神奇的納米世界

1、神奇的納米世界 The amazing nanoworld國(guó)家納米科學(xué)中心程恩雋什么是納米科學(xué)？什么是納米科學(xué)？ 納米科技是在納米尺度（納米科技是在納米尺度（1nm到到100nm之之間）上研究物質(zhì)（包括原子、分子）的特間）上研究物質(zhì)（包括原子、分子）的特性和相互作用（主要是量子特性），以及性和相互作用（主要是量子特性），以及利用這些特性的多學(xué)科的科學(xué)和技術(shù)。利用這些特性的多學(xué)科的科學(xué)和技術(shù)。 -白春禮白春禮納米科技的現(xiàn)在和未來(lái)納米科技的現(xiàn)在和未來(lái)自然界中的納米技術(shù)自然界中的納米技術(shù) 1 m10 cm1 mm0.1 mm10 m10 nm蓮花效應(yīng)蓮花效應(yīng)(Lotus effekt & Co.)旱

2、金蓮借助蓮花效應(yīng)保持葉子清潔。旱金蓮借助蓮花效應(yīng)保持葉子清潔。ESEM環(huán)境掃描電子顯微鏡向我們展示葉面環(huán)境掃描電子顯微鏡向我們展示葉面如何不沾水滴。這是因?yàn)樯徣~表面帶有許多絨毛，導(dǎo)致水滴從上面高速滑落，并如何不沾水滴。這是因?yàn)樯徣~表面帶有許多絨毛，導(dǎo)致水滴從上面高速滑落，并帶走葉面上的灰塵。帶走葉面上的灰塵。Barthlott 教授及其助手在波恩大學(xué)對(duì)蓮花效應(yīng)進(jìn)行廣泛研究，教授及其助手在波恩大學(xué)對(duì)蓮花效應(yīng)進(jìn)行廣泛研究，此效應(yīng)現(xiàn)已應(yīng)用到一系列產(chǎn)品上，例如立面涂覆，水流經(jīng)過(guò)時(shí)可以帶走灰塵。利此效應(yīng)現(xiàn)已應(yīng)用到一系列產(chǎn)品上，例如立面涂覆，水流經(jīng)過(guò)時(shí)可以帶走灰塵。利用蓮花效應(yīng)的衛(wèi)生陶瓷很容易保持潔凈用蓮

3、花效應(yīng)的衛(wèi)生陶瓷很容易保持潔凈植物的葉子也利用其它一些納米技術(shù)。它們的水管理系植物的葉子也利用其它一些納米技術(shù)。它們的水管理系統(tǒng)一般由統(tǒng)一般由forisomes（細(xì)微肌肉）控制，它們可以打開(kāi)（細(xì)微肌肉）控制，它們可以打開(kāi)植物毛細(xì)管系統(tǒng)的通道，或當(dāng)植物受傷時(shí)關(guān)閉通道。弗植物毛細(xì)管系統(tǒng)的通道，或當(dāng)植物受傷時(shí)關(guān)閉通道。弗朗霍夫?qū)W會(huì)朗霍夫?qū)W會(huì)(Fraunhofer) 的三個(gè)學(xué)院和吉森大學(xué)的三個(gè)學(xué)院和吉森大學(xué)(University of Giessen) 目前正嘗試根據(jù)植物肌肉原理目前正嘗試根據(jù)植物肌肉原理來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用技術(shù)，如精微直線型電機(jī)，或一個(gè)完整的實(shí)來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用技術(shù)，如精微直線型電機(jī)，或一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)

4、室芯片驗(yàn)室芯片(lab-on-a-chip)原子級(jí)別最精妙的技術(shù)之一就是光合作用，這一過(guò)程為原子級(jí)別最精妙的技術(shù)之一就是光合作用，這一過(guò)程為地球上的所有生物聚集能量。這是每一個(gè)獨(dú)立原子的實(shí)地球上的所有生物聚集能量。這是每一個(gè)獨(dú)立原子的實(shí)質(zhì)。誰(shuí)能利用納米技術(shù)復(fù)制這一過(guò)程，誰(shuí)就會(huì)永遠(yuǎn)擁有質(zhì)。誰(shuí)能利用納米技術(shù)復(fù)制這一過(guò)程，誰(shuí)就會(huì)永遠(yuǎn)擁有取之不盡的能量取之不盡的能量。天花板上的納米技術(shù)：壁虎天花板上的納米技術(shù)：壁虎壁虎可以在任何墻面上爬行，反貼在天花壁虎可以在任何墻面上爬行，反貼在天花板上，甚至用一只腳倒掛在天花板上。它板上，甚至用一只腳倒掛在天花板上。它就依靠就依靠 你肯定已經(jīng)猜到了你肯定已經(jīng)猜到了

5、納米技術(shù)。納米技術(shù)。壁虎腳上覆蓋著十分纖細(xì)的茸毛，可以使壁虎腳上覆蓋著十分纖細(xì)的茸毛，可以使壁虎以幾納米的距離大面積地貼近墻面。壁虎以幾納米的距離大面積地貼近墻面。盡管這些絨毛很纖弱，但足以使所謂的范盡管這些絨毛很纖弱，但足以使所謂的范德華鍵發(fā)揮作用，為壁虎提供數(shù)百萬(wàn)個(gè)的德華鍵發(fā)揮作用，為壁虎提供數(shù)百萬(wàn)個(gè)的附著點(diǎn)，從而支撐其體重。這種附著力可附著點(diǎn)，從而支撐其體重。這種附著力可通過(guò)通過(guò)“剝落剝落”輕易打破，就像撕開(kāi)膠帶一輕易打破，就像撕開(kāi)膠帶一樣，因此壁虎能夠穿過(guò)天花板。材料科學(xué)樣，因此壁虎能夠穿過(guò)天花板。材料科學(xué)家們正在努力研制人造家們正在努力研制人造“壁虎壁虎黏著生命黏著生命生命之所以存在

6、，是因?yàn)槠浣M件通過(guò)精密的納米技術(shù)黏著生命之所以存在，是因?yàn)槠浣M件通過(guò)精密的納米技術(shù)黏著在一起。即使是傷口也如此，如昆蟲叮咬：被叮咬的部位在一起。即使是傷口也如此，如昆蟲叮咬：被叮咬的部位會(huì)紅腫，原因是毛細(xì)血管膨脹，大量的白細(xì)胞或白血球涌會(huì)紅腫，原因是毛細(xì)血管膨脹，大量的白細(xì)胞或白血球涌進(jìn)來(lái)。被叮咬的細(xì)胞會(huì)分泌出信息素，根據(jù)信息素的濃度，進(jìn)來(lái)。被叮咬的細(xì)胞會(huì)分泌出信息素，根據(jù)信息素的濃度，血管內(nèi)壁的細(xì)胞和白細(xì)胞就會(huì)傳送黏著分子，這些分子過(guò)血管內(nèi)壁的細(xì)胞和白細(xì)胞就會(huì)傳送黏著分子，這些分子過(guò)粘合作用減緩白細(xì)胞沿著血管壁流動(dòng)。當(dāng)信息素達(dá)到最高粘合作用減緩白細(xì)胞沿著血管壁流動(dòng)。當(dāng)信息素達(dá)到最高濃度時(shí)，白

7、細(xì)胞會(huì)緊緊地粘結(jié)，然后其它黏著分子會(huì)促使?jié)舛葧r(shí)，白細(xì)胞會(huì)緊緊地粘結(jié)，然后其它黏著分子會(huì)促使血球穿過(guò)血管壁，到達(dá)被叮咬的部位，攻擊入侵者血球穿過(guò)血管壁，到達(dá)被叮咬的部位，攻擊入侵者 完美完美的附著機(jī)制?，F(xiàn)在，科學(xué)家正以的附著機(jī)制。現(xiàn)在，科學(xué)家正以“按需黏著按需黏著(bonding on command)”為題，研究人造納米技術(shù)仿制品為題，研究人造納米技術(shù)仿制品蒼蠅腳的特寫鏡頭在斯圖加特金屬研究在斯圖加特金屬研究高分子研究所高分子研究所(Max-Planck Institutefor Metal Research)，甲蟲、蒼蠅、蜘蛛和甲蟲、蒼蠅、蜘蛛和壁虎向人們揭示了其壁虎向人們揭示了其黏著力的秘

8、密。它們黏著力的秘密。它們依靠細(xì)微的茸毛產(chǎn)生依靠細(xì)微的茸毛產(chǎn)生范德華范德華(van-der-Waals)鍵，附著在所接觸的鍵，附著在所接觸的物體表面上。動(dòng)物越物體表面上。動(dòng)物越重，茸毛越細(xì)密，重，茸毛越細(xì)密，數(shù)量也越多數(shù)量也越多貝類貝類嫻熟的粘合高手嫻熟的粘合高手普通的貝類普通的貝類 就是與蔬菜一起烹飪、在飯就是與蔬菜一起烹飪、在飯店每天都可以吃到的那種，堪稱納米粘合技店每天都可以吃到的那種，堪稱納米粘合技術(shù)的高手。當(dāng)它想把自己貼在一塊巖石上時(shí)，術(shù)的高手。當(dāng)它想把自己貼在一塊巖石上時(shí)，就會(huì)打開(kāi)貝殼，把觸角貼到巖石上，它將觸就會(huì)打開(kāi)貝殼，把觸角貼到巖石上，它將觸角拱成一個(gè)吸盤，然后通過(guò)細(xì)管向低壓

9、區(qū)注角拱成一個(gè)吸盤，然后通過(guò)細(xì)管向低壓區(qū)注射無(wú)數(shù)條黏液和膠束，釋放出強(qiáng)力水下膠粘射無(wú)數(shù)條黏液和膠束，釋放出強(qiáng)力水下膠粘劑。這些黏液和膠束瞬間形成泡沫，起到小劑。這些黏液和膠束瞬間形成泡沫，起到小墊子的作用。貝類通過(guò)彈性足絲停泊在這個(gè)墊子的作用。貝類通過(guò)彈性足絲停泊在這個(gè)減震器上，這樣，它們就可以隨波起伏，而減震器上，這樣，它們就可以隨波起伏，而不至于受傷。不至于受傷。布來(lái)梅弗勞恩霍弗研究所布來(lái)梅弗勞恩霍弗研究所IFAM (The FraunhoferInstitute IFAM) 正在研究改良正在研究改良的貝類黏液，他們希望可以研的貝類黏液，他們希望可以研制出最精細(xì)的骨瓷，可經(jīng)受洗制出最精細(xì)的

10、骨瓷，可經(jīng)受洗碗機(jī)的考驗(yàn)。這個(gè)位于羅斯托碗機(jī)的考驗(yàn)。這個(gè)位于羅斯托克克(Rostock) 和格拉夫瓦爾德和格拉夫瓦爾德(Greifswald) 的的“新材料及生新材料及生物材料物材料”研究小組，還將貝類研究小組，還將貝類放在顯微鏡下研究。放在顯微鏡下研究。帶有足絲和觸角的貝類生物礦化作用生物礦化作用貝類更加擅長(zhǎng)運(yùn)用生物礦化作用。珍珠母由貝類更加擅長(zhǎng)運(yùn)用生物礦化作用。珍珠母由無(wú)數(shù)粉末狀晶體以礦物霰石的形式構(gòu)成，但無(wú)數(shù)粉末狀晶體以礦物霰石的形式構(gòu)成，但霰石本身卻十分易碎。但在貝類中，它們通霰石本身卻十分易碎。但在貝類中，它們通過(guò)螺旋形高彈性蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。蛋白質(zhì)過(guò)螺旋形高彈性蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。蛋

11、白質(zhì)只需占重量只需占重量3%，就足以形成鮑魚的堅(jiān)硬外，就足以形成鮑魚的堅(jiān)硬外殼，比純方解石晶體堅(jiān)硬殼，比純方解石晶體堅(jiān)硬3000 倍。海膽也倍。海膽也用這種方法強(qiáng)化其用這種方法強(qiáng)化其30 厘米長(zhǎng)的刺，以抵擋厘米長(zhǎng)的刺，以抵擋海浪的拍打。海浪的拍打。生物礦化作用也可以創(chuàng)造非常精密的結(jié)構(gòu)。在靠近菲律生物礦化作用也可以創(chuàng)造非常精密的結(jié)構(gòu)。在靠近菲律賓島的一小塊海底中，生長(zhǎng)著一種名為賓島的一小塊海底中，生長(zhǎng)著一種名為“維納斯花籃維納斯花籃”的海綿動(dòng)物。這種動(dòng)物像土耳其匕首的刀鞘一樣彎曲著，的海綿動(dòng)物。這種動(dòng)物像土耳其匕首的刀鞘一樣彎曲著，纏繞在其長(zhǎng)軸上。這種海綿因其外皮內(nèi)部的特殊骨架結(jié)纏繞在其長(zhǎng)軸上。

12、這種海綿因其外皮內(nèi)部的特殊骨架結(jié)構(gòu)而聞名。它們是由細(xì)小的硅石針骨組織構(gòu)成，其網(wǎng)狀構(gòu)而聞名。它們是由細(xì)小的硅石針骨組織構(gòu)成，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)類似于柳條編制的木椅背，可相交成直角或斜角。結(jié)構(gòu)類似于柳條編制的木椅背，可相交成直角或斜角。維納斯花籃被認(rèn)為是生物礦化作用的杰作：微小的硅石維納斯花籃被認(rèn)為是生物礦化作用的杰作：微小的硅石（二氧化硅）元素，直徑僅為（二氧化硅）元素，直徑僅為3 納米，首先將海綿細(xì)胞納米，首先將海綿細(xì)胞連接成極為精細(xì)的細(xì)胞層，然后卷成硅石針骨，形成編連接成極為精細(xì)的細(xì)胞層，然后卷成硅石針骨，形成編制結(jié)構(gòu)的基本架構(gòu)，可以經(jīng)受各種高壓。制結(jié)構(gòu)的基本架構(gòu)，可以經(jīng)受各種高壓。維納斯花籃這種深

13、海海綿動(dòng)物被科學(xué)家作為光纖的生物模型進(jìn)行研究田鼠臼齒牙釉中的三維生物礦物網(wǎng)可保護(hù)牙齒表面不受磨損。硅藻的生物礦化作用具有戰(zhàn)略重要性。這種用顯微鏡才能硅藻的生物礦化作用具有戰(zhàn)略重要性。這種用顯微鏡才能看清的小生物，依靠硅酸外殼來(lái)保護(hù)自己，這種外殼的主看清的小生物，依靠硅酸外殼來(lái)保護(hù)自己，這種外殼的主要成分是二氧化硅要成分是二氧化硅(SiO2)。與同是由二氧化硅構(gòu)成的石英。與同是由二氧化硅構(gòu)成的石英玻璃一樣，硅酸外殼較能抵擋多種酸堿溶液的腐蝕，這就玻璃一樣，硅酸外殼較能抵擋多種酸堿溶液的腐蝕，這就是為什么納米技術(shù)人員希望用它們做納米大小的晶體的反是為什么納米技術(shù)人員希望用它們做納米大小的晶體的反應(yīng)

14、容器。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成納米粒子的一個(gè)竅門就是限制應(yīng)容器。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成納米粒子的一個(gè)竅門就是限制反應(yīng)體積。當(dāng)里面的反應(yīng)材料用完時(shí)，反應(yīng)生成的晶體仍反應(yīng)體積。當(dāng)里面的反應(yīng)材料用完時(shí)，反應(yīng)生成的晶體仍然很小。硅藻含有大量的這種納米小孔，或稱為納米反應(yīng)然很小。硅藻含有大量的這種納米小孔，或稱為納米反應(yīng)器。器。這些有時(shí)看起來(lái)非常悅目的硅藻是如何形成的？首批線這些有時(shí)看起來(lái)非常悅目的硅藻是如何形成的？首批線索已被發(fā)現(xiàn)。雷根斯堡大學(xué)索已被發(fā)現(xiàn)。雷根斯堡大學(xué)(University of Regensburg) 的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為“聚胺聚胺”的的著名蛋白質(zhì)組成分，在適當(dāng)濃度的硅

15、酸中可以產(chǎn)生納米著名蛋白質(zhì)組成分，在適當(dāng)濃度的硅酸中可以產(chǎn)生納米粒子，直徑可控制在粒子，直徑可控制在50 至至900 納米納米在自行排列的作在自行排列的作用下自發(fā)形成。根據(jù)簡(jiǎn)單的生長(zhǎng)模式，自然而然地生成用下自發(fā)形成。根據(jù)簡(jiǎn)單的生長(zhǎng)模式，自然而然地生成硅藻。硅藻。硅藻與硅藻與“門格爾海綿門格爾海綿”相似，能以最輕的重相似，能以最輕的重量維持最大的穩(wěn)定性，量維持最大的穩(wěn)定性，因?yàn)樗鼈儞碛凶詈线m因?yàn)樗鼈儞碛凶詈线m的形態(tài)，以及很可能的形態(tài)，以及很可能是得益于其光合作用是得益于其光合作用儀器（葉綠體）的采儀器（葉綠體）的采光系統(tǒng)。光系統(tǒng)。生物礦化作用：生物礦化作用：納米粒子修復(fù)牙齒納米粒子修復(fù)牙齒如果牙

16、齒對(duì)冷或苦的食物很敏如果牙齒對(duì)冷或苦的食物很敏感，并導(dǎo)致疼痛，這通常是因感，并導(dǎo)致疼痛，這通常是因?yàn)檠烙灾写嬖诩?xì)小通道（敞開(kāi)為牙釉中存在細(xì)小通道（敞開(kāi)的牙齒細(xì)管）。使用的牙齒細(xì)管）。使用SusTech公司生產(chǎn)的磷酸鈣（磷灰石）公司生產(chǎn)的磷酸鈣（磷灰石）納米粒子和蛋白質(zhì)，可快速關(guān)納米粒子和蛋白質(zhì)，可快速關(guān)閉通道，速度比傳統(tǒng)的磷灰石閉通道，速度比傳統(tǒng)的磷灰石化合物快化合物快10 倍。這層重新礦化倍。這層重新礦化的物質(zhì)層與口腔中牙齒自身的的物質(zhì)層與口腔中牙齒自身的牙釉作用一樣。牙釉作用一樣。螺旋菌螺旋菌(Magnetotacticumbavaricum)：帶有磁性的：帶有磁性的細(xì)菌可以合成納米磁鐵細(xì)

17、菌可以合成納米磁鐵鏈，用作指南針的指針鏈，用作指南針的指針。海星Ophiocoma wendtii 擁有對(duì)光敏感的完美微型透鏡系統(tǒng)。上圖：白天的模樣；下圖：夜間的模樣。Ophiocoma wendtii 是一種碟是一種碟形多毛的海星，長(zhǎng)期以來(lái)是一形多毛的海星，長(zhǎng)期以來(lái)是一個(gè)不解之謎。這種碟形帶甲殼個(gè)不解之謎。這種碟形帶甲殼的動(dòng)物有五個(gè)觸角，當(dāng)有潛在的動(dòng)物有五個(gè)觸角，當(dāng)有潛在敵人靠近時(shí)，它們就會(huì)急忙縮敵人靠近時(shí)，它們就會(huì)急忙縮進(jìn)殼里，但是它們顯然沒(méi)有眼進(jìn)殼里，但是它們顯然沒(méi)有眼睛。這個(gè)問(wèn)題最終在其甲殼上睛。這個(gè)問(wèn)題最終在其甲殼上找到了答案，上面長(zhǎng)滿了完美找到了答案，上面長(zhǎng)滿了完美的微型透鏡，將毛

18、茸茸的整個(gè)的微型透鏡，將毛茸茸的整個(gè)海星身體變成一個(gè)眼觀六路的海星身體變成一個(gè)眼觀六路的眼睛。其中的納米原理？各個(gè)眼睛。其中的納米原理？各個(gè)透鏡結(jié)成晶體，以使化方解石透鏡結(jié)成晶體，以使化方解石的特性只產(chǎn)生一個(gè)不起作用的的特性只產(chǎn)生一個(gè)不起作用的重影重影 即納米程度的晶體化控即納米程度的晶體化控制。為了防止不必要的色邊，制。為了防止不必要的色邊，向透鏡添加少量的鎂可校正透向透鏡添加少量的鎂可校正透鏡的鏡的“球面像差球面像差”。Ophiocoma 海星使用的這種納海星使用的這種納米改進(jìn)技術(shù)，曾為米改進(jìn)技術(shù)，曾為Carl Zeiss 贏得盛名。贏得盛名。應(yīng)用于社會(huì)的納米技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)的納米技術(shù)適用于

19、電腦的AMD 64位處理器，擁有采用130納米技術(shù)制造的1.06億個(gè)晶體管目前電腦處理器所使用的晶體管技術(shù)稱為目前電腦處理器所使用的晶體管技術(shù)稱為CMOS從上世紀(jì)從上世紀(jì)70 年代起，專家們就不斷年代起，專家們就不斷預(yù)言這一技術(shù)將在預(yù)言這一技術(shù)將在10 至至15 年間達(dá)到發(fā)展極年間達(dá)到發(fā)展極限，他們至今仍這么說(shuō)。然而，隨著電子元限，他們至今仍這么說(shuō)。然而，隨著電子元件不斷微型化，電子行業(yè)有充分理由相信這件不斷微型化，電子行業(yè)有充分理由相信這一論斷將會(huì)被推翻：在微型化過(guò)程中，構(gòu)成一論斷將會(huì)被推翻：在微型化過(guò)程中，構(gòu)成物質(zhì)的實(shí)際成份物質(zhì)的實(shí)際成份原子結(jié)構(gòu)，正逐漸浮出水原子結(jié)構(gòu)，正逐漸浮出水面。然而

20、電子層是原子中可在正常狀態(tài)下結(jié)面。然而電子層是原子中可在正常狀態(tài)下結(jié)合從而形成技術(shù)結(jié)構(gòu)的最小組成部分，因此，合從而形成技術(shù)結(jié)構(gòu)的最小組成部分，因此，最根本的局限也呈現(xiàn)在我們眼前。導(dǎo)體路徑最根本的局限也呈現(xiàn)在我們眼前。導(dǎo)體路徑無(wú)論如何不可能薄于一個(gè)原子。無(wú)論如何不可能薄于一個(gè)原子。對(duì)于非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，電子的波浪特征最終對(duì)于非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)，電子的波浪特征最終必會(huì)顯現(xiàn)必會(huì)顯現(xiàn)正如量子論所述。但許多科學(xué)家正如量子論所述。但許多科學(xué)家將此視為開(kāi)發(fā)全新電子元件的契機(jī)，希望借將此視為開(kāi)發(fā)全新電子元件的契機(jī)，希望借此研制出量子電腦，開(kāi)創(chuàng)全新的數(shù)學(xué)領(lǐng)域此研制出量子電腦，開(kāi)創(chuàng)全新的數(shù)學(xué)領(lǐng)域硅晶體上的微小部450時(shí)

21、逐漸融化，認(rèn)識(shí)這一過(guò)程對(duì)于提高薄層質(zhì)量非常重要。基爾愛(ài)爾布雷大學(xué)(Christian-AlbrechtsUniversity of Kiel)提供的銀金屬上的錳原子。根據(jù)所使用的電壓，被錳原子包圍的電子形成分布模式。諸如此類的效應(yīng)將對(duì)未來(lái)的電子行業(yè)產(chǎn)生重要影響。相變型相變型RAM目前的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備基于多種目前的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備基于多種技術(shù)，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。磁機(jī)械技術(shù)，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。磁機(jī)械硬盤驅(qū)動(dòng)器（通常用于現(xiàn)有的硬盤驅(qū)動(dòng)器（通常用于現(xiàn)有的臺(tái)式電腦）的存儲(chǔ)密度非常高，臺(tái)式電腦）的存儲(chǔ)密度非常高，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)無(wú)需持續(xù)電流供應(yīng)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)無(wú)需持續(xù)電流供應(yīng)，但存取數(shù)據(jù)的速度很慢。相對(duì)但存取數(shù)據(jù)的速度很慢。相對(duì)而言

22、，而言，DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存?。▌?dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）速度雖快，但需用電存儲(chǔ)器）速度雖快，但需用電流脈沖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷流脈沖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷“刷刷新新”。應(yīng)用于。應(yīng)用于MP3 播放器、移播放器、移動(dòng)電話和數(shù)碼相機(jī)的閃存動(dòng)電話和數(shù)碼相機(jī)的閃存(Flash Memory)，保存數(shù)據(jù)無(wú)，保存數(shù)據(jù)無(wú)需持續(xù)電流供應(yīng)，但速度趕不需持續(xù)電流供應(yīng)，但速度趕不上上DRAM，而且只能使用，而且只能使用100 萬(wàn)次左右。未來(lái)的納米技術(shù)存萬(wàn)次左右。未來(lái)的納米技術(shù)存儲(chǔ)概念，應(yīng)能包攬上述所有優(yōu)儲(chǔ)概念，應(yīng)能包攬上述所有優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)密度高、速度快、無(wú)點(diǎn)：存儲(chǔ)密度高、速度快、無(wú)需電流即可保存數(shù)據(jù)以及壽命需電流即可保存數(shù)據(jù)以及壽命長(zhǎng)等

23、，從目前的觀點(diǎn)來(lái)看，就長(zhǎng)等，從目前的觀點(diǎn)來(lái)看，就是是MRAM（磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)（磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）以及相變型器）以及相變型RAM。上圖：電腦位存儲(chǔ)層在不同時(shí)長(zhǎng)的電流和熱脈沖作用下，可在非晶態(tài)和晶態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)變。IHT of RWTHAachen 的這款專利設(shè)計(jì)，使低功耗快速存儲(chǔ)成為可能。下圖：相變型RAM元件的真實(shí)設(shè)計(jì)。從從3D 開(kāi)始開(kāi)始芯片高度不斷增加芯片高度不斷增加慕尼黑的英飛凌慕尼黑的英飛凌(Infineon AG) 公司公司目前已發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)第三維的方法，英飛目前已發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)第三維的方法，英飛凌已成功在晶片上生成碳納米管凌已成功在晶片上生成碳納米管(CNT)（晶片是指拋光硅片，用于安（晶片

24、是指拋光硅片，用于安裝電腦芯片）。碳納米管是絕佳導(dǎo)體，裝電腦芯片）。碳納米管是絕佳導(dǎo)體，幾乎不會(huì)產(chǎn)生廢熱，可用作電幾乎不會(huì)產(chǎn)生廢熱，可用作電(VIA)，還可用于處理芯片各級(jí)線路間的機(jī)械還可用于處理芯片各級(jí)線路間的機(jī)械壓力。長(zhǎng)期來(lái)看，英飛凌研究人員認(rèn)壓力。長(zhǎng)期來(lái)看，英飛凌研究人員認(rèn)為，藉為，藉CNT 可以開(kāi)發(fā)出真正的可以開(kāi)發(fā)出真正的3D 芯芯片技術(shù)，尤其因?yàn)槠夹g(shù)，尤其因?yàn)镃NT 卓越的導(dǎo)熱卓越的導(dǎo)熱性能，有助于發(fā)散性能，有助于發(fā)散3D 芯片內(nèi)部的熱芯片內(nèi)部的熱量。量。功能強(qiáng)大的硬盤新特性：閱讀頭運(yùn)用巨大磁阻，其半導(dǎo)體元件有20多個(gè)納米層。使用微電子兼容工藝，使碳納米管在硅晶片預(yù)定點(diǎn)進(jìn)行生長(zhǎng)現(xiàn)代

25、藝術(shù)：自旋子RAM 的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)硅片上的單個(gè)有機(jī)分子。德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)(Ruhr University of Bochum)掃描隧道顯微鏡圖像隧道連接量子線電子穿越經(jīng)典理論所稱之被封鎖的通道。納米技術(shù)試驗(yàn)開(kāi)始逐漸推翻這一理論自旋電子學(xué)自旋電子學(xué)用自旋電子進(jìn)行運(yùn)算用自旋電子進(jìn)行運(yùn)算自旋電子元件可能會(huì)引發(fā)一場(chǎng)真正的自旋電子元件可能會(huì)引發(fā)一場(chǎng)真正的革命，可能使摩爾定律仍然適用于未革命，可能使摩爾定律仍然適用于未來(lái)，它不僅用到電子的電特性，還利來(lái)，它不僅用到電子的電特性，還利用其磁特性用其磁特性 自旋。電子自旋表現(xiàn)為自旋。電子自旋表現(xiàn)為一種微弱的磁慣性，它以一種復(fù)雜的一種微弱的磁慣性，它以一種復(fù)雜的方式

26、與其它磁體相互作用，因此可用方式與其它磁體相互作用，因此可用于電子用途。于電子用途。“自旋電子自旋電子”或磁電子或磁電子的應(yīng)用已進(jìn)入我們?nèi)粘Ｉ睿盒滦陀驳膽?yīng)用已進(jìn)入我們?nèi)粘Ｉ睿盒滦陀脖P安裝有盤安裝有“自旋閥自旋閥”薄層閱讀頭，可薄層閱讀頭，可在巨大磁阻基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)非常微小的磁在巨大磁阻基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)非常微小的磁疇，從而極大提高存儲(chǔ)密度。疇，從而極大提高存儲(chǔ)密度。如同縮微城市般復(fù)雜 借助掃描電子顯微鏡觀察到的芯片蝕刻銅電路(IBM)?，F(xiàn)代芯片有多達(dá)九級(jí)的電路在磁存儲(chǔ)芯片在磁存儲(chǔ)芯片MRAM 中，信息存儲(chǔ)在磁中，信息存儲(chǔ)在磁層的自旋中。這一技術(shù)對(duì)非易失性主存層的自旋中。這一技術(shù)對(duì)非易失性主存儲(chǔ)器意義重

27、大，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可能會(huì)取代儲(chǔ)器意義重大，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可能會(huì)取代機(jī)械操作硬盤。機(jī)械操作硬盤。自旋極化掃描隧道顯微鏡的探磁針掃描單個(gè)原子的磁性。醫(yī)療保健醫(yī)療保健含有納米粒子的薄膜可以長(zhǎng)久保鮮食品采用聚合物基應(yīng)答器芯片，進(jìn)行智能包裝2020 年早餐及其重要性：還有咖啡嗎？當(dāng)年早餐及其重要性：還有咖啡嗎？當(dāng)然有，那橙汁呢？當(dāng)然也有，不過(guò)包裝盒會(huì)然有，那橙汁呢？當(dāng)然也有，不過(guò)包裝盒會(huì)有較特別之處，比如包裝盒內(nèi)的有較特別之處，比如包裝盒內(nèi)的“電子舌電子舌”，可以檢測(cè)橙汁，確定橙汁仍然適合飲用?？梢詸z測(cè)橙汁，確定橙汁仍然適合飲用。浴室鏡上裝配納米電子裝置，按要求向用戶浴室鏡上裝配納米電子裝置，按要求向用戶提供信

28、息，但它對(duì)橙汁多少有些保守，因?yàn)樘峁┬畔?，但它?duì)橙汁多少有些保守，因?yàn)槌戎?，易引起蛀牙。這樣就又有了納米橙汁含糖，易引起蛀牙。這樣就又有了納米技術(shù)的用武之地：在牙膏（已問(wèn)世）中添加技術(shù)的用武之地：在牙膏（已問(wèn)世）中添加納米級(jí)的磷灰石和蛋白質(zhì)粒子，這些是牙齒納米級(jí)的磷灰石和蛋白質(zhì)粒子，這些是牙齒中含有的天然成分，幫助牙齒恢復(fù)正常狀態(tài)中含有的天然成分，幫助牙齒恢復(fù)正常狀態(tài)（請(qǐng)參閱生物礦化作用）。（請(qǐng)參閱生物礦化作用）。在日霜（已問(wèn)世）中含有納米級(jí)的氧化鋅粒在日霜（已問(wèn)世）中含有納米級(jí)的氧化鋅粒子，可抵抗有害的紫外線輻射。由于是納米子，可抵抗有害的紫外線輻射。由于是納米級(jí)粒子，完全無(wú)形無(wú)色，因此

29、日霜并非白色，級(jí)粒子，完全無(wú)形無(wú)色，因此日霜并非白色，而是完全透明的。而是完全透明的。配備納米電子裝置的智能鏡面播放牙齒清潔課程未來(lái)的診斷學(xué)。采用納米技術(shù)，目前日益昂貴的治療方法將能夠?yàn)榇蟊娝惺芊玫乃幬飼?huì)變得非常先進(jìn)，可以裝入超服用的藥物會(huì)變得非常先進(jìn)，可以裝入超分子中空分子（開(kāi)發(fā)中）、納米運(yùn)輸容器分子中空分子（開(kāi)發(fā)中）、納米運(yùn)輸容器中，容器上帶有觸角，觸角上附有類似的中，容器上帶有觸角，觸角上附有類似的感知蛋白質(zhì)的抗體。當(dāng)接觸到致病因子的感知蛋白質(zhì)的抗體。當(dāng)接觸到致病因子的特有結(jié)構(gòu)時(shí)（如癌細(xì)胞或細(xì)菌外表），觸特有結(jié)構(gòu)時(shí)（如癌細(xì)胞或細(xì)菌外表），觸角將接觸在因子表面上，向中空分子發(fā)出角將接觸在因子表面上，向中空分子發(fā)出信號(hào)，中空分子收到信號(hào)后打開(kāi)膠囊，釋信號(hào)，中空分子收到信號(hào)后打開(kāi)膠囊，釋放出藥物。采用這種納米技術(shù)，可以將大放出藥物。采用這種納米技術(shù)，可以將大劑量的藥物直接送到病源，而不會(huì)對(duì)機(jī)體劑量的藥物直接送到病源，而不會(huì)對(duì)機(jī)體的其它部位造成任何刺激，從而減輕副作的其它部位造成任何刺激，從而減輕副作用。用。超分子藥物膠囊超