L'ère des nanotechnologies

De nos jours, l'ère de la nanoproduction est arrivée, l'aube des nanosciences a commencé. Avec l'approfondissement de la recherche en nanotechnologie et l'application continue de la nanotechnologie, la nanotechnologie est devenue l'une des disciplines les plus recherchées. Dans les concours scientifiques et technologiques annuels de Science et Nature, les résultats de la recherche en nanotechnologie sont à la pointe. De nombreux pays envisagent de développer la nanotechnologie en tant que stratégie nationale et le développement de la nanotechnologie augmente d'année en année.Cependant, le développement de la nanotechnologie a subi un long processus dû à la présence naturelle de nanomatériaux (tels que cellules vivantes, bactéries, suie, etc.). etc.) à la manipulation artificielle d'atomes, de molécules fabriquant des nanomatériaux, qui ne sont jamais consciemment conscients. La percée théorique dans le processus de fabrication.La présence de nanomatériaux dans la naturecell il y a 3,5 milliards d'années, le premier lot de cellules vivantes qui existent naturellement substances. Les cellules sont des agrégats auto-réplicatifs de machines nanométriques contenant un grand nombre de nano-organismes tels que protéines, ADN, molécules d'ARN. Ces «organes» à l'échelle nanométrique remplissent leurs fonctions. La construction de protéines, la photosynthèse de sorte que la croissance rapide de la bioénergie, de sorte que la surface d'origine de la Terre recouverte de microorganismes, de plantes et d'autres substances organiques, soit le CO₂ atmosphérique de la Terre en O 2, a complètement transformé la surface de la Terre. et atmosphère. On peut constater que ces agrégats de nano-machines jouent un rôle central dans l'évolution de la nature.Nanoparticules inorganiques naturelles Outre l'existence d'une variété de nano-substances internes complexes, l'existence naturelle de nanoparticules inorganiques naturelles. Dans la Chine ancienne, les gens utilisent la collection de bougies qui brûlent la poussière pour créer des particules raffinées; cette poussière est un noir de carbone de taille nanométrique; dans la surface du miroir de bronze antique présente une fine couche de rouille, après des tests, elle a révélé que la couche de rouille est un film composé d’oxyde de nano-étain. Les nanomatériaux inorganiques naturels constituent un matériau naturel permettant aux chercheurs de mener des recherches en nanotechnologie.Le développement précoce de la nanotechnologieDéveloppement théorique précoceDémocrite et Leucippe ont présenté l'atome, la théorie de l'atome pour le développement de la nanotechnologie, fournissant une base théorique un certain nombre de moyens techniques de bas en haut pour construire le nouveau matériau possible. Les recherches théoriques des scientifiques sur la nanotechnologie ont débuté dans les années 1860 et Thomas Graham a utilisé la gélatine pour la dissoudre et la disperser afin de préparer des colloïdes, avec des particules colloïdales d'un diamètre de 1 à 100 nm. Les scientifiques ont fait beaucoup de recherches sur les colloïdes et ont établi une théorie de la chimie des colloïdes. En 1905, Albert Einstein a calculé le sucre de l'eau dans les données expérimentales pour calculer un diamètre de molécule de sucre d'environ 1 nm, la première fois sur la dimension humaine a une connaissance perceptuelle. Jusqu'en 1935, Max Knoll et N.Ruska développèrent un microscope électronique pour réaliser une imagerie à l'échelle nanométrique, offrant ainsi un outil d'observation permettant d'explorer le monde microscopique.Le début de la technologie Au cours de la Seconde Guerre mondiale, le professeur Tian Liangyi de l'Université de Nagoya au Japon développa absorbeur de rayonnement infrarouge pour le détecteur de missile japonais. Sous la protection d'un gaz inerte, du noir de zinc pur a été préparé par une méthode d'évaporation sous vide. La taille moyenne des particules de noir de zinc était inférieure à 10 nm. Mais n'a pas encore été appliqué à la réalité, la guerre est terminée. Plus tard, les scientifiques allemands ont également préparé les particules nano-métalliques de la même manière, alors qu’il n’existait pas de nanomatériaux, il a mis ce matériau appelé particules ultra-fines (particules ultra-fines), ce qui peut constituer un objectif humain pour la fabrication de nanomatériaux. Vraiment L’origine de la nanotechnologie a été prédite par Feynman En décembre 1959, le lauréat du prix Nobel Richard Feynman a prononcé un discours devant l’American Institute of Physics du California Institute of Technology lors de la conférence intitulée «Il ya beaucoup de place au fond». Il commence par un «bottom up» et propose de commencer l'assemblage à partir d'une seule molécule, voire d'un atome, pour répondre aux exigences de conception. "Au moins à mon avis, les lois de la physique n'excluent pas la possibilité qu'un atome produise un atome de manière atomique", prédit-il, "et lorsque nous contrôlerons la finesse de l'objet, nous élargirons considérablement nos capacités physiques." «Bien que la technologie qui appartient vraiment à la catégorie« nanomètre »ne soit apparue que quelques décennies plus tard, Feynman envisage dans cette conférence l'avenir de la nanotechnologie, qui a défini le rôle de la nanotechnologie dans l'étude des nanosciences. Fournit la base théorique la plus ancienne. En fait, de nombreux scientifiques à l'échelle nanométrique après les résultats de la recherche dans une large mesure par le discours inspiré par ce discours.La naissance de la nanotechnologie La nanotechnologie est née au début des années 1970. 1968, Alfred Y. Cho et John. Archu et ses collègues ont utilisé l'épitaxie par jet moléculaire pour déposer des atomes monocouches à la surface. En 1969, Esaki et Tsu ont proposé une théorie des super-réseaux, constituée de deux matériaux différents ou plus, Constitute. En 1971, Zhang Ligang et d’autres applications utilisant la théorie des super-réseaux et la technologie de croissance épitaxiale à faisceaux moléculaires, la préparation de différentes tailles d’intervalle d’énergie de la multicouche de semi-conducteurs, ainsi que la réalisation du puits quantique et du super-réseau, ont permis d’observer de très riches effets physiques. L'effet de confinement quantique dans le puits quantique a été étudié de manière approfondie et approfondie, et de nombreux nouveaux dispositifs optoélectroniques et microélectroniques à haute performance ont été développés sur cette base. En 1974, Norio Taniguchi a inventé le terme «nanotechnologie» pour désigner des machines avec des tolérances inférieures à 1 µm, faisant ainsi de la nanotechnologie une technique autonome au stade historique. L'image complète de la physique à l'échelle nanométrique était loin d'être claire. Une avancée majeure en nanotechnologieSymbole de la révolution nanométrique En 1981, Gerd Binnig et Heirich Rohrer développèrent le premier microscope à effet tunnel (STM) au monde basé sur l'effet tunnel de la mécanique quantique, qui observé la morphologie et la manipulation des surfaces solides en détectant les courants de surface des atomes solides et des électrons. L’invention du STM est une révolution dans le domaine de la microscopie et c’est «un symbole de la révolution nanométrique». Sur la base du STM, une série de microscopes à sonde à balayage ont été développés, tels que la microscopie à force atomique (AFM), microscopie magnétique et microscopie laser. L’émergence du STM permet à l’humanité d’observer en temps réel l’état des atomes individuels à la surface du matériau et les propriétés physiques et chimiques associées au comportement des électrons de surface. Gerd Binnig et Heirich Rohrer ont ainsi remporté le prix Nobel de physique de 1986.Invented Gerd Binnig (à gauche), chercheur au microscope à effet tunnel (STM), en compagnie de Heinrich Rohrer. Source: IBMLa première manipulation d'un seul atome En 1989, Donald M. du centre de recherche IBM Almaden L'équipe Eigler, avec l'aide de STM, déplaça 35 atomes de Xe adsorbés à la surface du métal Ni (110) et forma les trois lettres de l'IBM, qui était la première fois qu'un atome humain a été manipulé, l'une des grandes nouvelles de la technologie. Les scientifiques ont espéré concevoir et fabriquer des dispositifs de taille moléculaire à partir de cette nanotechnologie manipulant des atomes uniques. Le développement rapide de la nanotechnologie En juillet 1990, la première conférence sur les nanosciences et la technologie s'est tenue à Baltimore, aux États-Unis. La réunion a officiellement fait de la science des nanomatériaux une nouvelle branche de la science des matériaux. La nanotechnologie a commencé par se développer rapidement au cours des années 1990. En 1991, le spécialiste japonais de la microscopie électronique Sumio Iijima a découvert pour la première fois des nanotubes de carbone à parois multiples, marquant ainsi l'avènement des nanotubes de carbone. Deux ans plus tard, Iijima et la société IBM Donald Bethune fabriquaient des nanotubes de carbone à paroi unique. En 1995, les chercheurs utilisaient la technologie de l'épitaxie des couches atomiques (ALE) pour rendre le travail du laser à points quantiques à une température de 80K, utilisé aujourd'hui par un grand nombre de lasers à points quantiques. En 1990, LT Canham découvrit le phénomène de la luminescence du silicium poreux qui, pour la réalisation de l’intégration photoélectrique sur le silicium, ouvrait une nouvelle perspective: résoudre le dispositif entre l’interconnexion causés par le retard des défauts, améliorent considérablement les performances des circuits intégrés et la vitesse de l'ordinateur.En 1997, le laboratoire de nanostructure du département de génie électrique de l'Université du Minnesota a été développé avec succès en utilisant la nano-lithographie. La taille du disque était de 100 nm x 100 nm. Il était composé d'un diamètre de 100 nm et d'une longueur de 40 nm. Disposé dans un réseau de barres quantiques avec une densité de stockage de 41011 bits par pouce.La nanotechnologie est pleinement développéeDans le 21ème siècle, le développement et l'application de la nanotechnologie en plein essor, le monde développera la nanotechnologie en tant que stratégie nationale.En 2000, Clinton, président des États-Unis, a annoncé le lancement de la National Nanotechnology Initiative (NNI), une augmentation significative du financement de la recherche sur les nanotechnologies, une augmentation significative de la visibilité et une vague de recherches mondiales sur les nanotechnologies.Le ministère de l'Éducation, de la Culture et des Sports du Japon Dans le budget 2002, 30,1 milliards de yens (234 millions de dollars) seront alloués au titre du "Programme de soutien intégré aux nanotechnologies" dans le budget 2002. En Europe, le financement de la recherche et des investissements en nanotechnologie est assuré par des programmes nationaux, des réseaux de coopération européens et de grandes entreprises. . Dans le même temps, le programme de recherche de l'UE est le plus important et le plus grand nombre d'institutions de recherche couvrant un large éventail de domaines. À partir du milieu des années 1980, le gouvernement chinois attache une grande importance au développement de la nanotechnologie.
Source: Meeyou Carbide