纳米技术

20 世纪是科学奇迹迭出的时代，一个世纪前的人，纵然再富于幻想，也想象不出今日以微电子技术为核心的信息社会会呈现如此之奇观。当我们放眼展望 21 世纪，又有什么新的奇迹会再次像微电子技术一样改变整个世界呢？科学家们认为，未来的科学奇迹已初露端倪，其中之一就是“纳米技术”， 又称“毫微技术”。这是一门诞生于 1990 年的新学科。

众所周知，1 微米等 1／106 米；1 毫微米，即 1 纳米，等于 1／1010 米。纳米技术是以分子和原子为加工对象，制造出微型机器。

1959 年，一位后来获得诺贝尔物理奖的美国物理学家理查德·费曼突发奇想：“如果有一天可以按人的意志安排一个个原子，将会产生怎么样的奇迹呢？”他的这一想象不是没有科学根据的，到了 20 世纪 80 年代末，随着扫描隧道显微镜的出现，它终于由梦想变成了现实。

扫描隧道显微镜不同于一般的显微镜，它的“眼睛”是一根极细的针尖， 而且离物体只有零点几个毫微米，正因如此，它的分辨率高得惊人，能直接看到物质表面的原子结构，比电子显微镜还要高十倍以上，从而实现了人类直接看到原子、分子真面目的长久愿望。扫描隧道显微镜不仅能看清原子，

还能通过它与物体表面的相互作用，以“眼力”移动原子，于是，早在 1959 年理查德·费曼提出的浪漫想象，一下变成了现实。

1989 年下半年，美国 IBM 公司的科学家用扫描隧道显微镜在镍晶体表面移动原子，写成由 35 个原子排列成的“IBM”三个字母，这张放大了的照片登在《时代》周刊上，被称为当年最了不起的公司广告。

然而，IBM 公司的这一技术，需要在摄氏零下 263 度的液氦温度下进行， 具有较大的局限性。1991 年，日本日立制作所“中心研究实验室”的科学家， 在室温下写出了一行原子文字；“PEACE’91”，意思为“和平’91”，其每个字母的尺寸均小于 1.5 纳米。

之后，这种高技术的“微雕术”在不断地创造出新的奇迹：德国科学家在 2～3 个原子尺度上，进行常温常压下的刻蚀，已获得成功；美国斯坦福的研究人员在百万分之一的头发丝上，描绘出“葛底斯堡”地址的字样；接着， 又在 100 纳米的尺度内，绘制成一幅斯坦福大学的校徽；他们还在纳米尺度

上，刻蚀出林肯宣言，每个字母的线条粗细只有 1 纳米。

这一纳米级的细线加工技术，对微电子技术将带来革命性的影响。目前微电子技术中最细的刻线为几分之一微米，一旦纳米级的加工技术实现，电路的刻线可小到千分之一微米，则大规模集成电路的集成度，在似乎已达极限的情况下，还可提高一大步。此外，用纳米技术排布原子的能力，还可以构成高密度的数据储存器件，其储存密度要比目前的磁盘高出 1 亿倍！人们还可以利用纳米技术直接用原子和分子制造出新的信息处理材料，制成目前科学家所期望的光芯片和生物芯片，为真正的智能计算机的问世提供必要条件。由此可见，信息技术是纳米技术的最先受益者。

IBM 公司的一位首席科学家这样预言：“正像 20 世纪 70 年代微电子技术产生了信息革命一样，纳米技术将成为下一个信息时代的核心。”