Thời đại của công nghệ nano

Ngày nay, kỷ nguyên chế tạo nano đã đến, buổi bình minh của khoa học nano đã bắt đầu.Với sự phát triển sâu rộng của nghiên cứu công nghệ nano và ứng dụng liên tục của công nghệ nano, công nghệ nano đã trở thành một trong những ngành học được săn đón nhiều nhất. Trong các cuộc thi khoa học kỹ thuật hàng năm về Khoa học và Tự nhiên, kết quả nghiên cứu về công nghệ nano được đặt lên hàng đầu. Nhiều quốc gia đã có kế hoạch phát triển công nghệ nano như một chiến lược quốc gia và sự phát triển của công nghệ nano đang tăng lên qua từng năm. vv) để điều khiển nhân tạo các nguyên tử, phân tử tạo ra vật liệu nano, mà không bao giờ được ý thức một cách có ý thức. vật liệu xây dựng. Tế bào là tập hợp tự sao chép của máy nanomet có chứa một số lượng lớn các sinh vật nano như protein, phân tử DNA, RNA. Những “cơ quan” tế bào kích thước nano này thực hiện nhiệm vụ của chúng. Sự cấu tạo của protein, sự quang hợp nên sự phát triển nhanh chóng của năng lượng sinh học, do đó bề mặt ban đầu của trái đất được bao phủ bởi vi sinh vật, thực vật và các chất hữu cơ khác, đó là khí quyển trái đất CO₂ thành O 2, đã làm thay đổi hoàn toàn bề mặt trái đất và bầu không khí. Có thể thấy rằng các tập hợp máy nano này đóng một vai trò then chốt trong quá trình tiến hóa của tự nhiên. Ở Trung Quốc cổ đại, người ta dùng nến thu đốt bụi để tạo ra tinh luyện, bụi này có kích thước nano cacbon màu đen; trên mặt gương đồng cổ có một lớp gỉ mỏng, sau khi kiểm tra thấy lớp gỉ đó là một màng bao gồm nano-thiếc oxit. Những vật liệu nano vô cơ tự nhiên này cung cấp vật liệu tự nhiên để con người thực hiện nghiên cứu công nghệ nano. một số phương tiện kỹ thuật từ dưới lên để chế tạo vật liệu mới có thể. Nghiên cứu lý thuyết của các nhà khoa học về công nghệ nano bắt đầu từ những năm 1860, và Thomas Graham đã sử dụng gelatin để hòa tan và phân tán để điều chế chất keo, với các hạt keo có đường kính từ 1 đến 100 nm. Các nhà khoa học sau này đã nghiên cứu rất nhiều về chất keo, và thành lập lý thuyết hóa học chất keo. Năm 1905, Albert Einstein đã tính toán đường từ nước trong dữ liệu thí nghiệm để tính đường kính phân tử đường khoảng 1nm, lần đầu tiên trên kích thước con người có tri thức tri giác. Cho đến năm 1935, Max Knoll và N.Ruska đã phát triển một kính hiển vi điện tử để đạt được hình ảnh dưới kích thước nano, cung cấp một công cụ quan sát cho con người khám phá thế giới vi mô. bộ hấp thụ bức xạ hồng ngoại cho máy dò tên lửa của Nhật Bản. Dưới sự bảo vệ của khí trơ, kẽm đen nguyên chất được điều chế bằng phương pháp bay hơi chân không. Kích thước hạt trung bình của kẽm đen nhỏ hơn 10nm. Nhưng chưa được áp dụng vào thực tế thì chiến tranh đã kết thúc. Sau đó, các nhà khoa học Đức cũng điều chế hạt kim loại nano theo cách tương tự, khi chưa có khái niệm về vật liệu nano thì đặt loại vật liệu này gọi là hạt siêu mịn (ultra-fine Hạt), có thể mục đích của con người là chế tạo vật liệu nano. Nguồn gốc của công nghệ nano Feynman dự đoán Vào tháng 12 năm 1959, người đoạt giải Nobel Richard Feynman đã có bài phát biểu tại Viện Vật lý Hoa Kỳ thuộc Viện Công nghệ California tại hội nghị mang tên “Còn rất nhiều chỗ trống ở phía dưới”. Anh ấy bắt đầu với “từ dưới lên” và đề xuất bắt đầu lắp ráp từ một phân tử đơn lẻ hoặc thậm chí nguyên tử để đáp ứng các yêu cầu thiết kế. “Ít nhất theo quan điểm của tôi, các định luật vật lý không loại trừ khả năng một nguyên tử sẽ tạo ra một nguyên tử theo cách nguyên tử,” ông dự đoán, “và khi chúng ta kiểm soát độ mịn của vật thể, chúng ta sẽ mở rộng đáng kể vật lý của mình. “Mặc dù công nghệ thực sự thuộc loại“ nanomet ”chỉ xuất hiện sau đó vài thập kỷ, nhưng trong bài giảng này, Feynman đã dự báo về tương lai của công nghệ nano, từ đó đã xác định vai trò của công nghệ nano trong việc nghiên cứu khoa học nano, cung cấp cơ sở lý thuyết sớm nhất. Trên thực tế, nhiều nhà khoa học ở quy mô nanomet sau khi nghiên cứu đã thu được kết quả lớn bởi bài phát biểu lấy cảm hứng từ bài phát biểu này. 1968, Alfred Y. Cho và John. Archu và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng epitaxy chùm phân tử để lắng đọng các nguyên tử đơn lớp trên bề mặt. Năm 1969 Esaki và Tsu đề xuất một lý thuyết siêu mạng, lý thuyết này bao gồm hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau, Cấu thành. Năm 1971, Zhang Ligang và các ứng dụng khác sử dụng lý thuyết siêu mạng và công nghệ tăng trưởng biểu mô chùm phân tử, điều chế kích thước khe hở năng lượng khác nhau của chất bán dẫn đa lớp, và để đạt được giếng lượng tử và siêu mạng, đã quan sát thấy một hiệu ứng vật lý rất phong phú. Hiệu ứng giam giữ lượng tử trong giếng lượng tử đã được nghiên cứu sâu rộng và nhiều thiết bị quang điện tử và vi điện tử hiệu suất cao mới đã được phát triển trên cơ sở này. Năm 1974, Norio Taniguchi đã phát minh ra thuật ngữ “công nghệ nano” để biểu thị các máy móc có dung sai nhỏ hơn 1 μm, điều này làm cho công nghệ nano thực sự trở thành một kỹ thuật độc lập trong giai đoạn lịch sử. Nhưng bức tranh toàn cảnh về vật lý ở quy mô nanomet vẫn chưa rõ ràng. quan sát hình thái và thao tác của bề mặt rắn bằng cách phát hiện dòng bề mặt của các nguyên tử và electron chất rắn. Việc phát minh ra STM là một cuộc cách mạng trong lĩnh vực kính hiển vi, và nó là "biểu tượng của cuộc cách mạng nanomet." Trên cơ sở STM, một loạt kính hiển vi thăm dò quét đã được phát triển, chẳng hạn như kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), kính hiển vi từ tính và kính hiển vi laze. Sự xuất hiện của STM cho phép nhân loại quan sát trong thời gian thực trạng thái của các nguyên tử riêng lẻ trên bề mặt vật liệu và các đặc tính vật lý và hóa học liên quan đến hành vi của electron trên bề mặt, do đó Gerd Binnig và Heirich Rohrer đã giành được giải Nobel Vật lý năm 1986. kính hiển vi quét đường hầm (STM) nhà khoa học Gerd Binnig (trái) với Heinrich Rohrer. Nguồn: IBMT Lần đầu tiên thao tác với một nguyên tử đơn lẻ Năm 1989, Donald M. thuộc Trung tâm Nghiên cứu Almaden của IBM Nhóm Eigler, với sự hỗ trợ của STM, đã di chuyển 35 nguyên tử Xe bị hấp phụ trên bề mặt của kim loại Ni (110) và tạo thành ba chữ cái của IBM, đây là lần đầu tiên một nguyên tử người được điều khiển, Một trong những tin tức công nghệ lớn. Các nhà khoa học đã nhìn thấy hy vọng thiết kế và chế tạo các thiết bị có kích thước phân tử từ công nghệ nano điều khiển các nguyên tử đơn lẻ này. Cuộc họp chính thức đưa khoa học vật liệu nano trở thành một nhánh mới của khoa học vật liệu. Xuất phát điểm là công nghệ nano đã đạt được sự phát triển nhanh chóng trong suốt những năm 1990. Năm 1991, kính hiển vi điện tử của học giả người Nhật Sumio Iijima lần đầu tiên phát hiện ra ống nano cacbon nhiều vách, đánh dấu sự ra đời của ống nano cacbon. Hai năm sau, Iijima và công ty IBM Donald Bethune đã chế tạo ra các ống nano carbon một thành. Năm 1990, LT Canham đã phát hiện ra hiện tượng phát quang silicon xốp, để thực hiện sự tích hợp quang điện trên silicon đã mở ra một triển vọng mới, nhằm giải quyết thiết bị giữa các kết nối. Năm 1997, phòng thí nghiệm cấu trúc nano của Khoa Điện của Đại học Minnesota đã được phát triển thành công bằng cách sử dụng phương pháp in thạch bản nano. Kích thước đĩa là 100nm × 100nm. Nó có đường kính 100nm và dài 40nm. Được sắp xếp trong một mảng thanh lượng tử với mật độ lưu trữ là 41011 bit / inch. của Hoa Kỳ, đã công bố sự ra mắt của Sáng kiến Công nghệ Nano Quốc gia (NNI), sự gia tăng đáng kể tài trợ nghiên cứu cho công nghệ nano, sự gia tăng đáng kể về tầm nhìn và làn sóng nghiên cứu toàn cầu về công nghệ nano. Khoa học và Công nghệ sẽ phân bổ 30,1 tỷ yên (234 triệu US $) trong ngân sách năm 2002 để thực hiện “Chương trình hỗ trợ tích hợp công nghệ nano”. . Đồng thời chương trình nghiên cứu của EU là chương trình lớn nhất, các tổ chức nghiên cứu được thành lập nhiều nhất, bao gồm nhiều lĩnh vực. Từ giữa những năm 1980 trở đi, Chính phủ Trung Quốc rất coi trọng phát triển công nghệ nano.
Nguồn: Meeyou cacbua