納米技術(shù)的研究已經(jīng)到了需要標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候 (2005-06-21)
發(fā)布時(shí)間:2007-12-04
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國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)最近出版的《電子技術(shù)》雜志第六期,發(fā)表署名文章,題目為《納米技術(shù)承載著巨大的期望》。文章討論了納米技術(shù)及與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。摘譯如下:
在全世界的實(shí)驗(yàn)室里,數(shù)千名科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)極小的產(chǎn)品,他們的工作將改造科技和我們?nèi)粘I畹奈磥?lái),物體的刻度是微小的,但納米技術(shù)的科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和政治影響卻是巨大的,這些新技術(shù)將需要新的標(biāo)準(zhǔn)和思考標(biāo)準(zhǔn)的一些新方法。
納米技術(shù)界聚集了許多學(xué)科的科學(xué)家:物理學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)。有人說(shuō)這個(gè)領(lǐng)域開(kāi)始于在瑞士蘇黎士IBM工作室的物理學(xué)家亨里奇?羅勒和魯思卡?比尼格的一項(xiàng)發(fā)明,即掃描式隧道效應(yīng)顯微鏡的發(fā)明。為此他們雙雙獲得了1986年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),還有德國(guó)的艾斯特?拉斯卡,他開(kāi)發(fā)出了電子顯微鏡,這些強(qiáng)大的工具使得科學(xué)家能夠看得見(jiàn)單個(gè)的原子?!爸灰隳芸吹侥闼伎嫉奈矬w,你就能安排它?!奔夹g(shù)顧問(wèn)小組成員德國(guó)的赫因茲?希格斯說(shuō)。
希格斯正在從事計(jì)算機(jī)、汽車(chē)配件、太空、醫(yī)藥技術(shù)和生物學(xué)領(lǐng)域的納米技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),他還是“第六屆框架計(jì)劃”的兩名德國(guó)代表之一,這個(gè)項(xiàng)目向從事這項(xiàng)研究的25個(gè)國(guó)家的科學(xué)家提供來(lái)自歐盟的財(cái)政支持。
由于納米技術(shù)跨越了太多的學(xué)科,標(biāo)準(zhǔn)將不得不包含這些領(lǐng)域。專(zhuān)家們說(shuō),隨著這項(xiàng)技術(shù)在這么多領(lǐng)域的應(yīng)用,現(xiàn)在是開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化工作的時(shí)候了,“我們必須很早就發(fā)現(xiàn)什么是重要的,什么不是重要的,而不能等待直到問(wèn)題出現(xiàn)?!?
從汽車(chē)油漆到癌癥治療
大多數(shù)納米科學(xué)都使用超小粒子的粉末,其中在3納米范圍內(nèi)的表面特性是新技術(shù)中的關(guān)鍵成分。粒子越小,與其體積有關(guān)的表面面積就越重要,因此,這些微小粒子的表面特性為開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的每一個(gè)可以想象的用途提供了基礎(chǔ)。例如,IBM正在開(kāi)發(fā)“千足蟲(chóng)TM存儲(chǔ)技術(shù)”。它使用一個(gè)多于4000端的數(shù)列把37納米的信息寫(xiě)在一個(gè)超薄聚合體的表面,像記憶擴(kuò)張模塊一樣被包裹起來(lái)插入計(jì)算機(jī)的USB端口。希格斯評(píng)論說(shuō):“這些小的USB數(shù)據(jù)傳送器能夠?qū)?000G字節(jié)(的儲(chǔ)存能力)存在以后的5年里?!?
納米粒子的表面修改可以產(chǎn)生幾乎意想不到的一系列產(chǎn)品。例如,表面修改可以防水,可以用來(lái)做防水的建筑瓦片和墻壁,或用來(lái)做防食品污染的織物,納米技術(shù)可以通過(guò)提供一個(gè)阻礙熱度傳播的屏障使建筑材料防火,納米薄膜眼鏡防灰塵,薄膜可以用來(lái)做防止牙洞的牙齒膠粘劑,納米粉末可以添加到面霜中而增加抗紫外線功能,或添加到一種多功能聚合體中用于船舶制造業(yè),納米聚合體用于汽車(chē)油漆中可以形成一種有光澤的、持久的表層。
在納米制作領(lǐng)域,控制表面修改可以使特殊的分子附著在固態(tài)的表面上。科學(xué)家正在研究把這種技術(shù)用于癌癥治療,通過(guò)尖端的化學(xué)工程把極小的粒子帶到癌細(xì)胞中。
納米技術(shù)的確令人著迷,但也存在一個(gè)問(wèn)題:它是安全的嗎?納米粒子小到可以被人吸入,因而存在著毒性對(duì)健康的威脅。
納米技術(shù)的安全性是標(biāo)準(zhǔn)能夠保證總體質(zhì)量的許多基本范圍之一,IEC在這個(gè)領(lǐng)域的工作已經(jīng)在進(jìn)行了。2004年10月18日在韓國(guó)漢城舉行的會(huì)議上,標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)討論了IEC可以開(kāi)始為這個(gè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)做準(zhǔn)備的方法。
希格斯認(rèn)為納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)小公司來(lái)說(shuō)尤其重要,因?yàn)榇蠊竞椭行凸境30阎圃烊蝿?wù)交給小公司,“這對(duì)大公司和小公司都很重要,這樣他們才能一起成長(zhǎng)?!毕8袼乖u(píng)論道。
納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在短周期的技術(shù)中也將是很重要的,例如磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器技術(shù),“每6周你就可以買(mǎi)一個(gè)新的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器,納米技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域也將有一個(gè)很短的開(kāi)發(fā)周期,所以,不同學(xué)科的人有機(jī)會(huì)一起工作是很重要的,但這樣做的前提是有一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn),如果你沒(méi)有明確的方向,你就沒(méi)有機(jī)會(huì)最優(yōu)化?!毕8袼拐f(shuō)。
標(biāo)準(zhǔn)的框架
許多權(quán)威人士預(yù)測(cè),21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)將由納米技術(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng),如果納米技術(shù)的成分如納米材料、納米結(jié)構(gòu)作為一種公開(kāi)的模塊在市場(chǎng)上提供,這種驅(qū)動(dòng)力量就更強(qiáng)大。標(biāo)準(zhǔn)化是納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中建立模塊結(jié)構(gòu)不可缺少的。
日本專(zhuān)家說(shuō),有兩種方法對(duì)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化來(lái)說(shuō)是很重要的,第一種是自上而下的方法,它旨在以納米技術(shù)取代傳統(tǒng)技術(shù),期望一種“進(jìn)化的”發(fā)展;第二種方法是自下而上的方法,它旨在通過(guò)納米技術(shù)創(chuàng)造“革命性的”新功能。標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)該從兩個(gè)方面推進(jìn),主要通過(guò)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)進(jìn)行自上而下的工作,同時(shí)通過(guò)新建的機(jī)構(gòu)進(jìn)行自下而上的工作。
未來(lái)的模式
隨著技術(shù)的進(jìn)步,科學(xué)家需要與這個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展和理解這個(gè)科學(xué)領(lǐng)域本身保持同步。自1997年來(lái),這個(gè)領(lǐng)域的研究人員之間的協(xié)調(diào)、協(xié)作和交流在歐洲增強(qiáng)了。例如在德國(guó),開(kāi)放的資格中心把希望作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)工作的科學(xué)家集合在一起,幫助組織研究,在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)中,這種合作模式為西方世界和亞洲的科學(xué)家創(chuàng)造了一種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成功的協(xié)作優(yōu)勢(shì)。
希格斯說(shuō),這項(xiàng)技術(shù)是非常復(fù)雜的,也是非常簡(jiǎn)單的,因?yàn)檫@么多學(xué)科參與進(jìn)來(lái)了,這意味著來(lái)自不同領(lǐng)域的科學(xué)家使用現(xiàn)有的基本科學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)在一起工作并相互交流,具體而詳細(xì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也將受益于這種跨學(xué)科間的交流。為了進(jìn)一步支持標(biāo)準(zhǔn)化的努力,希格斯希望政府提供30%~50%的財(cái)政援助。他說(shuō):“那將是很理想的,因?yàn)槟窃谫Y金上足夠把人們集合起來(lái)了。1加1不等于2,可能是3,如果你做得對(duì)的話?!?
希格斯說(shuō):“納米技術(shù)可能是我們?cè)谖鞣绞澜鐚で蟮闹е?,它是我們?cè)谡紊稀⒔?jīng)濟(jì)上和社會(huì)上如何生存的方式?!?