納米

單個細菌用肉眼是根本看不到的，用顯微鏡測直徑大約是五微米。假設一根頭髮的直徑是0.05毫米，把它軸向平均剖成5萬根，每根的厚度大約就是1納米。也就是說，1納米就是0.000001毫米。納米科學與技術，有時簡稱為納米技術，是研究結構尺寸在1至100納米範圍內材料的性質和應用。納米技術的發展帶動了與納米相關的很多新興學科。有納米醫學、納米化學、納米電子學、納米材料學、納米生物學等。全世界的科學家都知道納米技術對科技發展的重要性，所以世界各國都不惜重金髮展納米技術，力圖搶佔納米科技領域的戰略高地。中國於1991年召開納米科技發展戰略研討會，制定了發展戰略對策。

十多年來，中國納米材料和納米結構研究取得了引人注目的成就。目前，我國在納米材料學領域取得的成就高過世界上任何一個國家，充分證明了我國在納米技術領域佔有舉足輕重的地位。納米效應就是指納米材料具有傳統材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性，如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電，原來絕緣的二氧化硅、晶體等，在某一納米級界限時開始導電。這是由於納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所佔比例大等特點，以及其特有的三大效應：表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。對於固體粉末或纖維，當其有一維尺寸小於100nm，即達到納米尺寸，即可稱為所謂納米材料，對於理想球狀顆粒，當比表面積大於60㎡/g時，其直徑將小於100nm，達到納米尺寸。

現時很多材料的微觀尺度多以納米為單位，如大部份半導體製程標準皆是以納米表示。直至2017年2月，最新的中央處理器，也叫做（CPU，Central Processing Unit）的製程是14nm。納米別名：毫微米

納米技術與微電子技術的主要區別是：納米技術研究的是以控制單個原子、分子來實現特定的功能，是利用電子的波動性來工作的；而微電子技術則主要通過控制電子群體來實現其功能，是利用電子的粒子性來工作的。人們研究和開發納米技術的目的，就是要實現對整個微觀世界的有效控制。

納米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內容涉及現代科技的廣闊領域。1993年，國際納米科技指導委員會將納米技術劃分為納米電子學、納米物理學、納米化學、納米生物學、納米加工學和納米計量學等6個分支學科。其中，納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎，而納米電子學是納米技術最重要的內容。

納米科技是90年代初迅速發展起來的新興科技，其最終目標是人類按照自己的意識直接操縱單個原子、分子，製造出具有特定功能的產品。納米科技以空前的解析度為我們揭示了一個可見的原子、分子世界。這表明，人類正越來越向微觀世界深入，人們認識、改造微觀世界的水平提高了前所未有的高度。有資料顯示，2010年，納米技術將成為僅次於晶元製造的第二大產業。

從迄今為止的研究狀況看，關於納米技術分為三種概念。第一種，是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創造的機器》一書中提出的分子納米技術。根據這一概念，可以使組合分子的機器實用化，從而可以任意組合所有種類的分子，可以製造出任何種類的分子結構。這種概念的納米技術未取得重大進展。

第二種概念把納米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納米大小的結構的技術。這種納米級的加工技術，也使半導體微型化即將達到極限。現有技術即便發展下去，從理論上講終將會達到限度。這是因為，如果把電路的線幅變小，將使構成電路的絕緣膜的為得極薄，這樣將破壞絕緣效果。此外，還有發熱和晃動等問題。為了解決這些問題，研究人員正在研究新型的納米技術。

第三種概念是從生物的角度出發而提出的。本來，生物在細胞和生物膜內就存在納米級的結構。

所謂納米技術，是指在0.1~100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內的運動規律和特性的一項嶄新技術。科學家們在研究物質構成的過程中，發現在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數原子或分子，顯著地表現出許多新的特性，而利用這些特性製造具有特定功能設備的技術，就稱為納米技術。

納米科技現在已經包括納米生物學、納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米化學等學科。從包括微電子等在內的微米科技到納米科技，人類正越來越向微觀世界深入，人們認識、改造微觀世界的水平提高到前所未有的高度。我國著名科學家錢學森也曾指出，納米左右和納米以下的結構是下一階段科技發展的一個重點，會是一次技術革命，從而將引起21世紀又一次產業革命。

雖然距離應用階段還有較長的距離要走，但是由於納米科技所孕育的極為廣闊的應用前景，美國、日本、英國等發達國家都對納米科技給予高度重視，紛紛制定研究計劃，進行相關研究。

納米級就是顆粒在1納米到100納米之間的微粒。

以納米技術製造的電子器件，其性能大大優於傳統的電子器件，功耗可以大幅降低。信息存儲量大，在一張不足巴掌大的5英寸光碟上，至少可以存儲30個北京圖書館的全部藏書。體積小、重量輕，可使各類電子產品體積和重量大為減小。納米材料“脾氣怪”納米金屬顆粒易燃易爆，幾個納米的金屬銅顆粒或金屬鋁顆粒，一遇到空氣就會產生激烈的燃燒，發生爆炸。因此，納米金屬顆粒的粉體可用來做成烈性炸藥，做成火箭的固體燃料可產生更大的推力。用納米金屬顆粒粉體做催化劑，可以加快化學反應速率，大大提高化工合成的產出率。

納米金屬塊體耐壓耐拉 將金屬納米顆粒粉體製成塊狀金屬材料強度比一般金屬高十幾倍，又可拉伸幾十倍。用來製造飛機、汽車、輪船，重量可減小到原來的十分之一。

納米陶瓷剛柔並濟 用納米陶瓷顆粒粉末製成的納米陶瓷具有塑性，為陶瓷業帶來了一場革命。將納米陶瓷應用到發動機上，汽車會跑得更快，飛機會飛得更高。

納米氧化物材料五顏六色 納米氧化物 顆粒在光的照射下或在電場作用下能迅速改變顏色。用它做士兵防護激光槍的眼鏡很好，將納米氧化物材料做成廣告板，在電、光的作用下，會變得更加絢麗多彩。納米半導體材料法力無邊納米半導體材料可以發出各種顏色的光，可以做成小型的激光光源，還可將吸收的太陽光中的光能變成電能。用它製成的太陽能汽車、太陽能住宅有巨大的環保價值。用納米半導體做成的各種感測器，可以靈敏地檢測溫度、濕度和大氣成分的變化，在監控汽車尾氣和保護大氣環境上將得到廣泛應用。

納米藥物治病救人，把藥物與磁性納米顆粒相結合，服用后，這些納米藥物顆粒可以自由地在血管和人體組織內運動。再在人體外部施加磁場加以導引，使藥物集中到患病的組織中，藥物治療的效果會大大提高。還可利用納米藥物顆粒定向阻斷毛細血管，“餓”死癌細胞。納米顆粒還可用於人體的細胞分離，也可以用來攜帶DNA治療基因缺陷症。目前已經用磁性納米顆粒成功地分離了動物的癌細胞和正常細胞，在治療人的骨髓疾病的臨床實驗上獲得成功，前途不可限量。

納米衛星將飛向天空 在納米尺寸的世界中按照人們的意願，自由地剪裁、構築材料，這一技術被稱為納米加工技術。納米加工技術可以使不同材質的材料集成在一起，它既具有晶元的功能，又可探測到電磁波(包括可見光、紅外線和紫外線等)信號，同時還能完成電腦的指令，這就是納米集成器件。將這種集成器件應用在衛星上，可以使衛星的重量、體積大大減小，發射更容易，成本也更便宜。

9月27日，中國科學院化學所的專家宣布研製成功新型納米材料———超雙疏性界面材料。這種材料具有超疏水性及超疏油性，製成紡織品，不用洗滌，不染油污；用於建築物表面，防霧、防霜，更免去了人工清洗。專家稱：紡織、建材、化工、石油、汽車、軍事裝備、通訊設備等領域，將免不了一場因納米而引發的“材料革命”。隨著科學家的一次次努力，“納米”這個幾年前對我們還十分生疏的字眼，眼下卻頻頻出現在我們的視線。納米是一個長度單位，1納米等於十億分之一米，20納米相當於1根頭髮絲的三千分之一。90年代起，各國科學家紛紛投入一場“納米戰”：在0.10至100納米尺度的空間內，研究電子、原子和分子運動規律和特性。

中國當然不甘人後，1993年，中國科學院北京真空物理實驗室操縱原子成功寫出“中國”二字，標誌著我國開始在國際納米科技領域佔有一席之地，並居於國際科技前沿。

1998年，清華大學范守善小組在國際上首次把氮化鎵製成一維納米晶體。同年，我國科學家成功製備出金剛石納米粉，被國際刊物譽為：“稻草變黃金———從四氯化碳製成金剛石。”

1999年，北京大學教授薛增泉領導的研究組在世界上首次將單壁碳納米管組裝豎立在金屬表面，並組裝出世界上最細且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針。

中科院成會明博士領導的研究組合成出高質量的碳納米材料，被認定為迄今為止“儲氫納米碳管研究”領域最令人信服的結果。

中科院物理所研究員解思深領導的研究組研製出世界上最細的碳納米管———直徑0.5納米，已十分接近碳納米管的理論極限值0.4納米。這個研究小組，還成功地合成出世界上最長的碳納米管，創造了“3毫米的世界之最”。

在主題為“納米”的爭奪戰中，中國人頻頻露臉，尤其在碳納米管合成以及高密度信息存儲等領域，中國實力不容小覷。科學界的努力，使“納米”不再是冷冰冰的科學詞，它走出實驗室，滲透到百姓的衣食住行中，居室環境日益講究環保。傳統的塗料耐洗刷性差，時間不長，牆壁就會變得斑駁陸離。現在有了加入納米技術的新型油漆，不但耐洗刷性提高了十多倍，而且有機揮發物極低，無毒無害無異味，有效解決了建築物密封性增強所帶來的有害氣體不能儘快排出的問題。

白色污染遭遇到“納米”的有力挑戰。科學家將可降解的澱粉和不可降解的塑料通過特殊研製的設備粉碎至“納米級”后，進行物理結合。用這種新型原料，可生產出100%降解的農用地膜、一次性餐具、各種包裝袋等類似產品。農用地膜經4至5年的大田實驗表明：70到90天內，澱粉完全降解為水和二氧化碳，塑料則變成對土壤和空氣無害的細小顆粒，並在17個月內同樣完全降解為水和二氧化碳。專家評價說，這是徹底解決白色污染的實質性突破。

從電視廣播、書刊報章、網際網路路，我們一點點認識了“納米”，“納米”也悄悄改變著我們。納米精確新聞 1959年　理論物理學家理查·費伊曼在加州理工學院發表演講，提出，組裝原子或分子是可能的。

1981年，科學家發明研究納米的重要工具———掃描隧道顯微鏡，原子、分子世界從此可見。

1990年，首屆國際納米科技會議在美國巴爾的摩舉辦，納米技術形式誕生。

1991年，碳納米管被人類發現，它的質量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鐵的10倍，成為納米技術研究的熱點。

繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文名字，1999年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出“IBM”之後，中國科學院北京真空物理實驗室操縱原子成功寫出“中國”二字。

1997年，美國科學家首次成功地用單電子移動單電子，這種技術可用於研製速度和存儲容量比現在提高成千上萬倍的量子計算機。同年，美國紐約大學科學發現，DNA可用於建造納米層次上的機械裝置。

1999年，巴西和美國科學家在進行碳納米管實驗時發明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當於一個病毒的重量；此後不久，德國科學家研製出能稱量單個原子重量的“秤”，打破了美國和巴西科學家聯合創造的紀錄。同年，美國科學家在單個分子上實現有機開關，證實在分子水平上可以發展電子和計算裝置。納米花邊新聞傾聽細菌游弋

美國加利福尼亞州Pasadena市的噴氣飛機推進器實驗室目前正在研製一種被稱為“納米麥克風”的微型擴音器，據《商業周刊》報道，這種微型感測器可以使科學家傾聽到正在游弋的單個細菌的聲音，以及細胞體液流動的聲音。這種人造納米麥克風由細微的碳管製成，正是因為構成物體積細小和靈敏度極高，這種麥克風才能夠在受到非常小的壓力作用下作出反應，使得對其進行監測的研究人員獲得相關的聲音信息。

利用這種新產品，科學家將可以對其他星球上是否存在生命進行探測，可以探測到生物體內單個細胞的生長發育。這一儀器研製項目已獲得美國航空航天局（NASA）的批准，而且NASA還向上述實驗室提供了必要的技術支持。

納米，光也能“吹動”物體。當光照射在物體上，也會對物體產生作用力，就像風吹動帆一樣。從儒勒·凡爾納到阿瑟·C·克拉克，科幻作家們不止一次幻想過運用太陽光的作用力來推動“太陽帆”，驅動飛船在星際中航行。然而，在地球上，太陽光的作用力實在微乎其微，沒有人能用陽光來移動一個物體。但是，在11月27日的《自然》雜誌上，在美國耶魯大學從事研究的中國學者發表文章，首次證實在納米世界里，光真的可以驅動“機器”——由半導體做成的納米機械。這項研究，結合了 兩個最前沿的納米科學領域，即納米光子學和納米力學。“在宏觀尺度上，光的力實在太微弱，沒有人能感覺到。但是在納米尺度上，我們發現光具有相當可觀的力，足以用來驅動像集成電路上的三極體一樣大小的半導體機械裝置。”領導此項研究的耶魯大學電子工程系教授唐紅星這樣介紹。其實，此前光的力已經被物理學家和生物學家應用於一種叫做“光鑷”的技術中，用來操控原子和微小的顆粒。“我們的研究則是把光集成在一塊小小的晶元上，使它的強度增加數百萬倍，從而用來操控納米半導體器件。”這篇論文的第一作者、博士后研究員李墨進一步闡釋說。

在耶魯大學的實驗室里，兩位科學家和來自北京大學的研究生熊馳及合作者們一起，使用最先進的半導體製造技術，在硅晶元上鋪設出一條條光的線路，稱之為“光導”。當激光器發出的光被接入這樣的晶元后，光就可以像電流在導線里一樣，沿著鋪好的光導線路“流”動。理論預測，在這樣的結構中，光會對引導它的導線產生作用力。為了證實這樣的預測，他們把一小段只有10微米長的光導懸空，讓它可以像吉他弦般產生振動。如果光確實產生力並作用在它上面，那麼當光的強度被調製到和光導的振動一致的頻率時，共振就會產生。這樣的共振就會在透射的光中產生同樣頻率的一個峰。這正是3位中國科學家經過半年多的實驗和計算，最終在他們的測量儀器上看到的令人信服的現象。之後，他們通過大量實驗證明，這個作用力的大小和理論預期非常一致。因為光的速度比電流要快得多，所以這種光產生的力預期可以以幾十吉赫茲(GHz)的速度驅動納米機械。此項研究成果有望引領出新一代半導體晶元技術——用光來取代電。未來運用這種新技術，科學家和工程師們可以實現基於光學和量子原理的高速高效的計算和通信。

英國倫敦納米技術中心的研究人員研製出一種新型納米探針，利用該納米探針可以檢測出某種抗生素藥物是否能夠與細菌結合，從而減弱或破壞細菌對人體的破壞能力，達到治療疾病的目的。這是科學家第一次將納米探針運用於藥物篩選，相關試驗的初步結果已經刊登在最新一期的《自然？納米技術》雜誌上。

人們在用抗生素治病的過程中，引起疾病的細菌很容易產生抗藥性，從而使得抗生素失去藥效。抗生素的作用原理是與致病細菌的細胞壁結合后破壞細胞壁的結構，使得致病細菌死亡，一旦產生抗藥性，細菌的細胞壁結構發生改變，細胞壁變厚，抗生素無法與細胞壁結合。

研究人員在一排納米探針上覆蓋組成細菌細胞壁的蛋白質，一旦抗生素與細胞壁結合，探針的表面重量就會增加，這一表面壓力會導致納米探針發生彎曲。通過對萬古黴素藥物的研究發現，抗藥性細菌的細胞壁硬度是非抗藥性細菌的1000倍。所以通過納米探針探測出各種藥物對細菌細胞壁的結構改變，篩選出對致病細菌破壞力最大的抗生素。

高密度磁記錄材料。利用納米鈷粉記錄密度高、矯頑力高（可達119.4KA/m）、信噪比高和抗氧化性好等優點，

可大幅度改善磁帶和大容量軟硬磁碟的性能。

磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異

，可廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等。

吸波材料。金屬納米粉體對電磁波有特殊的吸收作用。鐵、鈷、氧化鋅粉末及碳包金屬粉末可作為軍事用高性能毫米波隱形材料、可見光——紅外線隱形材料和結構式隱形材料，以及手機輻射屏蔽材料。

金屬和非金屬的表面導電塗層處理。

高效催化劑。銅及其合金納米粉體用作催化劑，效率高、選擇性強，可用於二氧化碳和氫合成甲醇等反應過程中的催化劑。

導電漿料。用納米銅粉替代貴金屬粉末製備性能優越的電子漿料，可大大降低成本。此技術可促進微電子工藝的進一步優化。

高性能磁記錄材料。利用納米鐵粉的矯頑力高、飽和磁化強度大（可達1477k㎡/kg）、信噪比高和抗氧化性好等優點，

可大幅度改善磁帶和大容量軟硬磁碟的性能。

磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異

，可廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等領域。

導磁漿料。利用納米鐵粉的高飽和磁化強度和高磁導率的特性，可製成導磁漿料，用於精細磁頭的粘結結構等。

納米導向劑。一些納米顆粒具有磁性，以其為載體製成導向劑，可使藥物在外磁場的作用下聚集於體內的局部，從而對病理位置進行高濃度的藥物治療，特別適於癌症、結核等有固定病灶的疾病。

磁流體。用鐵、鈷、鎳及其合金粉末生產的磁流體性能優異，廣泛應用於密封減震、醫療器械、聲音調節、光顯示等。

高效催化劑。由於比表面巨大和高活性，納米鎳粉具有極強的催化效果，可用於有機物氫化反應、汽車尾氣處理等。

高效助燃劑。將納米鎳粉添加到火箭的固體燃料推進劑中可大幅度提高燃料的燃燒熱、燃燒效率，改善燃燒的穩定性。

導電漿料。電子漿料廣泛應用於微電子工業中的布線、封裝、連接等，對微電子器件的小型化起著重要作用。用鎳、銅、鋁納米粉體製成的電子漿料性能優越，有利於線路進一步微細化。

高性能電極材料。用納米鎳粉輔加適當工藝，能製造出具有巨大表面積的電極，可大幅度提高放電效率。

活化燒結添加劑。納米粉末由於表面積和表面原子所佔比例都很大，所以具有高的能量狀態，在較低溫度下便有強的燒結能力，是一種有效的燒結添加劑，可大幅度降低粉末冶金產品和高溫陶瓷產品的燒結溫度。

金屬和非金屬的表面導電塗層處理。由於納米鋁、銅、鎳有高活化表面，在無氧條件下可以在低於粉體熔點的溫度實施塗層。此技術可應用於微電子器件的生產。

高效催化劑。鋅及其合金納米粉體用作催化劑。

普通結構硬質合金的耐磨性與韌性相互排斥，協調這種矛盾一直是硬質合金研究方面焦點。研究發現，在硬質合金粘結相含量一定的情況下，當碳化鎢(WC)晶粒度減小到0.8μm以下時，不僅合金的硬度提高，而且強度也有提高，隨著晶粒度的進一步減小，提高幅度更加明顯。

這種兼有高硬度和高強度的硬質合金刀具在加工硬而脆的材料(如冷鑄鐵等)時顯示出優異的使用性能。WC-10Co超細硬質合金的硬度(HRA)可達到93，橫向斷裂強度大於5000MPa。納米及超細晶粒硬質合金具有普通硬質合金不可比擬的優越性能，滿足現代加工工業以及特種應用領域對新材料加工要求的能力大副提高。納米及超細結構硬質合金的這種“雙高”(高耐磨性、高韌性)性能，特別適用於製造適應高負荷、高應力磨損、銳利、剛性好工具和模具，如印刷電路板(PCB)微鑽、V-CUT刀、銑刀等。

關於納米及超細結構硬質合金的晶粒度問題，目前沒有統一的標準。一般認為，晶粒度小於0.5μm的硬質合金為超細硬質合金，晶粒度小於0.2μm的硬質合金為納米硬質合金。在這方面，瑞典Sandvik和德國粉末冶金協會的分級標準相對權威。

20世紀90年代以來，圍繞細化晶粒，製取超細乃至納米結果硬質合金的研究開發已經成為世界硬質合金技術領域的一大熱點。美國Rutgers大學於1989年率先研製成功納米結構硬質合金並取得專利。納米結構硬質合金的問世，是硬質合金領域中具有劃時代意義的重大突破，為解決硬質合金強度和硬度之間的矛盾開闢了新的途徑。

北京化工大學的段雪院士領導的團隊在超短碳納米管的研究上取得了重大進展。他們基於長期以來對插層材料的堅實研究和深刻認識，利用層狀雙羥基金屬氫氧化物(LDH)的層間空間限域作用，合成了十二烷基磺酸陰離子(DSO)插層的Co-Al LDH。而後以LDH層間的甲基丙烯酸甲酯(MMA)為碳源，通過還原得到的活性金屬Co的催化作用，合成生長了長度小於1 nm(分子尺度)，外徑和壁厚分別約為20 nm和3.5 nm的碳納米環。

來自美國賓夕法尼亞大學的研究人員於近日發明了一種由碳納米管(由石墨原子構成的管狀物，重量輕，六邊形結構連接完美)構成的低密度、超強韌的氣凝膠(一種固體物質形態，是世上密度最小的固體)，能夠在清潔石油泄漏領域起到關鍵作用。

斯坦福大學發布了首款由碳納米晶體管組成的電腦晶元。硅晶體管早晚會走到道路的盡頭。晶體管越做越小，以至於它不能夠容納下足夠的硅原子來展示硅的特性。碳納米管(CNT)，鍺化硅(SiGe)，砷化物(GaAs)都是可能的替代品。碳纖維納米管具有良好的傳導性，體積小，並且能在剎那間開關。它擁有比肩石墨烯的電氣屬性，但是製造半導體的難度卻小很多。

相關個股

南風化工：南風化工與清華大學合作開發碳納米管，目前納米粉體產業化中心開發的"15千克/小時碳納米管批量生產技術"已通過了教育部的專家鑒定。

中國寶安：碳納米管的龍頭，麻省理工學院的化學工程師通過使用碳納米管製成的太陽能天線，其利用的太陽能是普通太陽能光伏電池的100倍。

“納米機器人”的研製屬於分子仿生學的範疇，它根據分子水平的生物學原理為設計原型，設計製造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。納米生物學的近期設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研製可編程的分子機器人，也稱納米機器人。合成生物學對細胞信號傳導與基因調控網路重新設計，開發“體內”（in vivo）或“濕”的生物計算機或細胞機器人，從而產生了另種方式的納米機器人技術。我國著名學者周海中教授1990年在《論機器人》一文中預言：到二十一世紀中葉，納米機器人將徹底改變人類的勞動和生活方式。