纳米技术引言

纳米技术及其各项原理在全世界范围内越来越被视为重要的未来技术。在德国这个经济体内,纳米技术作为关键技术和跨领域交叉技术具有极其重要的意义。在德国的许多重要的工业行业如汽车制造业、化工业、医药业、信息技术业或光学行业,产品在将来的竞争力很大程度上取决于其对纳米技术的开发使用。通过为新产品制造更小型、更快捷、更高性能、更智能的系统部件,明显改善其功能性甚至赋予其部分全新功能,纳米技术可创造出大量新的市场机遇。虽然现在市场上已有许多带有纳米部件的产品,但纳米技术的大部分知识仍需几年,部分甚至是几十年之后才能转化为产品。

自从发现物质世界基石的可用性以及对此基石自我组织性的认知逐步深入,全世界工业开始了纳米级规格的竞争。

从几何上讲,纳米(Nano)这个词(希腊语,意为侏儒)表示一种比现有最小物质单位微米小一千倍的规格范围(1纳米等于一百万分之一毫米)。无论是运用新的物理仪器及工艺突破微米系统进入更微观世界的探索,还是利用有机和无机世界的构造原理促进物质进行自我组织合成,都会触及到纳米这个范围。只有真正掌握了这个原子和分子领域,才有可能对能源技术领域的产品(如燃料电池、电池、太阳能电池、贮气装置等)及信息技术领域产品(如高密度内存、高效处理器等)以及健康领域和针对老年人的产品的性能作出长期的实质性的优化。只有真正掌握了这个原子和分子领域,才有可能对能源技术领域的产品(如燃料电池、电池、太阳能电池、贮气装置等)及信息技术领域产品(如高密度内存、高效处理器等)以及健康领域和针对老年人的产品的性能作出长期的实质性的优化。纳米技术首先在于新功能的使用。这些新功能的诞生一方面基于纳米结构的几何规格,另一方面则基于其材料特性。所以讨论的重点是纳米系统的特性带来的技术可能性,而不是其特殊应用领域如信息技术和生物科学。

在对纳米领域的征服过程中,已经实现的创新成就表明,即使第一批产品已经问世,并鉴于已经实现的纳米级构造以及宏观可见的新功能而获得热卖,也还需要在物理基础层面继续进行探索。

纳米系统的生成至今为止已有两条研发道路,它们遵循各自的原理:

一方面人们尝试去理解有机世界的运行法则,并将已获得的知识用于技术课题。同时对具有自我组织功能的结构和功能单元的认知愈加深刻,并被特别应用于生命科学研究和新材料研发当中。

另一方面,人们通过在无机世界中持续创造更小结构和更小的新型材料基础元素而进军纳米领域。由此产生的知识主要应用于电子行业、光电子行业以及传感工程。

行业机遇在于更人工化和更具革新性技术两者之间的结合,以此获得更高产量并确保足够的可复制性。因此,专家们在两种发展道路的结合中看到了纳米技术最重要的革新潜能。也就是说,现在需要一种新的、和该科技领域的跨学科特性相吻合的创新方针。解析有机和无机物质的构造原理并对其施加影响的技术现已被认为是原则上可行,因此国际权威专家们甚至预测未来的革新性产品至少拥有与当年的信息技术相似意义上的发展前景,参见继发明晶体管和制成集成电路后信息技术的飞跃。部分纳米技术还被认为具有划时代的意义,因为这种跨学科、跨领域的运作方式不仅为微电子行业的持续发展,也对其他高科技领域起到了市场决定性的贡献。 在理想状态下可对产品的宏观特性进行微观上的原子级和分子级的控制,这一可预见实现的标准无论是对生产商还是客户来说都是极具吸引力的。这对在已经全面爆发的全球竞争中获得胜利也是至关重要的。因此,人们预计纳米技术将为21世纪的商品和劳动力市场带来意义深远的影响。