发布日期:2023-12-18 01:58:40

纳米技术东西纳米技术:突破未来科技发展的关键

本文目录

  1. 纳米制造技术的发展与应用?
  2. 纳米技术主要应用在哪方面?
  3. 纳米再生技术可以实现吗?
  4. 世界芯片纳米技术发展史?
  5. 纳米技术是怎样运用在医疗上的?

纳米制造技术的发展与应用?

纳米技术的灵感,来自于已故物理学家理查德·费曼1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法。从石器时代开始,人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术,都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。费曼质认为,物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。

著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德· 费曼预言,人类可以用小的机器制作更小的机器,最后将变成根据人类意愿,逐个地排列原子,制造产品,这是关于纳米技术最早的梦想;

20世纪70年代,科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想,1974年,科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工;

1982年,科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜,为我们揭示一个可见的原子、分子世界,对纳米科技发展产生了积极促进作用;

1990年7月,第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办,标志着纳米科学技术的正式诞生;

1990年,IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排,纳米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把35个原子移动到各自的位置,组成了IBM三个字母。这证明费曼是正确的。使用分子束外延长生长技术,科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法,每次可只造出一层分子。

1991年,碳纳米管被人类发现,它的质量是相同体积钢的六分之一,强度却是钢的10倍,成为纳米技术研究的热点,诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为,纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料,也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等;

1993年,继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后,中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“ 中国”二字,标志着中国开始在国际纳米科技领域占有一席之地;

1997年,美国科学家首次成功地用单电子移动单电子,利用这种技术可望在20年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机;

1999年,巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”,它能够称量十亿分之一克的物体,即相当于一个病毒的重量;此后不久,德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤,打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录;

到1999年,纳米技术逐步走向市场,全年基于纳米产品的营业额达到500亿美元;

2000年以来,一些国家纷纷制定相关战略或者计划,投入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立纳米材料研究中心,把纳米技术列入新5年科技基本计划的研发重点;德国专门建立纳米技术研究网;美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心,美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从1997年的1.16亿美元增加到2001年的4.97亿美元。

纳米技术 - 研究应用

原子力显微镜——纳米测量技术主要包括:纳米级测量技术;纳米级表层物理力学性能的检测技术;纳米级加工技术;纳米粒子的制备技术;纳米材料;纳米生物学技术;纳米组装技术等。

1、纳米是一种几何尺寸的度量单位,1纳米=百万分之一毫米。

2、纳米技术带动了技术革命。

3、利用纳米技术制作的药物可以阻断毛细血管,“饿死”癌细胞。

4、如果在卫星上用纳米集成器件,卫星将更小,更容易发射。

5、纳米技术是多科学综合,有些目标需要长时间的努力才会实现。

6、纳米技术和信息科学技术、生命科学技术是当前的科学发展主流,它们的发展将使人类社会、生存环境和科学技术本身变得更美好。

纳米技术主要应用在哪方面?

1、用纳米技术在纤制品和纺织品中添加纳米微粒,可以除味杀菌;

2、用纳米材料做衣服既漂亮又能防静电,可称“绿色”服装;

3、用纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经问世;

4、用纳米粉末,可以使废水彻底变成清水,完成能够饮用;

5、用纳米做的食品色香俱全,还有益于健康;

6、用含纳米微粒的建筑材料还可以吸收对人体有害的紫外线;

7、在微电子学上的应用 纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段,按照全新的理念来构造电子系统,并开发物质潜在的储存和处理信息的能力,实现信息采集和处理能力的革命性突破,纳米电子学将成为下世纪信息时代的核心。

纳米再生技术可以实现吗?

可以实现。1. 纳米再生技术是一种生物医学技术,它利用纳米技术和细胞再生技术来恢复、修复、替换人体组织和器官等部位,从而实现人体完全的再生和修复,这是一种很有前景和发展潜力的技术。2. 目前,在纳米技术和细胞再生技术的发展和进步下,纳米再生技术已经在某些方面得到了一定的成功和应用,比如说在皮肤再生和毛发再生,或是在关节、心脏、肝脏等器官的再生和修复上,也已经取得了一些进展和研究成果。3. 虽然目前纳米再生技术还存在着一些技术难题和待解决的问题,但是随着技术的进一步创新和发展,相信纳米再生技术能够实现,为人类的健康和医疗提供更为优质的服务和保障。

世界芯片纳米技术发展史?

28nm、14nm、7nm、5nm意味着什么?纵观芯片制程史可以发现缩小晶体管的第一个好处是:晶体管越小,速度就越快,这个“快”是指为基于晶体管的集成电路芯片的性能越高。微处理器CPU直到2004年,其时钟频率基本是指数上升的,背后的主要原因就是晶体管的尺寸缩小。

第二个好处是功能增加,成本降低。尺寸缩小之后,集成度(单位面积的晶体管数量)提升,一来可以增加芯片的功能,二来,根据摩尔定律,集成度提升的直接结果是成本的下降。

这也是为什么半导体行业50年来如一日地追求摩尔定律的原因,因为如果达不到这个标准,你家的产品成本就会高于能达到这个标准的对手,你家就倒闭了。

第三个好处是晶体管缩小可以降低单个晶体管的功耗,因为缩小的规则要求,同时会降低整体芯片的供电电压,进而降低功耗。

以上就是缩小晶体管的主要诱因,至今业界还在不断探索与发展,以求获得更佳性能、更低成本、更好功能的晶体管。

下面具体看一下芯片制造企业发展简史:

1)2001年,当时的芯片制程工艺是130纳米,我们那时候用的奔腾3处理器,就是130纳米工艺。

2)2004年,是90纳米元年,那一年奔腾4采用了90纳米制程工艺,性能进一步提升。

而当时能达到90纳米制成工艺的厂家有很多,比如英特尔,英飞凌,德州仪器,IBM,以及联电和台积电。

3)2012年制程工艺发展到22纳米,此时英特尔,联电,联发科,格芯,台积电,三星等,世界上依旧有很多厂家可以达到22纳米的半导体制程工艺。

4)2015年成了芯片制成发展的一个分水岭,当制程工艺进入14纳米时,联电(台湾联华电子)止步于此。

5)2017年,工艺步入10纳米,英特尔倒在了10纳米,曾经的英特尔芯片制程独步天下,台积电三星等都是跟在屁股后面追赶的。

但是当工艺进入10纳米后,英特尔的10纳米芯片只能在低端型号机器上使用,英特尔主力的I5和I7处理器,由于良率问题而迟迟无法交货。

而在7纳米领域,英特尔更是至今无法突破,而美国另一家芯片代工巨头“格芯”,也是在7纳米处倒下的。

6)2018年,工艺步入7纳米

格芯宣布放弃7纳米,在前文“敌人不会仁慈”中,提到,格芯是美国军方2016-2023年的合作伙伴,美国军方和航太工业所需要的芯片等都是包给格芯代工的。

但是因为7纳米研发成本和难度太大,格芯最终决定放弃7纳米。

于是这才出现了美国政府将“台积电”纳入美军合作伙伴中,并且准备和台积电签署2024年后与美国政府的芯片代工伙伴协议。

因为7纳米技术,台积电被美国政府视为“自己人”,而为了长期供货美国,台积电也宣布了120亿美元的赴美建厂计划。

美国自己的代工老大英特尔倒在10纳米,格芯倒在7纳米,而进入更难的5纳米,只剩下三星和台积电。

7)2019年发布6纳米量产导入,2020工艺进入5纳米量产

但三星5纳米年初才首发,离量产和高良率还有一大段路要走,之前提过芯片代工,首发,试产,正式量产,这三阶段一个比一个重要。

三星在14纳米的良率比不上台积电,在10纳米的效能比不上台积电,在7纳米的研发制程比不上台积电。

你只有达到正式量产且高良率的时候,才能谈成功,目前台积电是全世界唯一一个有能力量产5纳米的代工厂。

纵观整个芯片工艺制程的发展之路,真的是斑斑血泪,即便强大如IBM,英特尔,格芯等国外大厂也是说倒下就倒下,说放弃就放弃。

这是一项非常艰难的工程,不成功是大概率的,而成功则需要真正意义上的用命杀出一条血路。

8)台积电规划2022年3纳米导入量产,绝对的独步天下

纳米技术是怎样运用在医疗上的?

纳米技术应用主要在医学上主要体现在两个方面,一、治疗脊髓损伤纳米技术在治疗脊髓损伤方面已显示出的巨大潜力。美国西北大学医学生物纳米技术研究所的科学家已经证明,使用纳米技术可将分子设计为同脊柱组织中的纳米级分子一致的结构,通过注射器将这些分子注入血液后,这些分子就会修复受损的神经元,刺激身体自我愈合,进而防止炎症和疤痕造成的损害。

二、痊愈和恢复器官功能除了在治疗脊髓损伤方面取得突破外,纳米技术在修复损伤和恢复衰老组织方面也产生了令人兴奋的结果。

俄亥俄州立大学的科学家开发了一种新技术,称为组织纳米转染技术。

这种技术有助于将皮肤细胞转化为其他类型的功能细胞,随后就可用于修复受损组织(如神经、血管和器官)的功能。

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所属分类:会议纪实