元件的应用
可以说纳米电子元件是以集成元件以及超大规模集成元件为基础的。其具体研发历程是在上个世纪50年代美国研究者对集成电路进行研发之后而开始的，然后经过多年的发展后逐渐从中型、大型转变为超大型的集成电路和特大类型的集成电路。在此背景下，其纳米电子元件的尺寸越来越小，现阶段的电子元件尺寸在0.1到100nm范围之内。
1.3应用于现代医学领域
特别是在纳米技术的不断发展过程中，其纳米电子技术逐渐应用到医学的领域。可以说在医学治疗的过程中，可以利用纳米电子技术的特点在细微部分的检测与观察方面。在普通显微镜无法观测的物品可以通过纳米电子技术进一步剖析。与此同时，还可以将电化学的信息检测流程中融入纳米传感器的方式对生化反应进行诊断。同时，在纳米电子技术不断发展的背景下，产生了很多方面的高科技医学产品，例如伽马刀、螺旋Ct以及mRi等。可以说生物医学以及电子学的融合对于纳米电子技术的发展具有重要的意义，纳米电子技术在生物医学的电子设备集成化具有很大的发展空间，在未来的发展中，可以将纳米电子元件的尺寸控制在分子与原子的大小之间，进而就会将微小生物体的研究带到一个新的领域。
2纳米电子技术的发展趋势
通过对纳米电子技术的发展现状进行分析后可以看出纳米电子技术在未来发展具有很大的空间，对此主要可以从新型电子元器件、石墨烯以及碳纳米管等方向入手。
2.1新型电子元器件
对纳米电子技术的当前模式分析后，可以断定在未来十年内必然会经过飞速发展的历程。特别是当前市场对于新型电子元器件的需求逐渐增多的背景下，还需要根据实际需求来对新型电子元器件进行扩展与完善。对此，可以从单电子器件、共振隧穿电子器件、纳米场效应晶体管、纳米尺度moS器件、分子电子器件、自旋量子器件、单原子开关等新型信息器件的方向入手，在保证了纳米电子技术朝着良好的方向发展的同时，还可以延续摩尔定律以及CmoS的研究成果。
2.2碳纳米管
可以说碳纳米管是纳米电子技术的发展重要方式，碳纳米管的本质是一种一维的纳米材料，其最大的特点是具有重量轻以及完美六边形的结构。因此在实际的运用中，碳纳米管具有良好的传热性能、光学性能、导电性能、力学性能以及储氢性能等。与此同时，碳纳米管在纳米电子方面具有重要的作用，并作为现阶段晶体管中主要的材料，对此有效的碳纳米管可以对集成电路的效率进行提升。
2.3忆阻器
所谓忆阻器就是就是经过了继电阻器、电容器以及电感元件发展之后而发展的一种模式。并且忆阻器是模拟信号的方式来对非线性动态纳米元件而组成的具有交叉开关模式的纳米电子技术。忆阻器的属性不但与CmoS类似，更主要的是其具有功率低、体积小以及不受外界因素影响的特点，进而在未来的发展中可以有效的代替硅芯片等材料。
2.4石墨烯
同时，石墨烯作为新型的纳米材料来说，不但具有超薄的特征，最主要的是其质地还是非常坚硬的。并且在正常状态下石墨烯电子的传输速度要比其他类型的纳米电子材料快，正是由于多方面的因素使得对于石墨烯的研究具有重要的意义。石墨烯和其他导体具有很大的区别，进而在碰撞的过程中其能量不会有损失。在对石墨烯的未来进行研究与设想后，根据专家预计在10年后可成功研制性能优异的石墨烯类型的导体材料与晶体管。
2.5纳米生物电子
最后，纳米电子技术还可以与生物技术进行有效的融合，也可以认为纳米生物电子是以多个领域为核心共同建设的。在对纳米电子技术带入生物领域的过程中，利用纳米电子技术的自身特点可以制造出关于纳米机器以及附属的纳米生物医用的材料产品等，进而可以在医学领域中取得一定的成果，最终达到为人类健康做出巨大贡献的目标。
3结束语
总之，在电子科学不断发展的背景下，其纳米电子技术的发展越来越受到国际的重视。通过对纳米电子技术的应用现状进行分析后，可以发现其应用的领域越来越广泛，也就是说纳米电子技术完全融入到我们日常生活当中指日可待。通过采用纳米电子技术可以实现一种高效、科学而环保的生物材料、电子晶体管以及医学设备等，最终达到改善人们的生活现状的目标，让人们切切实实地体验纳米时代。
参考文献
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纳米技术的发展现状篇2
关键词：纳米金；生物医学技术；应用现状；
1前言
如今纳米技术随着时代的发展已经得到了很大的发展，成为了科学研究的热点，纳米金是指直径0.8~250mm的缔合金溶胶，它属于纳米金属材料中研究最早的种类，纳米金具有良好的纳米表面效应、量子效应以及宏观量子隧道效应，它具有很多良好的化学特性，比如抗氧性和生物相容性。
2纳米金在病原体检测技术中的应用现状
近些年来生物医学界对于流行病学的研究和对病原微生物的诊断已有了不小的进展，传统的分离、培养及生化反应逐渐被时代所淘汰，运用纳米金的免疫标记技术作为新的高通量的、操作简单的检测技术被广泛应用于临床病原体的检测，这种检测技术快速且准确，十分适合在临床上使用。1939年，两位科学家Kausche和Ruska做了一个小小的纳米金实验，他们将烟草花病毒吸附在金颗粒上，并在电子显微镜下观察，发现金离子呈高电子密度，就此打下了纳米金在免疫电镜中的应用基础。从1939年后生物医学技术不断发展，纳米金标记技术也广受世人关注，成为了现代社会四大免疫标记技术之一。作为一种特殊标记技术，纳米金在免疫检测领域受到了广泛的应用，使用纳米金粒子做探针，观察抗原抗体的特异性反应，放大检测信号，由此检测抗原的灵敏性。纳米金技术具有良好的检测灵敏性，在早期还支持诊断并监控了急性传染性病毒，根据这一特性，秦红设计了快速检测黄热病病毒的技术，在纳米金颗粒上标记上金Spa-复合物的标志，通过免疫反应实验我们发现病毒抗体与纳米金颗粒结合，并形成了人眼可见的红线。这种检测方法的优点有：不需要器材、简单、迅速、廉价、高效，极大地推动了黄热病病毒检测技术的更新，在黄热病的防控事业上有着深远意义。利用纳米金作为免疫标记物来检测的除了黄热病病毒，还有致病寄生虫。我国的民族种类多样，一些少数民族人民由于自身的文化特点，喜食生食或半生食物，这就形成了寄生虫病的传播，我国经济大发展后，人民的生活水平得到了提高，但还是喜食半生动物肉或者内脏，造成了食源性寄生虫病发病率的上升，严重影响人民身体健康。目前我国的临床诊断寄生虫病技术包括三方面：病原学检查、免疫学检查以及影像学检查。运用纳米金检测技术，不仅缩短了取材时间、缩小了取材范围，而且检出率高、创伤性小，受到了患者的广泛欢迎。
3纳米金在核酸、蛋白质检测中的应用现状
纳米金粒子具有特殊的表面等离子体共振现象，被应用在核酸构建和分析检测蛋白质领域中，可以把生物识别反映转换为光学或电学信号，因此人们将其与Dna、Rna和氨基酸相结合，在检测核酸和蛋白质方面收效颇丰，并且这种检测方法制备简单，同时还具有很多优点，比如良好的抗氧化性和生物相容性，下面具体讲一下纳米金检测技术在核酸和蛋白质检测中的应用。首先是在核酸检测中的应用。美国首先利用纳米金连接寡核苷酸制成探针检测核酸，将纳米金做标记与靶核酸结合形成超分子结构，由此来检测核酸。利用纳米金技术检测特定病原体和遗传疾病首先要做的就是检测核酸的特定序列，在芯片点阵上整齐排列纳米金颗粒，利用taqDna连接酶识别单碱基突变，等待连接后，就可以经过一系列步骤得出单碱基突变结果，得到所需信息。在临床应用中使用纳米金技术的表现有高灵敏检测谷胱甘肽和半胱氨酸的新型电化学生物传感器，这种机器对于谷胱甘肽和半胱氨酸的检出限值更低，在检测及预防糖尿病、艾滋病等疾病方面具有很大的临床优势。其次是在蛋白质检测中的应用。纳米金与蛋白质的作用方式非常多样，有物理吸附方式、化学共价结合方式以及非共价特异性吸附等等方式，在此背景下，我们可以利用纳米金检测并治疗疾病和检测环境污染。
4纳米金在生物传感器制备中的应用现状
目前纳米金在生物传感器检测中的应用受到了人们的普遍关注，如上文所说，纳米金具有特殊的表面等离子体共振现象，这是制备生物传感器的基础。利用这种特性，科学家们做了许多实验，比如拉曼光谱试验，使用Uv-Vis光谱和拉曼光谱仪测试金纳米颗粒的表征，得出结论是可以根据纳米金颗粒的不同形貌制作不同浓度分子的探针，受外周环境介电特性和颗粒尺寸大小的影响，纳米金颗粒会表现出不同的形貌特征，比如吸收光谱、发生蓝移。纳米金是属于一种非常微小的贵金属，作为贵金属，它具有很好的导电性能，利用纳米金进行免疫检测时会大量聚集纳米金，从而增强反应体系的电导，顺利通过电导检测免疫反应。利用纳米金的高检测灵敏性可以进行电化学免疫传感器的制备。
5其他领域的应用现状
目前纳米技术的研究中，纳米金在生物医学技术中的应用研究是重要研究课题，除了上文中说到的病原体检测、核酸以及蛋白质检测还有生物传感器制备中的应用，纳米金技术同时也被广泛应用于肿瘤的诊断与治疗、药物载体以及Ct成像。纳米金具有特殊的组成结构，它可以轻易被修饰并负载化合物，可以用于检测并治疗肿瘤，还可以被用于肺癌的检测及治疗，目前的大量数据都表明纳米金技术在诊断并治疗肺癌上有极大的优势。
6结语
纳米技术的发展现状篇3
关键词：纳米；电子技术；现状；发展
进入第二十一世纪以来，专家们认识到，纳米技术将作为科学技术的领先优势，为纳米技术的深入研究，纳米电子技术可能带来革命性的突破，新技术的发展和应用。纳米电子元件的速率非常高，可用于高度集成的器件，且能耗低，具有一定的节能效果，现已广泛应用于信息技术领域，已成为信息技术产业的关键技术。目前，纳米电子技术的研究还不够深入，应用还不够，但纳米电子技术具有很强的应用潜力和较强的应用前景。目前，对纳米电子技术产品的研究主要包括纳米电子器件和纳米电子材料，这些产品不仅功能齐全，而且性能良好。
1纳米电子技术产生的概述
1.1纳米技术产生的背景
1.1.1微电子技术遇到挑战
20世纪有很多重大的发明，电子器件是其中对我们生活和工作最具有深远影响的发明之一。集成电路芯片的发展基木上遵循了摩尔定律，即每隔3年集成度增加4倍，特征尺寸缩小2倍微电子产业已沿着摩尔轨道运行了30余年。
21世纪微电子技术仍在快速发展，但是它遇到了严峻的挑战。随着电子元件尺寸的不断缩小，集成电路的集成度也要求越来越高，在未来若干年如何制造出具有更低功率消耗、更低成木、更小尺寸及更稳定更好性能的半导体芯片就成了摆在我们而前的当务之急。
1.1.2纳米电子技术的产生
为了能够产生较低的功耗，降低到木材，更小的尺寸和更稳定的半导体芯片的电子器件的性能更好的纳米器件和纳米电子技术应运而生。它解决了微电子技术的问题：纳米电子器件不仅是微电子器件的尺寸进一步减小，更重要的是他们的工作将取决于器件的量子特性，所以他们也被称为量子器件。它主要是通过对电子波相位的控制来实现一定的功能，因此，量子器件具有较高的响应速度和较低的功耗，将从根本上解决日益严重的功耗问题。
1.2纳米电子技术的定义
纳米电子技术是一种新的科学技术，作为现代物理学和先进工程技术相结合的产物，是基础研究和应用的产物，是纳米技术和电子技术的产物，其最终目的是实现人类可以根据自己的意志来进行单原子操纵，纳米电子产品包括纳米电子器件和电子材料。
2纳米电子技术的发展现状
2.1纳米电子材料的应用
目前大多数纳米材料包括：纳米硅薄膜、纳米硅材料以及纳米半导体材料。其中，纳米硅材料最具有技术优势，非常符合新世纪人类对电子技术的发展需求。硅电子材料的技术相较于其他材料的优势在于：
1.能耗低、准确可靠、运行时间较短、不易受外界的环境影响。
2.得益于科技的保证和不断地开发研究应用，使得其成本价钱有所降低。
3.由于其短距离的分子间距，使得硅电子材料在运行过程中，反应速度很快，这就从另一方面降低了材料能耗，提高工作效率。
2.2纳米电子元件的应用
纳米电子元件问世之前，电子元件经过了集成元件、超大规模集成元件两个发展历程，因此，纳米电子元件是在“两位前辈”的发展基础上开发出来的。
随着集成规模的不断扩大，电子元件的尺寸却要越做越小，要达到纳米尺寸的范围（0.1-100nm），例如刚刚面试的单电子晶体管，它的一个电子信号就代表了一位信息的数据，意思就是晶体管的尺寸要小到极致，从而颠覆了现代电子技术的高集成、高速度下，一定要高能耗的格局。
2.3纳米电子技术应用于现代科学
纳米电子技术的发展有助于细微部位的研究，而这些细微之处通过普通显微
镜是无法做到的，纳米电子技术的应用还能有助于纳米传感器的发明，通过纳米传感器可以观察到生化反应的各种不同的化学信息以及电化学信息。
纳米电子学作为新技术交叉口的生物医学和电子技术，具有极大的开发利用价值，其研究潜力是无限的。结合生物医学电子作为生物医学和电子的两大主题，在生物医学电子设备的集成和小型化方向的研究有很大的发展空间，本研究主要是基于微电子器件的发展，当器件的规模发展到原子或分子水平的大小，人们对于微小生物的研究将进入一个前所未有的新阶段。
3纳米电子技术的未来展望
3.1新型电子元器件
电子元器件技术将会在未来10至20年飞速发展，而市场对新型的电子元器件在不断提出要求，电子元器件技术将需要不断适应市场的要求，走向实用性。单电子器件、共振隧穿电子器件、纳米场效应晶体管、纳米尺度moS器件、分子电子器件、自旋量子器件、单原子开关等新型信息器件的研究将不断取得突破，促使纳米电子技术向着延续、扩展摩尔定律和超越CmoS的方向发展，大规模纳米集成电路将初步实现，对数据存储和计算机发展等产生重大影响。
3.2石墨烯
石墨烯是质地坚硬且非常薄的一种纳米材料，它在常温下传递电子的速度，比一般导体都快。正是由于它具有这样的特点，对石墨烯的研究与开发更具意义。大家都知道，电子和原子碰撞会产生能量，这就是一般的导体释放能量的方式。但同时我们可以看到，这样释放能量的方式也是能量的浪费。可石墨烯不同于一般的导体，它具有异常的特性，使得能量不会在碰撞中耗损。据专家预计，2020年左右将研制成功性能优异的石墨烯材料和晶体管，并解决其互连和集成等技术问题；2030年左右可研制成功石墨烯系统芯片，并形成规模化生产。这将使碳基ComS取代长期占据集成电路主导地位的硅基CmoS，引发集成电路领域发生革命性的变化。
3.3碳纳米管
碳纳米管是一种一维的纳米材料，整体重量轻和完美的六边形构成是它的特点，由于它具有这样的特点也导致了它异于一般导体优势：良好的力学性能（金刚石的强度却又有极大的柔韧度）；良好的导电性能；良好的传热性能；良好的光学性能和储氢性能。碳纳米管在纳米电子方面有着非常重要的用途，是场效应晶体管和单电子器件的一种具有发展前途的重要材料，以实现集成电路高速且耗能低的目标。
3.4忆阻器
忆阻器顾名思义就是记忆电阻器，是继电阻器、电容器、电感元件之后的第四种电子元件。忆阻器是一种基于模拟信号的非线性动态纳米元件，可以构成交叉开关，且其材料可以与CmoS工艺兼容。忆阻器体积小、功率低、不受辐射影响，特别是用忆阻器实现的器件可兼有运算和存储功能，被认为是替代硅芯片、延续摩尔定律的有力竞争者。
4总结
纳米电子技术取得了飞速的发展，其影响力是深远的，所以在这个特殊的阶段，我们需要抓住这个好机会，集中优势力量，加强基础研究和应用研究，在纳米电子学、前沿捕捉纳米电子技术，我国的信息技术得到了更新和升级，加快了发展步伐。
面对上述的发展现状和未来前景，我们可以看到，它是一种具有巨大潜力、应用广泛、产品性能优良、符合人类未来需求的科学技术。如果它能应用于其他科学技术领域，将促进我国新一代信息技术的飞速发展。
参考文献：
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纳米技术的发展现状篇4
关键词：纳米材料；发展现状；规划
中图分类号：tB383文献标识码：a文章编号：1674-7712（2013）24-0000-01
二十一世纪信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防高速发展对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术对材料性能要求越来越高。新材料和新产品的创新，是未来十年对经济社会发展、国力增强有影响力的战略研究领域，纳米材料将起重要作用。纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），它是一个很小单位，如人的头发丝直径为7000-800onm，人体红细胞直径为3000-50oonm，一般病毒的直径在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸在微米量级；又如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。纳米材料的条件：材料的特征尺寸在1-1oonm之间；材料具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
一、纳米材料的性能
使纳米材料具有微波吸收性能、高表面活性、强氧化性、超顺磁性，以及特殊的光学、催化、光催化、光电化学、化学反应、化学反应动力学和物理机械性质。纳米材料的应用将是传统材料、功能材料的一次革命。
纳米材料用于复合材料中，将使复合材料的发展产生巨大变化。纳米复合材料分两大类：由金属/陶瓷、金属/金属、陶瓷/陶瓷组成的无机纳米复合材料；由聚合物/无机、聚合物/聚合物组成的聚合物纳米复合材料。用于环氧树脂纳米复合材料的无机纳米材料有：Sio2、tio2、al203、CaCo3、Zno、黏土等。纳米材料能大大提高环氧复合材料的力学性能、耐热性、韧性、抗划痕能力，达到提高耐热性和韧性效果。当前环氧纳米复合材料研究重点是，纳米材料在基体中均匀分散方法、复合方法、效应、规律和机理研究；环氧纳米复合材料应用研究。纳米材料和技术为环氧涂料、胶粘剂、电子材料、塑料、复合材料和功能材料的发展增添了高科技含量，将使环氧材料的发展和应用产生巨大变化。
二、纳米材料发展现状
目前我国在功能纳米材料研究上取得了重大成果，一是大面积定向碳管阵列合成。利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术，该技术合成的纳米管，孔径一致2ourn，长度1oopm，纳米管阵列面积达3mmX3mm。其定向排列程度高，碳纳米管之间间距1oopm。这种大面积定向纳米碳管阵列，在平板显示场发射阴极等方面有重要应用前景。二是超长纳米碳管制备。首次大批量制备出长度为2～3mm超长定向碳纳米管列阵，它比现有碳纳米管长度提高1-2个数量级。三是氮化嫁纳米棒制备。首次利用碳纳米管作模板成功制备出直径为3-4ourn、长度达微米量级的发蓝光氮化像一维纳米棒，提出了碳纳米管限制反应概念。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功，推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。五是唯一维纳米丝和纳米电缆，应用溶胶-凝胶与碳热还原相结合的新方法，首次合成了碳化或纳米丝外包覆绝缘体S10Z和taC纳米丝外包覆石墨的纳米电缆，以及以S江纳米丝为芯的纳米电缆，当前在国际上仅少数研究组能合成这种材料。六是用苯热法制备纳米氮化像微晶，发现了非水溶剂热合成技术，首次在3000C左右制成粒度达3oum的氮化锌微晶。还用苯合成制备氮化铬、磷化钻和硫化锑纳米微晶。七是用催化热解法制成纳米金刚石，在高压釜中用中温（700C）催化热解法，使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉。
三、纳米材料存在的问题
目前纳米技术还存在着没有攻克的难题。纳米有很多理论上设想的特性没有开发出来。其瓶颈：怎样采用有效方法把材料由大颗粒粉碎到纳米级的颗粒，虽有电弧法、等离子法，但效果不好，所得到微细颗粒直径很难分布在一个窄的范围内，纳米级颗粒所占比例不高；即使得到了纳米级的颗粒，但在应用过程中颗粒是否还是以纳米形式存在，因为纳米颗粒表面有很强的活性，颗粒和颗粒之间易粘结到一起，变成大颗粒，失去了纳米特性。
这两大问题制约着纳米技术的发展，目前还没有得到解决。实验室可以得到小量的纳米材料，但不具大量生产能力。有一些产品尝试纳米材料，其中大部分用的不是真正纳米材料，而是比纳米大很多的微米级颗粒。应用纳米技术的产品在实验室出现了，市场上没有。
皮肤对纳米材料的吸附和毒性；纳米颗粒进入饮用水时的后果；纳米颗粒对操作者肺部组织影响的研究和在通风道中纳米颗粒对动物的影响；已变成海洋或淡水水域沉积物的纳米颗粒对环境的影响；在什么条件下，纳米颗粒可能吸收或释放环境污染物。专家认为，美国政府正努力评估纳米技术的生物和医学影响。
四、纳米材料的发展
我国纳米材料研究始于80年代末，纳米材料科学列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目，组织相关科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作，国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题，国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。1996年以后，纳米材料的应用研究出现了可喜形式，地方政府和部分企业家的介入，使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。目前，我国有60多个研究小组，有600多人从事纳米材料的基础和应用研究。
我国纳米材料基础研究在过去十年取得了重要研究成果。已采用了多种物理、化学方法制备金属与合金氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体，装备了相应设备，做到纳米微粒的尺寸可控，制成了纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等方面都有创新和重大进展，成功研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷；在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒，在拉伸疲劳中应力集中，区出现超塑性形变；在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面取得了创新性成果；在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属Gd；设计和制备了纳米复合氧化物新体系，它们的中红外波段吸收率可达92%，在红外保暖纤维得到了应用；发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法；发现全致密纳米合金中的反常效应。
纳米技术的发展现状篇5
论文关键词纳米技术刑事侦查潜指纹鉴定
指纹又称之为手纹，指的是基于人体手部皮肤的纹理。由于指纹的生理结构及特征体系具有高度的特殊性，因此在刑侦领域中作为一种物证，其优越性十分明显。就目前而言，传统的潜指纹鉴定方法还存在一些明显的缺陷，例如：不具灵敏性、不具准确性以及在信息提取过程中常常受到限制等。近年来，随着纳米技术的日益成熟与完善，相关研究者开始研究纳米技术在潜指纹显现方面的应用。鉴于此，本课题对“纳米技术在刑事侦查潜指纹鉴定中的应用”进行分析与探究具有尤为深远的重要意义。
一、传统潜指纹显现方法应用现状分析
显现潜指纹只要是采用一种管线或者一种物质，将其作用在基于指纹印痕的汗液等物质中，让难以发现的汗液指纹变成可以看见的图像。因为指纹中存在的课题表面物质其种类具有繁多性，所以对于指纹显现方法的灵活性有了很高的要求。并且，以显现原理的异同为依据，可将潜指纹显现方法归分为三类：物理吸附法、化学显现法及光学显现法。
物理吸附法主要是对汗液物质的黏附作用进行利用，并把另一种物质吸附至指纹纹线上面，进而达到显色的效果。如果潜指纹中残留的指纹物质大约为750ng的情况下，利用此方法获取清晰度极高的指纹显现。化学显现法主要是对某化学试剂进行利用，然后和潜指纹上的汗液物质作用产生化学反应，让无色指纹编程有色且可见的指纹。如果基于潜指纹当中的指纹植物质的含量大约在150ng的情况下，利用此方法能够获取清晰的可见指纹。光学先宪法主要是利用光线作用在潜指纹上，让其产生光化学效应，进一步获取清晰的显现指纹。
虽然在长期的演变及技术进步之下，传统潜指纹的显现方法得到了广泛的应用；但是，仍旧存在一些问题。首先，很多客观条件不具理想型的指纹样品的显现方法需要进一步完善，如人体皮肤潜指纹。其次，现有的显现试剂与显现方法存在一定程度上的安全隐患。如使用刷显法的情况下悬浮在空气里的粉尘，这类型的粉尘会对技术人员的身心健康造成极其严重的威胁。最后，使用一些有色试剂会对物证的原始状态遭遇严重破坏，还有一些试剂因为价格昂贵，所以在实际应用中不具推广使用的价值。基于上述问题，进行有效解决是非常有必要的，这样才能为刑事侦查的时效性与科学性提供基础与保障。
二、纳米技术在潜指纹显现中的应用分析
将纳米技术应用在潜指纹鉴定中，其效果显著，有多方面的优点，例如：高效、无毒害、无损耗且价格不具昂贵性等。不但能够使指纹鉴定工作对灵敏度的高要求得到满足，而且还使现状之下传统潜指纹的显现方法得到了有效解决。下面笔者便从光致发光显现潜指纹与金属纳米颗粒显现潜指纹两大方面对其应用进行分析与探究。
（一）光致发光显现潜指纹
光致发光显现潜指纹主要是把物理、化学及光学检验三者有机结合的一种方法。利用此方法，灵敏度能够达到单光子水平。把纳米材料和指纹内残留的氨基酸及油脂等物质相融合，将纳米材料的光致发光现象充分利用，进而对几何指纹物质之后的纳米材料发出的荧光进行检测，最终获取清晰度高的指纹图像。该过程便是光致发光显现潜指纹的基本原理。并且，该方法需同时具备两大要素：其一，物质需要能够对激发光进行吸收，这样才能为后面的荧光发射奠定基础。其二，发射光波的厂与激发光波的长需不相同，这样方可在背景情况下对指纹纹线进行识别。现状之下，此方法在检测上常应用到的是具备荧光特性的有机物质。但是，此类物质存在一些明显的缺陷，例如：激发光谱不够宽、成像很难分辨等。并且，它的荧光性能常受到环境因素的强烈干扰，其物质的抗光漂白能力与荧光稳定性极差。另外，它的成像发光时间短暂，使成像技术存在明显缺陷。鉴于上述种种缺陷，刑侦技术人员逐步将研究的重点方向转入了新型光致发光材料的开发及利用上面。
为了使锡箔纸上所留下的潜指纹图像信息能够清晰地识别出，澳大利亚有研究者研制出了一种纳米复合物粉末，该纳米复合物粉末主要是合成壳聚糖包被的硫化镉量子点。另外，硅纳米材料因有很大的负载容量与高比表面积，因此受到了国内外刑侦科学范畴内的广泛重视。英国有研究者将疏水性硅纳米颗粒作为骨架，以离子互相作用为基础，进而和各类染料及荧光探针有效融合，最终融合成一些掺杂硅纳米颗粒。通过实践表明，该掺杂硅纳米颗粒能够在潜指纹的显影实验当中获得优良的效果。美国有研究者将不相同的二氧化硅纳米颗粒掺杂荧光eu3+感光剂复合物，进一步实施潜指纹显影测试。结果表明，基于四乙氧基硅烷，把1，10-邻二947氮杂菲作为感光剂，其效果最优化的是金属箔、玻璃以及绿色树叶中的潜指纹显影，展现出了基于刑侦范畴内，镧系元素配体掺杂的干凝胶的应用能力水平。
（二）金属纳米颗粒显现潜指纹
金属材料主要是使金属粉末形式和指纹物质发生物理吸附及静电吸附。进一步使指纹图像信息中的非渗透性客体表面展现出较为新鲜的特质。但是对于粗糙客体表面及遗留时间长的潜指纹显现，其能力是具有局限性的。并且，粉末会致使工作人员的呼吸系统造成极大的威胁性。
随着纳米技术的进步，使得传统金属材料的应用范畴得到了进一步的扩大。在潜指纹的显现中，尝试应用了各种纳米材料，例如二氧化钛、氧化铁以及金属硫化物等。在尝试过程中也获取了一些优良的效果。在这其中，金属纳米颗粒因其稳定性及物理、化学性质较为突出，所以成为了现状之下潜指纹显现范畴应用最具广泛性的金属纳米材料。
金属纳米颗粒具有独特的光学特性，主要体现为以表面为基础的离子体共振。它的颜色可能跟随颗粒半径、形状及基于表面的修饰分子的改变，进而呈现出宽光谱变化，表现最明显的宽光谱变化是由蓝色转变为红色。英国有研究者以金属纳米颗粒的表面为基础，进而对可替宁抗体构建的纳米颗粒进行修饰，采用基于荧光标记中的二抗清晰显示出潜指纹图像。与此同时，还可对该指纹遗留者所遗留下来的基于汗液里的尼古丁水平进行检测，对指纹鉴定中纳米材料的功能性应用进行了扩展。
随着纳米技术的进步，潜指纹检测技术中极其重要的一个发展方向便是荧光检测。有些纳米材料具有优良的光学性质，例如：荧光激发谱较宽、发射谱窄且对称以及发射波长且可调节等。为此，此类纳米材料很好地补充了传统荧光物质所存在的缺陷性。还存在有些纳米材料或者复合材料，具备一系列奇特性能，例如：具有表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等。并且可在荧光的产生上增强其效应，使指纹显现能力的精准度及灵敏度得到很大程度上的提升。另外，潜指纹检测技术中还有一个重要的发展方向便是多功能集成化与基于设计过程中的一体化。如对抗体等生物分子进行结合，此类杂化纳米复合材料不但可以显现指纹光学图像，还能够进一步使基于特征身份的多方面鉴别得到实现。
三、米技术在刑事侦查潜指纹鉴定中应用所存在的问题及策略
就目前而言，对于纳米科技人才的培养及研究工作的投入，我国表现的尤为重视。并建立了多个纳米研究中心，取得了一系列关于纳米科技的科研成果。但是，对于纳米技术与潜指纹相几何的研究工作尚且还处于起始阶段，所存在的问题具有明显性。
一方面，符合指纹显现要求及条件的纳米材料还处于研究阶段。适应潜指纹显现的纳米材料需具备三个条件：（1）荧光性能具备优良特性。（2）能够在水相中稳定分散。（3）与指纹物质结合时快速且稳固。纳米晶体的种类及尺寸决定了荧光性能，对于水溶性与同指纹物质的亲和力则需要以表面修饰为途径，进而加以改善。对于理想化的纳米材料，需具备以下结构：（1）一个半导体核，例如：CdSe，它的直径巨额东了荧光的波长。（2）一个具备较大化的且带隙的半导体外壳，例如ZnS，它可使量子的产率得到提升。（3）一个亲水层，例如：巯基乙酸，则需要保证自身的水溶性。
另一方面，全部光致发光法都会面对一个难处，那便是该怎么对背景荧光对于目标物质所产生的荧光干扰进行有效解决。在指纹显现的情况下，客体物质在受到光线激发之后，极有可能产生具有强烈特性的发射光，进一步致使指纹发射出的微弱荧光被掩盖。解决此类问题有两个有效策略：其一，尽可能让指纹所产生的荧光信号比背景荧光强，利用纳米半导体复合材料同指纹物质的选择性吸附能实现该方法。对纳米半导材料实施修饰措施以后，它能够对指纹物质进行主动识别，即以化学反应为途径，进而对指纹物质所处的位置有效指出。这样，当光源照射时，背景和指纹物质间，就能够很好地区分开来。其二，让指纹所产生的荧光颜色区别于背景荧光颜色，可以改善量子点的尺寸为有效途径，让其所产生和背景差别较大的颜色。这样，就算背景荧光没有办法消除，但通过滤光设备仍然能够方便地得到指纹物质的信号荧光。
纳米技术的发展现状篇6
1生物传感器研发及应用于体育领域的背景
美国的纳米技术和生物传感器技术处于世界领先地位。美国应用纳米生物学和医学中心是纳米技术和生物传感器技术研发较好的机构，隶属于亚利桑那大学。该中心致力于在纳米科学、微机电系统、分子生物学和基因组学等领域研发新一代生物传感器，在纳米技术方面有独特的研究和进展。该中心具有多学科背景的研究人员，在分子生物学、物理学、材料科学、电气和机械工程、化学和纳米技术等方面都有一定的造诣。
纳米生物传感器最早运用于医学领域。由于全世界癌症病人患者的不断增多，生物传感器在早期癌症诊断中起了重要的作用。近年来，科学家探索了纳米材料的很多优良的物理和化学性质，纳米材料在疾病标记物检测方面的应用催生了一系列超灵敏检测方法。纳米技术的产生为超灵敏生物传感器打开了新的途径。纳米金，石墨烯，碳纳米管和Dna纳米结构在生物传感器的设计与发展产生了重要影响。由此，一些研发机构开发了一些针对医生诊断和针对病人疾病监控的生物传感器。这些传感器的研发问世也引起了体育界注意，认为通过这些设备，教练们能够得到运动员训练中的实时运动数据，并进行记录和分析。由此产生这些智能设备能否运用于体育领域的思考。
2纳米生物传感器的研发对运动员的重要意义
科技成果最终要转化成生产力。生物电传感器可以捕捉到人躯体、大脑和心脏发出的电信号，经过数字化信号处理后，输出准确、详细的人体相关信息。教练员和运动员可以使用这些产品监测运动中的身心状况，从而能够更加科学地了解运动员运动中身体情况及对运动强度的适应情况，监控运动过程，提高运动训练效果。
智能手环、智能手表、健身腕带等穿戴设备不断涌入市场，消费者们已不再为这些小巧精致的设备和看似神奇的功能而感叹，进而追求功能更多样、更专业、使用更方便的智能设备。随着纳米技术运用于生物传感器，未来传感器将可以嵌入可穿戴设备。智能传感器可以追踪心率、呼吸、汗液成分和其它人体生理数据，使用起来将更加方便。
3纳米技术与生物传感器的现状
纳米技术和生物技术是21世纪的两大领先技术，在这两者之间存在着许多技术交叉。近20多年以来，生物传感技术发展十分迅猛，它是一个由生物、化学、医学、物理、电子技术等多种学科相互渗透形成的研究领域。美国应用纳米生物学和医学中心的科研人员研发的新一代纳米技术生物传感器，可以看到在特定的微生物组成人体细胞的反应和不同的微生物成分，看到这些细胞对某些药物的反应，制定个性化的药物治疗方案。后期研究中他们将会把这项技术扩展到运动领域，改善纳米生物传感器对健康人体一些生理、生化指标检测的灵敏性和特异性。
4纳米生物传感器在体育中应用前景
4.1汗液成分分析
目前正在研发的纳米生物汗液传感器，通过汗液分析身体状况。汗液传感器可测量汗水定分子水平，从而获得个人生理和健康的实时信息。主要通过测量汗液中的电解质和各种代谢物、以及皮肤表面温度，来分析运动员当前的身体状况。该传感器可为在户内外长时间运动的人提供详细的汗液分析。该传感器可同时进行多个汗液代谢物的测量，包括葡萄糖、乳酸和电解质（如钾和钠离子），同时还可监测皮肤温度。从功能上来看，现阶段研发的汗液传感器仅局限于测量汗液数据。研发团队计划未来这款传感器不仅仅可分析汗液数据，甚至还可以追踪任何体液的数据。比如，当你生病或者受伤的时候，能够立刻发现自己相应的体液分析数据出现异常。
这项技术的工作原理是：将生物传感器技术集成在一块小的贴片中，然后紧贴皮肤上，就能够检测汗液中表明你身体状况的生物标记，例如电解质、乳酸、蛋白质等。人体排出的汗液当中具有丰富的生理信息，是人体健康状况最直观的反应方式之一。汗液当中，这种信息是非常复杂的。他们正在攻克这一技术难题，提取汗液当中的有用信息进行分析，将这些数据分析处理后传送到智能手机或电脑中。实验中可检测存在于离子与质子等超小浓度中的基本带电粒子，不仅能反映出汗水的pH平衡，还能显示疲劳状态时更复杂的水合状况。能够为个人的水合、压力或疲劳程度提供即时且准确的检测。实时分析这些生物标记数据，为运动训练提供有针对性专业建议。
汗液成分和排汗量的信息是补液成分的重要依据。在运动过程中，补液是一个重要的环节。它不仅能补充流失的汗液而且还能补充体内流失的电解质。分布在织物通道里嵌入了pH敏感的着色指示剂，一旦有汗水附着就会有色差反映。它可以很好、实时、直接地收集和分析汗液。实时分析出来的信号可以直接反馈到教练员或运动员那里。通过这块集成了汗液传感器的贴片，就可以知道，何时需要补充水分，需要喝多少水，需要喝纯净水还是运动饮料。通过检测皮肤温度，可以在有潜在中暑和运动过度的危险之前及时提醒你。未来在电解质平衡检测和水分检测之外，该传感器技术还能监测肌肉疲劳度、体力消耗水平、呼吸和皮肤的pH值，这样能有效降低运动中抽筋等情况发生。
4.2呼吸监控
呼吸是一种评估身体功能运动状态的指标。当运动员提高运动强度时，则伴随着快速率的呼吸和高频率的心跳。目前，医学临床上已经有胸腹部呼吸波形传感器，用于检测呼吸气流波形。产品具有灵敏度高，低频响应好，与人体无直接接触，适合于佩戴的扁平带式，能真实地反应呼吸波形。经标定和信号处理还可以获得呼吸率、呼吸气流持续时间、潮气量、通气量及流速等参数，适合多种仪器配套使用。但其明显缺点是由于体积大，佩戴不方便，不适合于运动员室外运动佩戴。
而新型纳米可穿戴式生物传感器，通过织物应力或压力，可以检测呼吸频率来测量胸腔扩大和收缩状态。该传感器设计在靠近胸部的有弹性运动服装中。当吸气时，胸腔扩大，传感器被压缩，电导率增加。当呼气时，胸腔收缩，传感器释放而析出的电导率返回到基线。衣物材料可用弹性针织面料来实现。通过测量运动中呼吸状况，可以评估运动或恢复效率以及提供及时的生化反馈。
4.3心电监控
用于运动中心脏监控的纳米可穿戴式生物传感器置于衣物靠近心脏部位，可以获取运动中心脏的实时数据，能追踪心率、心脏收缩和舒张波形、心输出量相关数据。在运动中可以实时观测运动员的心电图，发现异常，及时中断训练或比赛，防止意外发生。
即将问世的心电传感器，可以精确地检测到运动中运动员心脏的各种指标，经过量化处理后，将人身体的健康状况及潜在的风险通过相关的应用程序展现给教练员。
4.4脑电监控
运动中对运动员的心理状态了解和调控一直是体育领域没有解决好的问题。纳米生物传感器的研发，为运动中实时监控运动员的心理状态提供可能。其原理是借由电感应进行脑电波监测。传感器内置了大量的感应器，可经蓝牙连接到的app进行操控，能够反馈实时数据，帮助运动员进入到一种深层的沉思状态，远离外界的干扰。目前对冥想、内省和沉思等的医学研究成果不断的涌现出来。不少研究发现，冥想能够降低血压，缓解焦虑、抑郁甚至疼痛，提高个体的平衡能力、压力释放技巧，以及改善睡眠状况等等。
即将问世的脑电传感器可以监测人的大脑活动状态，可以感知人的情绪和状态，不仅可用于大脑健康训练，还能给人在运动中带来不一样的娱乐体验。
4.5足底传感
动态姿势的调整是运动技能训练的基础。体育运动并不依赖于静态姿势而取决于动姿。如今有多种方法用来检测优秀运动员的表现，最常见的是在实验室里采用生理学和生物力学进行测试和分析。而在室外自然环境的训练或比赛过程中看运动员的技术动作是否完美，最常见的方法是通过肉眼观察或调用视频播放，但这也只是直观的判断。除了通过教练肉眼观察和昂贵的视频设备以外，即将问世的嵌入纳米生物传感器的智能袜成了解决这个问题的捷径。智能袜是把纳米生物传感器植入袜子中，能够监测到运动员的跑步姿势、运动量、步数以及跑步距离等。从而帮助运动员提升运动水平，同时避免受伤。
纳米技术的发展现状篇7
一、国内外纳米材料的研究现状
随着各种新兴技术以及相关产业的发展，对纳米材料的需求日益增多，纳米技术的基础理论等相关研究也都在飞速发展，相关技术在医疗、电子等行业应用得比较广泛，并已面向产业化的方向发展。虽然在美国、日本等几个国家已经实现纳米粉体材料的批量生产，但未来的研发之路是任重而道远的，纳米生物材料和纳米医疗诊断材料等产品还将处在不断的探索过程中。有关机构曾经做过预测：到2020年，全球纳米新材料市场规模达86亿美元，行业的年增长率为24.6%。最近几年，各国政府和企业对纳米技术的研究投入了大量的人力和物力，促进了纳米新材料产业的发展，纳米材料的市场规模将进一步扩大。美国将纳米材料的研发列为国家战略层面的科研项目之一，这与其在国防、军事、航空航天等领域的广泛应用分不开。纳米材料优良的性能已被认可，正逐渐应用到农业、生物、医疗等领域，创造巨大的经济效益。我国开展纳米材料的研究并不算晚，目前，我国有100多个从事纳米材料基础和应用研究的机构。其中，开展研究工作比较早的单位既有高校也有研究所，例如清华大学、吉林大学、东北大学等老牌学校，以及长春应用化学研究所、感光化学研究所等研究院所。在过去的一段时间里，我国纳米材料基础领域的研究取得了丰硕的成果。在研究过程中，主要采用物理和化学方法，并且将多种方法结合使用，研制出金属以及合金的氧化物和氮化物等一系列纳米颗粒；积极地向走在前列的国家学习，并且引进一些急缺但是却不能自主生产的设备，对纳米微粒的尺寸进行有效的控制，将研究的成果应用于生产中，其中生产出一系列高科技产品，例如纳米薄膜、纳米块材等；积极地从各个角度对纳米材料的特性进行挖掘，在很多的方面都积极而显著地创新，取得了一系列的进展，成功地研制出具有优良性能的纳米陶瓷，其主要表现在密度高和结构复杂等方面；另外，我国在世界上首次发现超塑性形变现象，即纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳应力集区所表现出的特性；在其他纳米技术应用的领域也取得了不菲的战绩，例如对功能纳米材料进行了深入的研究，并且取得一系列的丰硕成果。在“八五”研究工作的基础上，我国建立了几个纳米材料研究基地，具有代表性的主要有南京大学、中科院金属所、中科院物理所、国防科技大学、清华大学等。这些基地的建立为纳米材料的研发创造了条件。经过数十年的工作基础和工作积累，我国在纳米材料和纳米结构的研究方面取得了长足进步，在国际社会上具有一席之地。新时期，国内的科研院校不仅为我国纳米材料研究培养了高质量的纳米材料科研人员，还对纳米材料的应用进行了研究，促进了成果转化工作。今后一段时期内，这些科研单位和高校都将是我国纳米材料研究的重要组成部分。据有关部门的统计，目前我国已有700多个以“纳米”命名注册的公司，注册资金达到560多亿元。通过纳米材料的标准化工作，规范纳米材料产品的生产，使纳米材料高新技术与传统产业的改造有机结合，提高了传统产业的技术水平，提升了产品的档次与性能，促进了传统产业的结构调整，加速了传统产业的改造。
二、纳米产业发展的趋势
纳米材料作为一种新型材料，其研究虽然还存在诸多问题，但是伴随着科学技术水平的发展，纳米技术上存在的问题都会一一被解决。纳米技术将逐渐与其他技术相融合，最终融入到社会生活中。
第一，纳米技术与信息产业的融合。信息产业在世界上占有举足轻重的地位。2010年，我国信息产业的利润占GDp的10%。纳米技术与信息产业相融合，具体表现在以下几个方面：首先，现阶段网络通讯、芯片技术以及高清晰度数字显示技术不断发展，推动了纳米技术的发展。未来对通讯和集成等方面的零件性能要求会越来越高，美国等一些发达国家已经着手研究，实验室的研究也取得了一定的成功。其次，我国在分子电子器件和巨磁电子器件等领域的研究起步较晚，研究比较滞后。最后，在网络通讯中，我国对其中一些关键的器件如谐振器、微电容和微电极等方面的研究不足，与世界的差距较大，在进行研发的时候也要努力提升相关零件的性能，这些都为纳米技术与其产业的融合留下了巨大的空间。
第二，纳米技术与环境产业的融合。纳米技术在空气净化以及水污染物的降解方面不可或缺，纳米技术在净化环境方面的意义重大。目前，我国已经制造出可以充分降解甲醛、氮氧化物等一系列污染物的设备，可以大为降低空气的污染程度，可以将有害气体的浓度从10ppm（指用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度）降低到0.1ppm；近年来，很多公司致力水处理产业，利用纳米技术的光催化性能净化水质，提高生活用水和工业用水的质量，已经取得了一定成就；在未来，纳米技术在环境领域的应用将会更加广泛。
第三，纳米技术与能源环保产业的融合。当今，对能源的不合理开发和滥用已致使其呈现出日益枯竭的状态。所以，合理有效地利用能源是我国今后的一项重要工作，同时对新能源的开发和利用也刻不容缓。一方面在传统能源领域，加紧对其催化剂的研究，这样可以使煤炭、石油等资源充分利用，充分燃烧，同时减少废气的排放，这些都需要纳米技术的支持。另一方面，在开发新能源方面，我们不仅要自主创新，还要积极地借鉴国外的先进经验，开发一些可燃气体，开发清洁能源，将一系列的新能源更便捷的在日常生活中应用。
第四，纳米技术与生物医药产业的融合。我国加入世界贸易组织后，各个行业都受到不同程度的冲击。以医药行业为例，在国际医药行业决定采用纳米尺度发展制药业的大背景下，我国必须奋起直追，不能落后。纳米生物医药发展的方向在于从动植物提取需要的材料，之后通过纳米技术处理，使其药效最大限度地发挥出来，这也是我国中医的理论思想。在医药方面采用纳米技术生产，也可以提高纳米技术的适用层次。
第五，纳米新材料的研发。美国一家机构预测：到21世纪50年代前后，汽车上60%的金属材料要被新型复合材料所代替，采用高强度轻质量的材料可节省油量达到55%；还减少了尾气的排放量，尤其是二氧化碳的排放。在车体使用纳米材料，发挥其优良的性能，不仅提升汽车的力学性能，而且还使汽车具有反射各种紫外线、红外线的功能，减少了外界的干扰。
纳米技术的发展现状篇8
【关键词】纳米技术纳米中药制备技术
中图分类号：R283文献标识码：B文章编号：1005-0515（2012）1-235-01
纳米技术是指用单个原子、分子制造或将大分子物质加工成粒径在1～100nm的物质的技术[1]。纳米技术的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平，使得化学和物理学之间已无明确界限。中药有着悠久历史，其独特的药效在世界医学界占有举足轻重的地位。近年来研究结果表明，中药产生的药理效应不能完全归功于该药特有的化学组成，还与药物的物理状态密切相关[2]。当药物颗粒粒径小到一定程度时，药效可能会产生突发性的改变。纳米技术与中药学的结合，是提高中药有效利用率、药效快速释放等的关键所在。
纳米中药的制备是研究纳米中药的最基础也是最重要的问题，将纳米技术引入中药的研究时，必须考虑中药组方的多样性、中药成分的复杂性，所以，针对不同的药物，在进行纳米化时必须采用不同的技术路线，此外还必须考虑中药的剂型。纳米中药与中药新制剂关系十分密切，如何在中医理论的指导下进行纳米中药新制剂的研究，将中药制成高效、速效、长效、剂量小、低毒、服用方便的现代制剂，也是进行中药纳米化时必须考虑的问题。目前，纳米中药主要有一下制备方法：
1超微粉碎技术[3]
使用特制机械设备将原药材或提取物进行粉碎，使之达到纳米级。我国研制出了一种利用湍流原理进行粉碎的高湍流粉碎机，中药甘草的粉碎实验表明，产品粒径可达到1μm以下，对矿物质的粉碎则达到100nm以下，而且粒径分布窄。该技术可能将为物理方法制备纳米药物粒子提供高效方便的捷径。
2固体分散技术[3]
这是将药物以微粉、微晶或分子态均匀分散在无生理活性的载体中，药物在载体中的粒径小于100nm。该技术是通过物理分散而获得纳米药物粒子，若将药物包埋于不同性质的高分子聚合物中，可形成速释型或缓释型固体分散物。采用固体分散技术制备药物的固体分散体，常用熔融法、溶剂法、溶剂－熔融法、溶剂－喷雾（冷冻）干燥法、研磨法。不同药物采用何种固体分散技术，主要取决于药物性质和载体材料的结构性质、溶点和溶解性能等。固体分散技术在中药制剂青蒿素固体分散物、复方丹参滴丸、香连滴丸、苏冰滴丸等中已得到了应用。
3化学气象沉积法
在气体状态下发生化学变化形成所需要的化合物，并在保护气体环境下快速冷凝形成纳米粒子。
4超临界流体技术[4]
利用超临界快速膨胀法和气体反溶剂法可制备纳米粒。用超临界流体技术设备已得到了粒径为130nm的灰黄霉素纳米粒和125nm的四环素纳米粒。
5微乳化技术[5]
将油、水、乳化剂和助乳化剂按一定比例在一定温度下通过适当的方法混合而得。药物以粒径在10-100nm内的乳滴分散在另一种液体中形成的胶体分散系统。
6包合技术
包合技术也是一种纳米粒子的制备方法，它所采用的载体材料本身就是一种纳米尺度的分子材料，主要采用β-环糊精作为载体材料，经包合后可以增加难溶性药物的溶解度和溶出度，降低药物的刺激性，特别是中药易挥发性成分经包合后，可明显提高保留率，增加贮存过程中药物的稳定性。
7高压乳匀技术[6]
随着乳化技术的发展，尤其是高压乳匀机应用于制药业获得成功后，人们进一步研制物理化学稳定性好、粒径更小、毒性小、具有靶向缓释作用、适合于多途径给药的纳米新剂型。它是将药物溶解在高于5-10℃的内脂中，在搅拌下加入含有表面活性剂的水相中制成初乳，再将初乳通过高压乳匀机，制成纳米乳剂。
8超音射流技术[3]
通过在高压条件下流体的超音速微射流瞬时对撞，产生粒子间强烈的撞击作用，高度湍流作用和超声波空化作用，从而使物质瞬间达到纳米分散状态，在撞击过程中可同时完成辅料对纳米粒子的包覆而达到稳定分散的目的。
目前纳米中药的研究主要集中于利用纳米技术将少数成分比较明确的单体有效成分制成纳米制剂，或将原料药直接粉碎至纳米级，对大部分中药的纳米制剂研究还很少，主要是因为中药真正起药理作用的有效成分或有效部位研究本身就是一个难题；而且由于中药成分比较复杂，将其制备成纳米制剂需要克服的困难较多，因此，中药纳米制剂及技术是医药科研工作者的重要研究课题。
纳米技术在中药领域的应用前景取决于科学技术的发展，包括物理化学、生命科学、生物化学、材料学等学科的发展。尽管纳米技术应用于中药的研究和开发目前尚处于初始阶段，但它的新技术及新工艺，一旦用于中药的研究、开发和生产，不仅可为制药企业创造巨大的经济效益，造福于患者，而且更有利于中药的现代化、国际化，必将产生极其深远的影响。
参考文献
[1]郝存江,赵晓峰.纳米中药研究进展.天津中医药.2006,23(6):515-517.
[2]徐辉碧,杨祥良,谢长生等.纳米技术在中药研究中的应用[J].中国药科大学学报,2001,32(3):161-165.
[3]阳秀萍,陈登志,胡凤国.浅谈中药纳米制剂的研究方向[J].中国现代中药,2006,8(2):29-30.
[4]邱洪,王宝佳,李悦.纳米中药简介[J].中国药业.2005,14(4):78-79.
纳米技术的发展现状篇9
关键词：纳米科学纳米技术纳米管纳米线纳米团簇半导体
nanoscienceandnanotechnology–theSecondRevolution
abstract:thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.
Keywords:nanoscience,nanotechnology,nanotubes,nanowires,nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor
i.引言
纳米科学和技术所涉及的是具有尺寸在1-100纳米范围的结构的制备和表征。在这个领域的研究举世瞩目。例如，美国政府2001财政年度在纳米尺度科学上的投入要比2000财政年增长83%，达到5亿美金。有两个主要的理由导致人们对纳米尺度结构和器件的兴趣的增加。第一个理由是，纳米结构（尺度小于20纳米）足够小以至于量子力学效应占主导地位，这导致非经典的行为，譬如，量子限制效应和分立化的能态、库仑阻塞以及单电子邃穿等。这些现象除引起人们对基础物理的兴趣外，亦给我们带来全新的器件制备和功能实现的想法和观念，例如，单电子输运器件和量子点激光器等。第二个理由是，在半导体工业有器件持续微型化的趋势。根据“国际半导体技术路向（2001）“杂志，2005年前动态随机存取存储器（DRam）和微处理器（mpU）的特征尺寸预期降到80纳米，而mpU中器件的栅长更是预期降到45纳米。然而，到2003年在mpU制造中一些不知其解的问题预期就会出现。到2005年类似的问题将预期出现在DRam的制造过程中。半导体器件特征尺寸的深度缩小不仅要求新型光刻技术保证能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件设计和制造方案，因为当moS器件的尺寸缩小到一定程度时基础物理极限就会达到。随着传统器件尺寸的进一步缩小，量子效应比如载流子邃穿会造成器件漏电流的增加，这是我们不想要的但却是不可避免的。因此，解决方案将会是制造基于量子效应操作机制的新型器件，以便小物理尺寸对器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我们能够制造纳米尺度的器件，我们肯定会获益良多。譬如，在电子学上，单电子输运器件如单电子晶体管、旋转栅门管以及电子泵给我们带来诸多的微尺度好处，他们仅仅通过数个而非以往的成千上万的电子来运作，这导致超低的能量消耗，在功率耗散上也显著减弱，以及带来快得多的开关速度。在光电子学上，量子点激光器展现出低阈值电流密度、弱阈值电流温度依赖以及大的微分增益等优点，其中大微分增益可以产生大的调制带宽。在传感器件应用上，纳米传感器和纳米探测器能够测量极其微量的化学和生物分子，而且开启了细胞内探测的可能性，这将导致生物医学上迷你型的侵入诊断技术出现。纳米尺度量子点的其他器件应用，比如，铁磁量子点磁记忆器件、量子点自旋过滤器及自旋记忆器等，也已经被提出，可以肯定这些应用会给我们带来许多潜在的好处。总而言之，无论是从基础研究（探索基于非经典效应的新物理现象）的观念出发，还是从应用（受因结构减少空间维度而带来的优点以及因应半导体器件特征尺寸持续减小而需要这两个方面的因素驱使）的角度来看，纳米结构都是令人极其感兴趣的。
ii.纳米结构的制备———首次浪潮
有两种制备纳米结构的基本方法：build-up和build-down。所谓build-up方法就是将已预制好的纳米部件（纳米团簇、纳米线以及纳米管）组装起来；而build-down方法就是将纳米结构直接地淀积在衬底上。前一种方法包含有三个基本步骤：1）纳米部件的制备；2）纳米部件的整理和筛选；3）纳米部件组装成器件（这可以包括不同的步骤如固定在衬底及电接触的淀积等等）。“build-up“的优点是个体纳米部件的制备成本低以及工艺简单快捷。有多种方法如气相合成以及胶体化学合成可以用来制备纳米元件。目前，在国内、在香港以及在世界上许多的实验室里这些方法正在被用来合成不同材料的纳米线、纳米管以及纳米团簇。这些努力已经证明了这些方法的有效性。这些合成方法的主要缺点是材料纯洁度较差、材料成份难以控制以及相当大的尺寸和形状的分布。此外，这些纳米结构的合成后工艺再加工相当困难。特别是，如何整理和筛选有着窄尺寸分布的纳米元件是一个至关重要的问题，这一问题迄今仍未有解决。尽管存在如上的困难和问题，“build-up“依然是一种能合成大量纳米团簇以及纳米线、纳米管的有效且简单的方法。可是这些合成的纳米结构直到目前为止仍然难以有什么实际应用，这是因为它们缺乏实用所苛求的尺寸、组份以及材料纯度方面的要求。而且，因为同样的原因用这种方法合成的纳米结构的功能性质相当差。不过上述方法似乎适宜用来制造传感器件以及生物和化学探测器，原因是垂直于衬底生长的纳米结构适合此类的应用要求。
“Build-down”方法提供了杰出的材料纯度控制，而且它的制造机理与现代工业装置相匹配，换句话说，它是利用广泛已知的各种外延技术如分子束外延(mBe)、化学气相淀积（moVCD）等来进行器件制造的传统方法。“Build-down”方法的缺点是较高的成本。在“build-down”方法中有几条不同的技术路径来制造纳米结构。最简单的一种，也是最早使用的一种是直接在衬底上刻蚀结构来得到量子点或者量子线。另外一种是包括用离子注入来形成纳米结构。这两种技术都要求使用开有小尺寸窗口的光刻版。第三种技术是通过自组装机制来制造量子点结构。自组装方法是在晶格失配的材料中自然生长纳米尺度的岛。在Stranski-Krastanov生长模式中，当材料生长到一定厚度后，二维的逐层生长将转换成三维的岛状生长，这时量子点就会生成。业已证明基于自组装量子点的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子点器件的饱和材料增益要比相应的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3个量级。阈值电流密度低于100a/cm2、室温输出功率在瓦特量级（典型的量子阱基激光器的输出功率是5-50mw）的连续波量子点激光器也已经报道。无论是何种材料系统，量子点激光器件都预期具有低阈值电流密度，这预示目前还要求在大阈值电流条件下才能激射的宽带系材料如iii组氮化物基激光器还有很大的显著改善其性能的空间。目前这类器件的性能已经接近或达到商业化器件所要求的指标，预期量子点基的此类材料激光器将很快在市场上出现。量子点基光电子器件的进一步改善主要取决于量子点几何结构的优化。虽然在生长条件上如衬底温度、生长元素的分气压等的变化能够在一定程度上控制点的尺寸和密度，自组装量子点还是典型底表现出在大小、密度及位置上的随机变化，其中仅仅是密度可以粗糙地控制。自组装量子点在尺寸上的涨落导致它们的光发射的非均匀展宽，因此减弱了使用零维体系制作器件所期望的优点。由于量子点尺寸的统计涨落和位置的随机变化，一层含有自组装量子点材料的光致发光谱典型地很宽。在竖直叠立的多层量子点结构中这种谱展宽效应可以被减弱。如果隔离层足够薄，竖直叠立的多层量子点可典型地展现出竖直对准排列，这可以有效地改善量子点的均匀性。然而，当隔离层薄的时候，在一列量子点中存在载流子的耦合，这将失去因使用零维系统而带来的优点。怎样优化量子点的尺寸和隔离层的厚度以便既能获得好均匀性的量子点又同时保持载流子能够限制在量子点的个体中对于获得器件的良好性能是至关重要的。
很清楚纳米科学的首次浪潮发生在过去的十年中。在这段时期，研究者已经证明了纳米结构的许多崭新的性质。学者们更进一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法来进行纳米结构制造。这些成果向我们展示，如果纳米结构能够大量且廉价地被制造出来，我们必将收获更多的成果。
在未来的十年中，纳米科学和技术的第二次浪潮很可能发生。在这个新的时期，科学家和工程师需要征明纳米结构的潜能以及期望功能能够得到兑现。只有获得在尺寸、成份、位序以及材料纯度上良好可控能力并成功地制造出实用器件才能实现人们对纳米器件所期望的功能。因此，纳米科学的下次浪潮的关键点是纳米结构的人为可控性。
iii.纳米结构尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮
为了充分发挥量子点的优势之处，我们必须能够控制量子点的位置、大小、成份已及密度。其中一个可行的方法是将量子点生长在已经预刻有图形的衬底上。由于量子点的横向尺寸要处在10-20纳米范围（或者更小才能避免高激发态子能级效应，如对于Gan材料量子点的横向尺寸要小于8纳米）才能实现室温工作的光电子器件，在衬底上刻蚀如此小的图形是一项挑战性的技术难题。对于单电子晶体管来说，如果它们能在室温下工作，则要求量子点的直径要小至1-5纳米的范围。这些微小尺度要求已超过了传统光刻所能达到的精度极限。有几项技术可望用于如此的衬底图形制作。
—电子束光刻通常可以用来制作特征尺度小至50纳米的图形。如果特殊薄膜能够用作衬底来最小化电子散射问题，那特征尺寸小至2纳米的图形可以制作出来。在电子束光刻中的电子散射因为所谓近邻干扰效应（proximityeffect）而严重影响了光刻的极限精度，这个效应造成制备空间上紧邻的纳米结构的困难。这项技术的主要缺点是相当费时。例如，刻写一张4英寸的硅片需要时间1小时，这不适宜于大规模工业生产。电子束投影系统如SCaLpeL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在发展之中以便使这项技术较适于用于规模生产。目前，耗时和近邻干扰效应这两个问题还没有得到解决。
—聚焦离子束光刻是一种机制上类似于电子束光刻的技术。但不同于电子束光刻的是这种技术并不受在光刻胶中的离子散射以及从衬底来的离子背散射影响。它能刻出特征尺寸细到6纳米的图形，但它也是一种耗时的技术，而且高能离子束可能造成衬底损伤。
—扫描微探针术可以用来划刻或者氧化衬底表面，甚至可以用来操纵单个原子和分子。最常用的方法是基于材料在探针作用下引入的高度局域化增强的氧化机制的。此项技术已经用来刻划金属（ti和Cr）、半导体（Si和Gaas）以及绝缘材料（Si3n4和silohexanes），还用在LB膜和自聚集分子单膜上。此种方法具有可逆和简单易行等优点。引入的氧化图形依赖于实验条件如扫描速度、样片偏压以及环境湿度等。空间分辨率受限于针尖尺寸和形状（虽然氧化区域典型地小于针尖尺寸）。这项技术已用于制造有序的量子点阵列和单电子晶体管。这项技术的主要缺点是处理速度慢（典型的刻写速度为1mm/s量级）。然而，最近在原子力显微术上的技术进展—使用悬臂樑阵列已将扫描速度提高到4mm/s。此项技术的显著优点是它的杰出的分辨率和能产生任意几何形状的图形能力。但是，是否在刻写速度上的改善能使它适用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的还有待于观察。直到目前为止，它是一项能操控单个原子和分子的唯一技术。
—多孔膜作为淀积掩版的技术。多孔膜能用多种光刻术再加腐蚀来制备，它也可以用简单的阳极氧化方法来制备。铝膜在酸性腐蚀液中阳极氧化就可以在铝膜上产生六角密堆的空洞，空洞的尺寸可以控制在5-200nm范围。制备多孔膜的其他方法是从纳米沟道玻璃膜复制。用这项技术已制造出含有细至40nm的空洞的钨、钼、铂以及金膜。
—倍塞（diblock）共聚物图形制作术是一种基于不同聚合物的混合物能够产生可控及可重复的相分离机制的技术。目前，经过反应离子刻蚀后，在旋转涂敷的倍塞共聚物层中产生的图形已被成功地转移到Si3n4膜上，图形中空洞直径20nm，空洞之间间距40nm。在聚苯乙烯基体中的自组织形成的聚异戊二烯（polyisoprene）或聚丁二烯（polybutadiene）球（或者柱体）可以被臭氧去掉或者通过锇染色而保留下来。在第一种情况，空洞能够在氮化硅上产生；在第二种情况，岛状结构能够产生。目前利用倍塞共聚物光刻技术已制造出Gaas纳米结构，结构的侧向特征尺寸约为23nm,密度高达1011/cm2。
—与倍塞共聚物图形制作术紧密相关的一项技术是纳米球珠光刻术。此项技术的基本思路是将在旋转涂敷的球珠膜中形成的图形转移到衬底上。各种尺寸的聚合物球珠是商业化的产品。然而，要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比较困难的。用球珠单层膜已能制备出特征尺寸约为球珠直径1/5的三角形图形。双层膜纳米球珠掩膜版也已被制作出。能够在金属、半导体以及绝缘体衬底上使用纳米球珠光刻术的能力已得到确认。纳米球珠光刻术（纳米球珠膜的旋转涂敷结合反应离子刻蚀）已被用来在一些半导体表面上制造空洞和柱状体纳米结构。
—将图形从母体版转移到衬底上的其他光刻技术。几种所谓“软光刻“方法，比如复制铸模法、微接触印刷法、溶剂辅助铸模法以及用硬模版浮雕法等已被探索开发。其中微接触印刷法已被证明只能用来刻制特征尺寸大于100nm的图形。复制铸模法的可能优点是ellastometric聚合物可被用来制作成一个戳子，以便可用同一个戳子通过对戳子的机械加压能够制作不同侧向尺寸的图形。在溶剂辅助铸模法和用硬模版浮雕法（或通常称之为纳米压印术）之间的主要差异是，前者中溶剂被用于软化聚合物，而后者中软化聚合物依靠的是温度变化。溶剂辅助铸模法的可能优点是不需要加热。纳米压印术已被证明可用来制作具有容量达400Gb/in2的纳米激光光盘，在6英寸硅片上刻制亚100nm分辨的图形，刻制10nmX40nm面积的长方形，以及在4英寸硅片上进行图形刻制。除传统的平面纳米压印光刻法之外，滚轴型纳米压印光刻法也已被提出。在此类技术中温度被发现是一个关键因素。此外，应该选用具有较低的玻璃化转变温度的聚合物。为了取得高产，下列因素要解决：
1）大的戳子尺寸
2）高图形密度戳子
3）低穿刺（lowsticking）
4）压印温度和压力的优化
5）长戳子寿命。
具有低穿刺率的大尺寸戳子已经被制作出来。已有少量研究工作在试图优化压印温度和压力，但显然需要进行更多的研究工作才能得到温度和压力的优化参数。高图形密度戳子的制作依然在发展之中。还没有足够量的工作来研究戳子的寿命问题。曾有研究报告报道，覆盖有超薄的特氟隆类薄膜的模板可以用来进行50次的浮刻而不需要中间清洗。报告指出最大的性能退化来自于嵌在戳子和聚合物之间的灰尘颗粒。如果戳子是从ellastometric母版制作出来的，抗穿刺层可能需要使用，而且进行大约5次压印后需要更换。值得关心的其他可能问题包括镶嵌的灰尘颗引起的戳子损伤或聚合物中图形损伤，以及连续压印之间戳子的清洗需要等。尽管进一步的优化和改良是必需的，但此项技术似乎有希望获得高生产率。压印过程包括对准、加热及冷却循环等，整个过程所需时间大约20分钟。使用具有较低玻璃化转换温度的聚合物可以缩短加热和冷却循环所需时间，因此可以缩短整个压印过程时间。
iV．纳米制造所面对的困难和挑战
上述每一种用于在衬底上图形刻制的技术都有其优点和缺点。目前，似乎没有哪个单一种技术可以用来高产量地刻制纳米尺度且任意形状的图形。我们可以将图形刻制的全过程分成下列步骤：
1．在一块模版上刻写图形
2．在过渡性或者功能性材料上复制模版上的图形
3．转移在过渡性或者功能性材料上复制的图形。
很显然第二步是最具挑战性的一步。先前描述的各项技术，例如电子束光刻或者扫描微探针光刻技术，已经能够刻写非常细小的图形。然而，这些技术都因相当费时而不适于规模生产。纳米压印术则因可作多片并行处理而可能解决规模生产问题。此项技术似乎很有希望，但是在它能被广泛应用之前现存的严重的材料问题必须加以解决。纳米球珠和倍塞共聚物光刻术则提供了将第一步和第二步整合的解决方案。在这些技术中，图形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分来确定。然而，用这两种光刻术刻写的纳米结构的形状非常有限。当这些技术被人们看好有很大的希望用来刻写图形以便生长出有序的纳米量子点阵列时，它们却完全不适于用来刻制任意形状和复杂结构的图形。为了能够制造出高质量的纳米器件，不但必须能够可靠地将图形转移到功能材料上，还必须保证在刻蚀过程中引入最小的损伤。湿法腐蚀技术典型地不产生或者产生最小的损伤，可是湿法腐蚀并不十分适于制备需要陡峭侧墙的结构，这是因为在掩模版下一定程度的钻蚀是不可避免的，而这个钻蚀决定性地影响微小结构的刻制。另一方面，用干法刻蚀技术，譬如，反应离子刻蚀(Rie)或者电子回旋共振（eCR）刻蚀，在优化条件下可以获得陡峭的侧墙。直到今天大多数刻蚀研究都集中于刻蚀速度以及刻蚀出垂直墙的能力，而关于刻蚀引入损伤的研究严重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深处探测到刻蚀引入的损伤。当器件中的个别有源区尺寸小于100nm时，如此大的损伤是不能接受的。还有就是因为所有的纳米结构都有大的表面-体积比，必须尽可能地减少在纳米结构表面或者靠近的任何缺陷。
随着器件持续微型化的趋势的发展，普通光刻技术的精度将很快达到它的由光的衍射定律以及材料物理性质所确定的基本物理极限。通过采用深紫外光和相移版，以及修正光学近邻干扰效应等措施，特征尺寸小至80nm的图形已能用普通光刻技术制备出。然而不大可能用普通光刻技术再进一步显著缩小尺寸。采用X光和eUV的光刻技术仍在研发之中，可是发展这些技术遇到在光刻胶以及模版制备上的诸多困难。目前来看，虽然也有一些具挑战性的问题需要解决，特别是需要克服电子束散射以及相关联的近邻干扰效应问题，但投影式电子束光刻似乎是有希望的一种技术。扫描微探针技术提供了能分辨单个原子或分子的无可匹敌的精度，可是此项技术却有固有的慢速度，目前还不清楚通过给它加装阵列悬臂樑能否使它达到可以接受的刻写速度。利用转移在自组装薄膜中形成的图形的技术，例如倍塞共聚物以及纳米球珠刻写技术则提供了实现成本不是那么昂贵的大面积图形刻写的一种可能途径。然而，在这种方式下形成的图形仅局限于点状或者柱状图形。对于制造相对简单的器件而言，此类技术是足够用的，但并不能解决微电子工业所面对的问题。需要将图形从一张模版复制到聚合物膜上的各种所谓“软光刻“方法提供了一种并行刻写的技术途径。模版可以用其他慢写技术来刻制，然后在模版上的图形可以通过要么热辅助要么溶液辅助的压印法来复制。同一块模版可以用来刻写多块衬底，而且不像那些依赖化学自组装图形形成机制的方法，它可以用来刻制任意形状的图形。然而，要想获得高生产率，某些技术问题如穿刺及因灰尘导致的损伤等问题需要加以解决。对一个理想的纳米刻写技术而言，它的运行和维修成本应该低，它应具备可靠地制备尺寸小但密度高的纳米结构的能力，还应有在非平面上刻制图形的能力以及制备三维结构的功能。此外，它也应能够做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而时至今日，仍然没有任何一项能制作亚100nm图形的单项技术能同时满足上述所有条件。现在还难说是否上述技术中的一种或者它们的某种组合会取代传统的光刻技术。究竟是现有刻写技术的组合还是一种全新的技术会成为最终的纳米刻写技术还有待于观察。
另一项挑战是，为了更新我们关于纳米结构的认识和知识，有必要改善现有的表征技术或者发展一种新技术能够用来表征单个纳米尺度物体。由于自组装量子点在尺寸上的自然涨落，可信地表征单个纳米结构的能力对于研究这些结构的物理性质是绝对至关重要的。目前表征单个纳米结构的能力非常有限。譬如，没有一种结构表征工具能够用来确定一个纳米结构的表面结构到0.1À的精度或者更佳。透射电子显微术(tem)能够用来研究一个晶体结构的内部情况，但是它不能提供有关表面以及靠近表面的原子排列情况的信息。扫描隧道显微术（Stm）和原子力显微术（aFm）能够给出表面某区域的形貌，但它们并不能提供定量结构信息好到能仔细理解表面性质所要求的精度。当近场光学方法能够给出局部区域光谱信息时，它们能给出的关于局部杂质浓度的信息则很有限。除非目前用来表征表面和体材料的技术能够扩展到能够用来研究单个纳米体的表面和内部情况，否则能够得到的有关纳米结构的所有重要结构和组份的定量信息非常有限。
V.展望
纳米技术的发展现状篇10
“纳米科技的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。”西安纳米科技学会秘书长张纯槐在接受记者采访时表示，现在包括美国、日本、德国等发达国家的政府和企业对纳米科技的研发进行大量的投入，目的是为了抢占这一21世纪科技战略制高点。
与此同时，由纳米技术而衍生的纳米产业化进程也发展迅速。据预测，到2014年，纳米技术产业将达到2.6万亿美元，占整个制造业产值的15%。
“近代社会以蒸汽机技术、电器化技术为主导技术的产业革命我们都错过了，微电子技术的高潮我们也没有赶上。现在纳米技术使大家几乎都处在同一起跑线上，以5000米长跑来形容，少数发达国家最多也才跑了500米，现在我们落后得不是很多，有的还不大落后，这个时候，如果没有正确的认识，没有正确的发展观，是要误大事的，是要对历史负责任的。”中国科学院固体物理研究所研究员、著名纳米专家张立德表示。
因此从战略的高度看待我国纳米科技的发展就是一件十分重要的事情。当前，我国必须制定纳米科技的长远发展战略和规划，从而赶上欧美一些发达国家的脚步。
在另外一个方面，科技也是一把双刃剑。未来我国纳米科技的发展和应用必须要在规范的轨道下进行，如果其发展和应用没有规范，就会出现一些负面效应，其应用甚至会走上邪路。
中国科学院固体物理研究所功能材料研究副主任杨昭荣研究员表示，由于纳米尺度的物质极其微小，其可以通过人体毛孔进入人体血液之中，因此纺织品、化妆品等物品中随意使用，也会给人体带来潜在的健康威胁。遗憾的是，目前还没有针对纳米材料使用的安全防范。这让其在人体医学等与人的身体密切相关行业的应用上留下了安全方面的缺陷。
北京化工大学材料科学与工程学院教授苑会林表示，目前我国纳米行业之所以乱象横生，“伪纳米泛滥”，主要也是没有相关规范，也没有人管。这些年，由于“伪纳米”盛行，很多人打着纳米科技的幌子四处招摇撞骗，也给这个行业造成了很大的负面影响。
中科院院长白春礼认为，“已经出现的纳米技术或纳米产品是真是伪，不是由产品上贴着的纳米标签说了算，也不是由工商部门说了算，甚至也不是由专家说了算，而应根据纳米技术标准来评判是非。”