科技世界中事物的進(jìn)化和規(guī)模的變化影響著我們的生活方式。比如電腦，過(guò)去它們需要占用整個(gè)房間來(lái)完成簡(jiǎn)單的計(jì)算，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，它們現(xiàn)在手掌并執(zhí)行一些復(fù)雜的任務(wù)。

晶體管——當(dāng)它們被發(fā)明出來(lái)的時(shí)候，它們有我們的手掌那么大。但現(xiàn)在，它們的范圍最小為10-20納米。基本上比一根頭發(fā)小一萬(wàn)倍?，F(xiàn)代晶體管非常小，小到說(shuō)它是微觀的都不為過(guò)。

納米技術(shù)的基本知識(shí)

納米技術(shù)是一個(gè)巨大的領(lǐng)域，我將給你們介紹它的定義、在納米傳感器中的應(yīng)用和制造。我們都知道，一切都是由一種叫做原子的東西構(gòu)成的。但這些原子是如何制造出電腦、手機(jī)或平板電腦的呢？是原子結(jié)構(gòu)決定了化學(xué)元素的使用。

一些原子可以完全改變?cè)氐墓δ芎托袨榧词乖拥慕Y(jié)構(gòu)創(chuàng)造了事物積極的一面，它也能創(chuàng)造消極的一面。因此，如果我們能以一種產(chǎn)積極的方式來(lái)安排原子順序，那將會(huì)給未來(lái)帶來(lái)革命性的變化。這就是為什么會(huì)有納米技術(shù)。

納米技術(shù)處理的是10-100納米大小的物體，甚至處理原子的操作。那么納米技術(shù)如何應(yīng)用于我們的日常生活呢？

我們生活在一個(gè)傳感器的世界

現(xiàn)代社會(huì)充滿了傳感器。我們都依賴他們。商場(chǎng)里的傳感器會(huì)檢測(cè)到你的存在，并打開門讓你進(jìn)入，它們還可以測(cè)量你洗衣機(jī)里的水位，確保它不會(huì)溢出！傳感器是我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?，事?shí)上，它們是很大一部分。沒有傳感器，我們的社會(huì)就無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

用于自動(dòng)門的“運(yùn)動(dòng)傳感器”有一種傳感器可以感知10-100納米的物體！物體在100納米以下部分稱為“納米尺度”。

人類的頭發(fā)直徑一般在8萬(wàn)到10萬(wàn)納米之間(來(lái)源：麻省理工學(xué)院納米醫(yī)學(xué))這意味著，與人類頭發(fā)的大小相比，納米尺度的物體可能要小10萬(wàn)倍左右。在納米尺度下感知物體的傳感器被稱為“納米傳感器”。

納米傳感器

納米傳感器是非常小的納米級(jí)設(shè)備。這些傳感器測(cè)量原子的物理量，并將它們轉(zhuǎn)換成可檢測(cè)的信號(hào)，這樣傳感器就能完成工作并感知微小物體。納米技術(shù)是在原子和納米尺度(10-100納米)上控制物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)的一部分。

全球納米傳感器市場(chǎng)納米傳感器是1999年發(fā)明的，所以我們的社會(huì)對(duì)這個(gè)概念還比較陌生。但是納米傳感器已經(jīng)改變了我們的生活方式。

如前所述，納米傳感器非常小。正因?yàn)槿绱耍麄兡軌蛱綔y(cè)到傳統(tǒng)傳感器無(wú)法觀測(cè)到的小物質(zhì)。無(wú)論是在醫(yī)療保健、環(huán)境還是安全與國(guó)防行業(yè)，納米傳感器正在塑造我們的生活。

空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)——每年有600萬(wàn)人死于空氣污染

納米傳感器有助于檢測(cè)納米顆粒及其在空氣中的潛在毒性。納米顆粒被越來(lái)越多地用于各種產(chǎn)品中，它們不可避免地釋放到環(huán)境中成為人們關(guān)注的主要問(wèn)題。這些微粒對(duì)環(huán)境有害，因?yàn)樗鼈兾廴玖送寥?。但隨著納米傳感器的使用，有害納米粒子的數(shù)量可以呈指數(shù)級(jí)下降。

發(fā)現(xiàn)早期癌細(xì)胞——世界上每六例死亡中就有一例是由癌癥引起的，癌癥成為第二大死亡原因。

納米傳感器可以幫助檢癌細(xì)胞并消滅它們，從而消除癌癥的威脅。在與癌癥的斗爭(zhēng)中，一半的勝利是基于它的早期發(fā)現(xiàn)。如果我們能在癌癥發(fā)展之前就發(fā)現(xiàn)它，我們就能挽救生命。多虧了納米技術(shù)和納米傳感器，這正迅速成為一種可能。雖然納米傳感器還沒有在臨床上用于癌癥檢測(cè)或診斷，但它已經(jīng)在市場(chǎng)上出現(xiàn)在許多醫(yī)學(xué)屏幕上，并用于癌癥細(xì)胞的早期檢測(cè)。

納米機(jī)器人在殺死癌細(xì)胞的過(guò)程中國(guó)防和軍事——每年約有30萬(wàn)人死于爆炸。

一些納米傳感器目前正在開發(fā)用于國(guó)防的應(yīng)用。其中包括探測(cè)爆炸物或有毒氣體的納米傳感器。

納米傳感器還可用于軍事和執(zhí)法人員的服裝和裝備。納米傳感器還有助于嵌入帶有生物傳感器的衣服，以傳遞有關(guān)用戶健康和生命體征的信息，這將有助于在戰(zhàn)斗中監(jiān)視士兵。

很明顯，納米技術(shù)和傳感器在我們的日常生活中扮演著重要的角色。

納米技術(shù)的制造過(guò)程

如你所知，為了能夠在納米尺度上操縱原子或其他物體，我們需要納米技術(shù)。

納米制造主要有兩種方式：

縮小集成電路(IC)制造規(guī)模。這個(gè)過(guò)程通過(guò)每次移除一個(gè)原子來(lái)執(zhí)行，直到所需的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。這種方法被稱為“自上向下”方法。相反，是一個(gè)更復(fù)雜的方案——一個(gè)原子一個(gè)原子地組裝芯片，類似于砌磚。因此，不是一個(gè)原子一個(gè)原子地分解，而是一個(gè)原子一個(gè)原子地創(chuàng)建，直到您達(dá)到所需的結(jié)構(gòu)!這種方法稱為“自下向上”方法

簡(jiǎn)單的視覺上的“自上而下”和“自下而上”的方法。這兩種方法都可以很好地創(chuàng)建納米技術(shù)。

納米制造——它真的是“完美的”嗎？

當(dāng)談到制造過(guò)程時(shí)，納米制造似乎是革命性的，因?yàn)樗哂胁倏v原子的能力，而原子是宇宙的基礎(chǔ)。納米技術(shù)的發(fā)展始于1981年，當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了第一臺(tái)能夠“看到”單個(gè)原子的掃描隧道顯微鏡。但這也帶來(lái)了一些問(wèn)題。

納米技術(shù)和它的創(chuàng)造帶來(lái)的三個(gè)主要問(wèn)題是：

成本（太高）—到2025年，納米技術(shù)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到223億美元。所有這些創(chuàng)新的成本是多少？納米技術(shù)將改變我們的未來(lái)。但是，這個(gè)世界上沒有什么是免費(fèi)的，尤其是革命性的技術(shù)進(jìn)步。要逐個(gè)組裝一個(gè)原子或逐個(gè)除去一個(gè)原子，需要大量昂貴的材料、設(shè)備和技術(shù)，因?yàn)榧{米加工無(wú)法用手完成。時(shí)間(太長(zhǎng))——?jiǎng)?chuàng)建納米特性(或納米技術(shù))有很多步驟，這可以解釋它的復(fù)雜性。問(wèn)題是，這些步驟并不容易，它們是復(fù)雜和耗時(shí)的。復(fù)雜性(過(guò)于復(fù)雜)——分子或原子必須以高度精確的方式排列，以建立設(shè)計(jì)好的納米特征。機(jī)械手需要將單個(gè)原子置于設(shè)計(jì)的位置，以產(chǎn)生所需的結(jié)構(gòu)。在制造過(guò)程中，需要基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)對(duì)每個(gè)小特征進(jìn)行成像、分析和操作。這不是一個(gè)容易的步驟，正如前面所解釋的，需要大量的時(shí)間和金錢。毫無(wú)疑問(wèn)，納米制造是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。

納米技術(shù)中用于制造電路的主要材料的制造是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。這解釋了納米技術(shù)制造的時(shí)間、復(fù)雜性和成本。納米制造存在一些問(wèn)題，但總有解決方案。

時(shí)間和復(fù)雜性是納米技術(shù)的一個(gè)主要問(wèn)題。有一種東西叫做“人工智能”，這個(gè)詞是由“人工智能之父”約翰·麥卡錫先生在1955年創(chuàng)造的。人類已經(jīng)在地球上存在了幾十萬(wàn)年。無(wú)論我們今天在哪里，都是由于多年來(lái)人類的進(jìn)步。

這意味著我們的制造業(yè)花了數(shù)千年才發(fā)展起來(lái)，醫(yī)療保健、教育、市場(chǎng)營(yíng)銷、商業(yè)、社交媒體以及幾乎所有的行業(yè)都花了數(shù)千年才發(fā)展起來(lái)。人工智能在每個(gè)行業(yè)都扮演著重要的角色。那些花了幾十萬(wàn)年才發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在都是由一個(gè)只有60多年歷史的東西來(lái)經(jīng)營(yíng)的。

這意味著人工智能在某些方面擁有比人類更高的本領(lǐng)。所以，如果我們可以使用人工智能，來(lái)運(yùn)行納米制造。

從理論上講，它是完美的。由于人工智能的智能，它永遠(yuǎn)不會(huì)面臨復(fù)雜的問(wèn)題，也正因?yàn)槿绱?，它不?huì)花很多時(shí)間。聽起來(lái)不錯(cuò)，但需要一些時(shí)間來(lái)發(fā)展。但當(dāng)它實(shí)現(xiàn)時(shí)，它將永遠(yuǎn)改變納米制造!

即便如此，也存在成本問(wèn)題

分子納米技術(shù)的一個(gè)潛在應(yīng)用是將分子電子功能與先進(jìn)的硅技術(shù)相結(jié)合?，F(xiàn)在我們主要使用硅的一個(gè)原因是納米技術(shù)。原因是硅是一種半導(dǎo)體。這意味著它在某些條件下導(dǎo)電，而在另一些條件下起絕緣體的作用。

然而，“硅酮比大多數(shù)橡膠貴，因?yàn)樗且环N特殊的高性能聚合物，具有卓越的品質(zhì)。”它的產(chǎn)量相對(duì)較低，需要昂貴而復(fù)雜的初級(jí)制造設(shè)備。

一個(gè)潛在的解決方案是用其他半導(dǎo)體材料如碳或硼代替硅。這兩種材料可以同等地用于納米傳感器的主電路板而不是硅。這是一種成本更低的納米制造方法。

我們能從納米技術(shù)中得到什么？

毫無(wú)疑問(wèn)，納米技術(shù)是我們世界的未來(lái)。它已經(jīng)影響并塑造了醫(yī)療、環(huán)境和安全行業(yè)，而且還將進(jìn)一步影響。我們對(duì)納米的概念還很陌生，所以還有整個(gè)宇宙等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。與納米技術(shù)一起，讓我們改變世界。

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