納米技術(shù)的研究已經(jīng)到了需要標(biāo)準(zhǔn)的時候 (2005-06-21)
發(fā)布時間:2007-12-04
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國際電工委員會(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畹奈磥恚矬w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)。有人說這個領(lǐng)域開始于在瑞士蘇黎士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,還有德國的艾斯特?拉斯卡,他開發(fā)出了電子顯微鏡,這些強(qiáng)大的工具使得科學(xué)家能夠看得見單個的原子?!爸灰隳芸吹侥闼伎嫉奈矬w,你就能安排它。”技術(shù)顧問小組成員德國的赫因茲?希格斯說。
希格斯正在從事計算機(jī)、汽車配件、太空、醫(yī)藥技術(shù)和生物學(xué)領(lǐng)域的納米技術(shù)的研究與開發(fā),他還是“第六屆框架計劃”的兩名德國代表之一,這個項目向從事這項研究的25個國家的科學(xué)家提供來自歐盟的財政支持。
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。專家們說,隨著這項技術(shù)在這么多領(lǐng)域的應(yīng)用,現(xiàn)在是開始標(biāo)準(zhǔn)化工作的時候了,“我們必須很早就發(fā)現(xiàn)什么是重要的,什么不是重要的,而不能等待直到問題出現(xiàn)?!?
從汽車油漆到癌癥治療
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發(fā)產(chǎn)品的每一個可以想象的用途提供了基礎(chǔ)。例如,IBM正在開發(fā)“千足蟲TM存儲技術(shù)”。它使用一個多于4000端的數(shù)列把37納米的信息寫在一個超薄聚合體的表面,像記憶擴(kuò)張模塊一樣被包裹起來插入計算機(jī)的USB端口。希格斯評論說:“這些小的USB數(shù)據(jù)傳送器能夠?qū)?000G字節(jié)(的儲存能力)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,可以用來做防水的建筑瓦片和墻壁,或用來做防食品污染的織物,納米技術(shù)可以通過提供一個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??茖W(xué)家正在研究把這種技術(shù)用于癌癥治療,通過尖端的化學(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,但也存在一個問題: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在這個領(lǐng)域的工作已經(jīng)在進(jìn)行了。2004年10月18日在韓國漢城舉行的會議上,標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會討論了IEC可以開始為這個領(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)對小公司來說尤其重要,因?yàn)榇蠊竞椭行凸境30阎圃烊蝿?wù)交給小公司,“這對大公司和小公司都很重要,這樣他們才能一起成長。”希格斯評論道。
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,例如磁盤驅(qū)動器技術(shù),“每6周你就可以買一個新的磁盤驅(qū)動器,納米技術(shù)在這個領(lǐng)域也將有一個很短的開發(fā)周期,所以,不同學(xué)科的人有機(jī)會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),如果你沒有明確的方向,你就沒有機(jī)會最優(yōu)化?!毕8袼拐f。
標(biāo)準(zhǔn)的框架
許多權(quán)威人士預(yù)測,21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)增長將由納米技術(shù)來驅(qū)動,如果納米技術(shù)的成分如納米材料、納米結(jié)構(gòu)作為一種公開的模塊在市場上提供,這種驅(qū)動力量就更強(qiáng)大。標(biāo)準(zhǔn)化是納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中建立模塊結(jié)構(gòu)不可缺少的。
日本專家說,有兩種方法對納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化來說是很重要的,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)該從兩個方面推進(jìn),主要通過現(xiàn)有機(jī)構(gòu)進(jìn)行自上而下的工作,同時通過新建的機(jī)構(gòu)進(jìn)行自下而上的工作。
未來的模式
隨著技術(shù)的進(jìn)步,科學(xué)家需要與這個領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展和理解這個科學(xué)領(lǐng)域本身保持同步。自1997年來,這個領(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,開放的資格中心把希望作為一個團(tuán)隊工作的科學(xué)家集合在一起,幫助組織研究,在長期的運(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。
希格斯說,這項技術(shù)是非常復(fù)雜的,也是非常簡單的,因?yàn)檫@么多學(xué)科參與進(jìn)來了,這意味著來自不同領(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%的財政援助。他說:“那將是很理想的,因?yàn)槟窃谫Y金上足夠把人們集合起來了。1加1不等于2,可能是3,如果你做得對的話?!?
希格斯說:“納米技術(shù)可能是我們在西方世界尋求的支柱之一,它是我們在政治上、經(jīng)濟(jì)上和社會上如何生存的方式。”