㈠ 為什麼選擇矽片做做晶元它的信息存儲原理是什麼
硅材料具有耐高溫和抗輻射性能較好，特別適宜製作大功率器件的特性而成為應用最多的一種半導體材料，集成電路半導體器件大多數是用硅材料製造的。硅在室溫的化學性質很穩定,且現在的矽片加工工藝,很容易制備大尺寸平整度在納米級水平的矽片,使得該方法有望用於信息存儲技術。
單晶硅：熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。單晶硅具有準金屬的物理性質，有較弱的導電性，其電導率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導電性。
超純的單晶硅是本徵半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導電的程度，而形成p型硅半導體；如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高導電程度，形成n型硅半導體。
(1)納米晶元存儲原理擴展閱讀：
硅有明顯的非金屬特性，可以溶於鹼金屬氫氧化物溶液中，產生（偏）硅酸鹽和氫氣。
硅原子位於元素周期表第IV主族，它的原子序數為Z=14，核外有14個電子。電子在原子核外，按能級由低硅原子到高，由里到外，層層環繞，這稱為電子的殼層結構。硅原子的核外電子第一層有2個電子，第二層有8個電子，達到穩定態。
最外層有4個電子即為價電子，它對硅原子的導電性等方面起著主導作用。
正因為硅原子有如此結構，所以有其一些特殊的性質：最外層的4個價電子讓硅原子處於亞穩定結構，這些價電子使硅原子相互之間以共價鍵結合，由於共價鍵比較結實，硅具有較高的熔點和密度；
化學性質比較穩定，常溫下很難與其他物質（除氟化氫和鹼液以外）發生反應；硅晶體中沒有明顯的自由電子，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。
㈡ 有關於納米的知識
什麼是納米？
納米是尺寸或大小的度量單位,是一米的十億分之一（千米→米→厘米→毫米→微米→納米）, 4倍原子大小，萬分之一頭發粗細。納米技術是是指製造體積不超過數百個納米的物體，其寬度相當於幾十個原子聚集在一起。
納米科技及其研究內容
納米科學技術是研究在千萬分之一米(10-8)到億分之一米(10-9米)內，原子、分子和其它類型物質的運動和變化的學問；同時在這一尺度范圍內對原子、分子進行操縱和加工又被稱為納米技術。 用掃描隧道顯微鏡的針尖將 原子一個個地排列成漢字， 漢字的大小隻有幾個納米。納米科技的研究內容包括： 創造和制備優異性能的納米材料，設計、制備各種納米器件和裝置，探測和分析納米區域的性質和現象 。
納米科技研究目標和可能的應用
材料和制備：更輕、更強和可設計；長壽命和低維修費；以新原理和新結構在納米層次上構築特定性質的材料或自然界不存在的材料；生物材料和仿生材料；材料破壞過程中納米級損傷的診斷和修復；
微電子和計算機技術：2010年實現線條為100nm的晶元，納米技術的目標為：納米結構的微處理器，效率提高一百萬倍；10倍帶寬的高頻網路系統；兆兆比特的存儲器（提高1000倍）；集成納米感測器系統；
醫學與健康 快速、高效的基因團測序和基因診斷和基因治療技術；用葯的新方法和葯物「導彈」技術；耐用的人體友好的人工組織和器官；復明和復聰器件；疾病早期診斷的納米感測器系統
航天和航空 低能耗、抗輻照、高性能計算機；微型航天器用納米測試、控制和電子設備；抗熱障、耐磨損的納米結構塗層材料
環境和能源 發展綠色能源和環境處理技術，減少污染和恢復被破壞的環境； 孔徑為1nm的納孔材料作為催化劑的載體；MCM-41有序納孔材料（孔徑10-100nm）用來祛除污物；納米顆粒修飾的高分子材料
生物技術和農業 在納米尺度上，按照預定的大小、對稱性和排列來制備具有生物活性的蛋白質、核糖、核酸等。在納米材料和器件中植入生物材料產生具有生物功能和其他功能的綜合性能。，生物仿生化學葯品和生物可降解材料，動植物的基因改善和治療，測定DNA的基因晶元等。
納 米 技 術 簡 介
納米(nanometer):長度單位的一種，1納米=10-9米，即十億分之一米。大約相當於頭發粗細的八萬分之一。「nanometer「"源自拉丁文，意思是"矮小"。納米的確微乎其微，然而納米構建的世界卻是神奇而宏大的。21世紀，信息科學技術、生命科學技術和納米科學技術是科學技術發展的主流。人們普遍認為，納米技術是信息和生命科學技術能夠進一步發展的共同基礎。納米技術所帶動的技術革命及其對人類的影響，遠遠超過電子技術。
納米技術：於細微之處顯神奇
納米技術是在納米尺度內，通過對物質反應、傳輸和轉變的控制來實現創造新的材料、器件和充分利用它們的特殊的性能，並且探索在納米尺度內物質運動的新現象和新規律。由於納米正好處於原子、分子為代表的微觀世界和以人類活動空間為代表的宏觀世界的中間地帶，被稱為納米世界，也是物理、化學、材料科學、生命科學以及信息科學發展的新領地。納米材料中包含了若干個原子、分子，使得人們可以在原子層面上進行材料和器件的設計和制備。幾十個原子、分子或成千個原子、分子"組合"在一起時，表現出既不同於單個原子、分子的性質，也不同於大塊物體的性質，這種"組合"被稱為"超分子"或"人工分子"。"超分子"的性質，如它的熔點、磁性、電容性、導電性、發光性和顏色及水溶性都有重大變化。當"超分子"繼續長大或以通常的方式聚集成大塊材料時，奇特的性質又會失去。通俗來說，納米材料一方面可以被當作一種"超分子"，充分地展現出量子效應；而另一方面它也可以被當作一種非常小的"宏觀物質"，以至於表現出前所未有的特性。同時， 許多化學和生物反應的過程也發生在納米尺度的層面上，因此探測納米尺度內物理、化學和生物性質的變化，將加深對生命科學的理解。對由數量不多的電子、原子或分子組成的體系中新規律的認識和如何操縱或組合他們，是當今納米科學技術的主要問題之一。當前納米技術的研究和應用主要在材料和制備、微電子和計算機技術、醫學與健康、航天和航空、環境和能源、生物技術和農業等方面。
納米材料:材料科學領域的前沿
納米科技發展中，納米材料是它的前導，因為納米材料集中體現了小尺寸、復雜結構、高集成度和強相互作用以及高比表面積等現代科學技術發展的特點，其中最應該指出的是納米材料是將量子力學效應工程化或技術化的最好場合之一，可能會產生全新的物理、化學現象。現在可以用物理、化學及生物學的方法制備出只包含幾百個或兒千個原子、分子的 "顆粒"。這些"顆粒"的尺寸只有幾個納米，它們很容易與外界的氣體、流體甚至固體的原子發生反應，也就是說十分活潑。實驗上發現如果將金屬銅或鋁做成幾個納米的顆粒，一遇到空氣就會燃燒，發生爆炸。有人認為用納米顆粒的粉體做成火箭的固體燃料將會有更大的推力。另外，用納米金屬顆粒粉體做催化劑，可加快化學反應過程，大大地提高化工合成的產率。
如果把金屬納米材料顆粒粉體製成塊狀金屬材料，它會變得十分結實，強度比普通金屬高十幾倍，同時又可以像橡膠一樣富於彈性。人們幻想有一天會使用這樣的納米鋼材或納米鋁材製造出汽車、飛機或輪船，使它們的重量減少到原來的1/10。不僅如此，汽車或飛機的發動機由具有塑性的納米陶瓷材料製成，可在更高的溫度下運作，汽車跑得更快，飛機飛得更高。
氧化物納米顆粒最大的本領是在電場作用下或在光的照射下迅速改變顏色。平常人們戴的變色鏡變色的速度較慢，用納米材料做成的變色鏡就不一樣了，變色速度很快，用它做士兵的防護激光鏡是再好不過了。用納米氧化物材料做成廣告板，在電、光的作用下會變得更加絢麗多彩。
半導體納米材料的最大用處是可以發出各種顏色的光，可以做成超小型激光的光源。它還可以吸收太陽光中的光能，把它們直接變成電能，這種技術一旦實現，太陽能汽車、太陽能住宅就會成為現實。利用特種半導體納米材料使海水淡化已得到應用；半導體納米材料做成的各種感測器，可靈敏地檢測溫度、濕度和大氣成分的變化，這在汽車尾氣和大氣環境保護士已得到應用。
目前科學家正在致力於研究的碳納米管材料，是一種非常獨特的材料。它是石墨中一層或若干層碳原子捲曲而成的籠狀"纖維"，內部是空的，外部直徑只有幾到幾十個納米。這種材料的密度是鋼的1/6，而強度卻是鋼的l00倍。用這樣輕而柔軟，又非常結實的材料做防彈背心是最好不過的。如果用碳納米管作繩索，是惟一可以從月球上掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索，如果用它做成地球月球乘人的電梯，人們到月球定居就很容易了。納米管的細尖極易發射電子，用於做電子槍，可以做成幾厘米厚的壁掛式電視屏，這是電視製造業新的方向。
利用納米技術還可以以新原理和新結構在納米層次上構築特定性質的材料或自然界不存在的材料，製作生物材料和仿生材料，並能在材料破壞過程中進行納米級損傷的診斷和修復。
納米器件：給信息技術帶來革命
納米科技的另一主要研究領域是設計、制備新型納米結構和納米器件。就像30年前，微電子器件取代真空電子管器件給信息技術帶來革命一樣，納米結構將再次給信息技術帶來革命。
把自由運動的電子囚禁在一個小的納米顆粒內，或者在一根非常細的短金屬線內，線的寬度只有幾個納米，會發生十分奇妙的事情。由於顆粒內的電子運動受到限制，原來可以在費米動量以下連續具有任意動量的電子狀態，變成只能具有某動量值，也就是電子動量或能量被量子化了。自由電子能量量子化的最直接的結果表現在：當在金屬顆粒的兩端加上合適電壓，金屬顆粒導電；而電壓不合適時，金屬顆粒不導電。這樣一來，原來在宏觀世界內奉為經典的歐姆定律在納米世界內就不再成立了。還有一種奇怪的現象，當金屬顆粒具有了負電性，它的庫侖力足以排斥下一個電子從外電路進入金屬顆粒內，從而切斷了電流的連續性。這使得人們想到是否可以發展用一個電子來控制的電子器件，即所謂單電子器件。單電子器件的尺寸很小，把它們集成起來做成電腦晶元，電腦的容量和計算速度不知要提高多少倍。然而，事情可不是人們想像的那麼簡單。實際上，被囚禁的電子可不那麼"老實"，按照量子力學的規律，有時它可以穿過"監獄"的"牆壁"逃逸出來，這會使晶元的動作不可控制，同時還需要新的設計使單電子器件變成集成電路。所以盡管電子器件已經在實驗室里得以實現，但是真要用在工業上還需要時間。
被囚禁在小尺寸內的電子的另一種貢獻，是會使材料發出強的光。"量子點列激光器"或"級聯激光器"的尺寸極小，但發光的強度很高，用很低的電壓就可以驅動它們發生藍光或綠光，用來讀寫光碟可使光碟的存貯密度提高幾倍。如果用"囚禁"原子的小顆粒量子點來存貯數據，製成量子磁碟，存貯度可提高成千上萬倍，會給信息存貯的技術帶來一場革命。
納米加工：有待人類顯身手
為了研究納米科學和應用納米科學的研究成果，首先要能按照人們的意願在納米尺度的世界中自由地剪裁、安排材料，這一技術被稱為納米加工技術。實際上，一方面納米加工技術是納米材料的重要基礎，另一方面納米加工技術中包含了許多人們尚未認識清楚的納米科學問題。比如說，在一個粗細為幾納米的孔或線里，原子的擴散就與宏觀世界裡的擴散大不一樣。一般而言，原子運動的自由程為幾個微米，在此長度上，原子發生碰撞，進行熱擴散器壁的作用可忽略不計，可在納米孔或線內，原子的擴散主要是靠與孔壁的碰撞來完成的。再舉一個例子，一般認為物體之間相互運動時的摩擦力主要來源於物體表面的不平整性，即物體表面越光滑，它們之間的摩擦力越小。而納米材料表面越小，相互之間距離很近，以至於兩塊材料表面上的原子會發生化學鍵合而產生對相互運動的阻力。因此，在納米世界裡，所有的加工都必須在原子尺寸的層面上考慮。納米加工技術可以使不同材質的材料集成在一起，它具有晶元的功能，又可以探測到電磁波、光波(包括可見光、紅外線、紫外線等)信號，同時還能完成電腦的命令。如果將這一集成器件安裝在衛星上，可以使衛星的重量大大地減小，更容易發射，成本也更低。當前人們已經在考慮用"小鳥"衛星部分地代替現有的衛星系統。
㈢ 硅晶元存儲數據的原理是什麼
硅晶元存儲數據的原理是sram裡面的單位是若干個開關組成一個觸發器，形成可以穩定存儲0, 1信號，同時可以通過時序和輸入信號改變存儲的值。dram,主要是根據電容上的電量，電量大時，電壓高表示1反之表示0晶元就是有大量的這些單元組成的，所以能存儲數據。
硅材料具有耐高溫和抗輻射性能較好，特別適宜製作大功率器件的特性而成為應用最多的一種半導體材料，集成電路半導體器件大多數是用硅材料製造的。硅在室溫的化學性質很穩定，且現在的矽片加工工藝，很容易制備大尺寸平整度在納米級水平的矽片，使得該方法有望用於信息存儲技術。
相關資料
單晶硅：熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。單晶硅具有準金屬的物理性質，有較弱的導電性，其電導率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導電性。
超純的單晶硅是本徵半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導電的程度，而形成p型硅半導體；如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高導電程度，形成n型硅半導體。
以上內容參考：網路-硅晶片
㈣ 關於納米的知識
什麼是納米？
納米是尺寸或大小的度量單位,是一米的十億分之一（千米→米→厘米→毫米→微米→納米）, 4倍原子大小，萬分之一頭發粗細。納米技術是是指製造體積不超過數百個納米的物體，其寬度相當於幾十個原子聚集在一起。
納米科技及其研究內容
納米科學技術是研究在千萬分之一米(10-8)到億分之一米(10-9米)內，原子、分子和其它類型物質的運動和變化的學問；同時在這一尺度范圍內對原子、分子進行操縱和加工又被稱為納米技術。 用掃描隧道顯微鏡的針尖將 原子一個個地排列成漢字， 漢字的大小隻有幾個納米。納米科技的研究內容包括： 創造和制備優異性能的納米材料，設計、制備各種納米器件和裝置，探測和分析納米區域的性質和現象 。
納米科技研究目標和可能的應用
材料和制備：更輕、更強和可設計；長壽命和低維修費；以新原理和新結構在納米層次上構築特定性質的材料或自然界不存在的材料；生物材料和仿生材料；材料破壞過程中納米級損傷的診斷和修復；
微電子和計算機技術：2010年實現線條為100nm的晶元，納米技術的目標為：納米結構的微處理器，效率提高一百萬倍；10倍帶寬的高頻網路系統；兆兆比特的存儲器（提高1000倍）；集成納米感測器系統；
醫學與健康 快速、高效的基因團測序和基因診斷和基因治療技術；用葯的新方法和葯物'導彈'技術；耐用的人體友好的人工組織和器官；復明和復聰器件；疾病早期診斷的納米感測器系統
航天和航空 低能耗、抗輻照、高性能計算機；微型航天器用納米測試、控制和電子設備；抗熱障、耐磨損的納米結構塗層材料
環境和能源 發展綠色能源和環境處理技術，減少污染和恢復被破壞的環境； 孔徑為1nm的納孔材料作為催化劑的載體；MCM-41有序納孔材料（孔徑10-100nm）用來祛除污物；納米顆粒修飾的高分子材料
生物技術和農業 在納米尺度上，按照預定的大小、對稱性和排列來制備具有生物活性的蛋白質、核糖、核酸等。在納米材料和器件中植入生物材料產生具有生物功能和其他功能的綜合性能。，生物仿生化學葯品和生物可降解材料，動植物的基因改善和治療，測定DNA的基因晶元等。
㈤ 晶元納米光刻機是怎麼工作的，原理是怎樣的呢
它的工作原理其實就是按照物理來工作的原理，其實就是有機械力的推動，然後有一些獨立可以促進他們的復刻，然後再進行運轉
㈥ cpu的60納米工藝是指什麼其中什麼是60納米的
CUP納米工藝是講兩晶體間的距離.距離越小就代表CUP做的越小當然是同一種型號啦...但是越小發熱越大...
什麼是納米科技？
納米科學技術是研究在千萬分之一米(10-8)到億分之一米(10-9米)內，原子、分子和其它類型物質的運動和變化的學問；同時在這一尺度范圍內對原子、分子進行操縱和加工又被稱為納米技術。
納米科技的研究內容
創造和制備優異性能的納米材料
設計、制備各種納米器件和裝置
探測和分析納米區域的性質和現象
用掃描隧道顯微鏡的針尖將原子
一個個地排列成漢字，漢字的大小隻有幾個納米。
什麼是納米？
納米是尺寸或大小的度量單位：
千米（103 ）→米→厘米→毫米→微米→納米（ 10-9）
4倍原子大小，萬分之一頭發粗細
納米科技研究什麼問題？
生物科學技術、信息科學技術、納米科學技術是下一世紀內科學技術發展的主流。生物科學技術中對基因的認識，產生了轉基因生物技術，可以治療頑症，也可以創造出自然界不存在的生物；信息科學技術使人們可以坐在家中便知天下大事，網際網路幾乎可以改變人們的生活方式。
納米科學是研究在千萬分之一米(10-8)到億分之一米(10-9米)內，原子、分子和其它類型物質的運動和變化的學問；同時在這一尺度范圍內對原子、分子進行操縱和加工又被稱為納米技術。
還原論：把物質的運動都還原到原子、分子這一層面上。原子論和量子力學取得了巨大的成功。有機合成；分子生物學；轉基因食品、克隆羊；原子光譜和激光；固體電子論和IC；幾何光學到光纖通訊。
宏觀世界上經典物理、化學、力學的巨大成就：計算機和網路、宇宙飛船、飛機、汽車、機器人等改變了人們的生活方式
科學技術有認識上的盲區或人類知識大廈上的裂縫。裂縫的一邊是以原子、分子為主體的微觀世界，另一岸是人類活動的宏觀世界。兩個世界之間不是直接而簡單的聯結，存在一個過渡區--納米世界。
例：分子合成 ≤1.5nm, →活體
微電子技術在0.2μm,
顯微外科只能連接大、小、微血管
≤ PM10和PM1.5的微粒
50年代，錢老「物理力學」是企圖連接兩個世界的前驅工作之一
幾十個原子、分子或成千個原子、分子「組合」在一起時，表現出既不同於單個原子、分子的性質，也不同於大塊物體的性質。這種「組合」被稱為「超分子」或「人工分子」。「超分子」性質，如熔點、磁性、電容性、導電性、發光性和染、顏色及水溶性有重大變化。當「超分子」繼續長大或以通常的方式聚集成大塊材料時，奇特的性質又會失去，像真是一些長不大的孩子。
在10nm尺度內，由數量不多的電子、原子或分子組成的體系中新規律的認識和如何操縱或組合及探測、應用它們---納米科學技術的主要問題。
原子和分子的微觀世界和宏觀世界的過渡區內的新現象和新規律
探測納米長度內物理、化學生物信息的新原理和新方法
新概念和新理論：強關聯、強場、快過程、少粒子的量子體系
應用
新科學還是老理論的翻版？
歷史悠久的新科學技術
西漢銅鏡和黑漆鼓
徽墨
漆器
圖中顯示用掃描隧道顯微鏡的針尖在銅表面上搬運和操縱48個原子，使它們排成圓形。圓形上原子的某些電子向外傳播，逐漸減小，同時與相內傳播的電子相互干涉形成干涉波。
催化劑材料
感光材料和彩色膠片
含有高嶺土顆粒的輪胎
近十年，計算機和材料設計；探測技術STM、AFM、SNOM；IC和生命科學的推動；制備技術發展；理論的發展高強度和高韌性、可自修復、有智能、可再生→新一代納米材料
為什麼小尺寸會有如此重要的影響？
表面效應
小尺寸效應
量子限域效應
研究目標和可能的應用
材料和制備：更輕、更強和可設計；長壽命和低維修費；以新原理和新結構在納米層次上構築特定性質的材料或自然界不存在的材料；生物材料和仿生材料；材料破壞過程中納米級損傷的診斷和修復；
微電子和計算機技術：2010年實現線條為100nm的晶元，納米技術的目標為：納米結構的微處理器，效率提高一百萬倍；10倍帶寬的高頻網路系統；兆兆比特的存儲器（提高1000倍）；集成納米感測器系統；
醫學與健康：快速、高效的基因團測序和基因診斷和基因治療技術；用葯的新方法和葯物'導彈'技術；耐用的人體友好的人工組織和器官；復明和復聰器件；疾病早期診斷的納米感測器系統
航天和航空：低能耗、抗輻照、高性能計算機；微型航天器用納米測試、控制和電子設備；抗熱障、耐磨損的納米結構塗層材料
環境和能源：發展綠色能源和環境處理技術，減少污染和恢復被破壞的環境；孔徑為1nm的納孔材料作為催化劑的載體；MCM-41有序納孔材料（孔徑10-100nm）用來祛除污物；納米顆粒修飾的高分子材料
生物技術和農業在納米尺度上，按照預定的大小、對稱性和排列來制備具有生物活性的蛋白質、核糖、核酸等。在納米材料和器件中植入生物材料產生具有生物功能和其他功能的綜合性能。，生物仿生化學葯品和生物可降解材料，動植物的基因改善和治療，測定DNA的基因晶元等。
㈦ 納米技術怎樣製作納米晶元
2002年7月份，曾在幾年前宣布摩爾定律死刑的這一定律的創始人戈登·摩爾接受了記者的采訪。不過，這次他表現得很樂觀，他表示：「晶元上晶體管數量每18個月增加二倍的速度雖然目前呈下降趨勢，但隨著納米技術的發展，未來摩爾定律依然會繼續生效。」看來，摩爾本人也把希望放到了納米技術上。下面就讓我們來看看納米技術怎樣製造納米晶元。
我們知道目前的計算機晶元是用半導體材料做的。20世紀可以說是半導體的世紀，也可以說是微電子的世紀，微電子技術是指在半導體單晶材料(目前主要是硅單晶)薄片上，利用微米和亞微米精細結構技術，研製由成千上萬個晶體管和電子元件構成的微縮電子電路(稱為晶元)，並由不同功能的晶元組裝成各種微電子儀器、儀表和計算機。晶元可以看做是集成電路塊。集成電路塊從小規模向大規模發展的歷程，可以看做是一個不斷向微型化發展的過程。20世紀50年代末發展起來的小規模集成電路，集成度(一個晶元包含的元件數)為10個元件；20世紀60年代發展成中規模集成電路，集成度為1000個元件；20世紀70年代又發展了大規模集成電路，集成度達到10萬個元件；20世紀肋年代更發展了特大規模集成電路，集成度超過100萬個元件。1988年，美國國際商用機器公司(1BM)已研製成功存儲容量達64兆的動態隨機存儲器，集成電路的條寬只有0.35微米。目前實驗室研製的新產品為0.25微米，並向0.1微米進軍。到2001年已降到0.1微米，即100納米。這是電子技術史上的第四次重大突破。今天，晶元的集成度已進一步提高到1000萬個元件。集成電路的條寬再縮小，將出現一系列物理效應，從而限制了微電子技術的發展。為了解決這個挑戰，已經提出納米電子學的概念。這一現象說明了：隨著集成電路集成度的提高，晶元中條寬越來越小，因此對製作集成電路的單晶硅材料的質量要求越來越高，哪怕是一粒灰塵也可能毀掉一個甚至幾個晶體管，這也是為什麼摩爾本人幾年前宣判摩爾定律「死刑」的原因。
據有關專家預測，在21世紀，人類將開發出徽處理晶元與活細胞相結合的電腦。這種電腦的核心元件就是納米晶元。晶元是電腦的關鍵器件。生命科學和材料科學的發展，科學家們正在開發生物晶元，包括蛋白質晶元及DNA晶元。
蛋白質晶元，是用蛋白質分子等生物材料，通過特殊的工藝制備成超薄膜組織的積層結構。例如把蛋白質制備成適當濃度的液體，使之在水面展開成單分子層膜，再將其放在石英層上，以同樣方法再制備——層有機薄膜，即可得到80～480納米厚的生物薄膜。這種薄膜由兩種有機物薄膜組成。當一種薄膜受紫外光照射時，電阻上升約40％左右，而用可見光照射時，又恢復原狀。而另一種薄膜則不受可見光影響，但它受到紫外光照射時，電阻便減少6％左右。據介紹，日本三菱電機公司把兩種生物材料組合在一起，製成了可以光控的新型開關器件。這種薄膜為進一步開發生物電子元件奠定了實驗基礎，並創造了良好的條件。
這種蛋白質晶元，體積小、元件密度高，據測每平方厘米，可達1015～1016個，比硅晶元集成電路高上萬倍，表明這種晶元製成的裝置其運行速度要比目前的集成電路快得多。由於這種晶元是由蛋白質分子組成的，在一定程度上具有自我修復能力，即成為一部活體機器，因此可以直接與生物體結合，如與大腦、神經系統有機地連接起來，可以擴展腦的延伸。有人設想，將蛋白質晶元植入大腦，將會出現奇跡。如視覺先天缺陷或後天損傷可以得到修復，使之重現光明等。
雖然目前生產與裝配上述分子元件還處於探索階段，而且天然蛋白質等生物材料不能直接成為分子元件，必須在分子水平上進行加工處理，這有很大難度，但前途是光明的。據介紹，日本已制定了開發生物晶元的10年計劃，政府計劃投入100億日元做各項研究。世界上一些大公司，如日立、夏普等都看好生物晶元的前景，十分重視這項研究工作。
人的大腦約有140億個神經細胞，掌管著思維、感覺及全身的活動。雖然電腦已面世多年；但其精細程度和人腦相比，仍然差一大截。為了使電腦早日具有人腦的功能和效率，科學家近年致力研究開發人工智慧電腦，並已取得不少進展。人工智慧電腦是以生物晶元為基礎的。生物晶元有多種，血紅蛋白集成電路就是新型的生物晶元之一。
美國生物化學家詹姆士·麥克阿瑟，首先構想把生物技術與電子技術結合起來。他根據電腦的二進制工作原理，發現血紅蛋白也具有類似「開」和「關」的雙穩態特性。當改變血紅蛋白攜帶的電荷時，它會出現上述兩種變化，這就有可能利用生物的血紅蛋白構成像硅電子電路那樣的邏輯電路。麥克阿瑟首先利用生物工程的重組DNA技術，製成了血紅蛋白「生物集成電路」，使研製「人造腦袋」取得了突破性進展。此後，生物集成電路的研究便逐步展開。美國科學家在硅晶片上重組活細胞組織獲得成功。它具有硅晶片的強度，又有生物分子活細胞那樣的靈活和智能。德國科學家所研製成的聚賴氨酸立體生物晶片，在1立方毫米晶片上可含100億個數據點，運算速度更達到10皮秒(一千億分之一秒)，比現有的電腦快近100萬倍。
DNA晶元又稱基因晶元，DNA是人類的生命遺傳物質脫氧核糖核酸的簡稱。因為DNA分子鏈是以ATGC(A-T、G-C)為配對原則的，它採用一種叫做「在位組合合成化學」和微電子晶元的光刻技術或者用其他方法，將大量特定順序的稤NA片段，有序地固化在玻璃或者矽片上，從而構成儲存有大量生命信息的DNA晶元。DNA晶元，是近年來在高新科技領域出現的具有時代特徵的重大技術創新。
每一個DNA就是一個微處理器。DNA計算速度是超高速的，理論上計算，它的運算速度每小時可達1015次數，是硅晶元運算速度的1000倍。而且，DNA的存儲量是很大的，每克DNA可以儲存上億個光碟的信息。不過，目前的主要難點是解決DNA的數據輸出問題。
DNA晶元有可能將人類的全部約8萬個基因集約化地固定在1平方厘米的晶元上。在與待測樣品的DNA配對後，DNA晶元即可檢測出大量相應的生命信息。例如尋找基因與癌症、傳染病、常見病和遺傳疾病的關系，進一步研究相應葯物。目前已知有6000多種遺傳病與基因相關，還有環境對人體的影響，例如花粉過敏和對環境污染的反應等都與基因有關。已知有200多個與環境影響相關的基因，對這些基因的全面監測，對生態、環境控制及人類健康均有重要意義。
DNA晶元技術既是人類基因組研究的重要應用課題，又是功能基因研究的嶄新手段。例如單核苷酸的多態性，是非常重要的生命現象，科學家認為，人體的多樣性和個性取決於基因的差異，正是這種單核苷酸多態性的表現，如人的體形、長相與500多個基因相關。通過DNA晶元，原則上可以斷定人的特徵，甚至臉形、長相、外貌特點，生長發育差異等。
「晶元巨人」英特爾公司於2000年12月公布，英特爾公司用最新納米技術研製成功30納米晶體管晶元。這一突破將使電腦晶元速度在今後5～10年內提高到2000年的10倍，同時使硅晶元技術向物理極限更近一步。新型晶元的運算速度已達目前運算速度最快晶元的7倍。它能在子彈飛行30厘米的時間內運算2000萬次，或在子彈飛行25毫米的時間內運算200萬次。晶體管門是計算機晶元進行運算的開關，新晶元是以3個原子厚度的晶體管「門」為基礎，比目前計算機使用的180納米晶體管薄很多。要製造這種晶元的障礙是控制它產生的熱量。晶元的運行速度越快，產生的熱量就越多。過多的熱量會使製造計算機晶元所用的材料受到損壞。英特爾公司經過了長期的研究，解決了這一問題。這種原子級晶體管是用新的化學合成物製成的，這種新材料可以使晶元在運行時溫度不會過高。這種晶元的出現將為研製模擬以人的方式，可以和人進行交流的電腦創造條件。英特爾公司說，他們開發出的這種迄今世界上最小最快的晶體管，厚度僅為30納米。這將使英特爾公司可以在未來5～10年內生產出集成有4億個晶體管、運行速度為每秒10億次，工作電壓在1伏以下的新型晶元。而目前市場上出售的速度最快的晶元「奔騰4代」集成了4200萬個晶體管。英特爾公司稱，用這種新處理器製造的產品最早將在2005年以後投放市場。
英特爾公司的一位工程師說：「30納米晶體管的研製成功使我們對硅的物理極限有了新看法。硅也許還可以使用15年，此後會有什麼材料取代硅，那是誰也說不準的事。」他又說：「更小的晶體管意味著更快的速度，而運行速度更快的晶體管是構築高速電腦晶元的核心模塊，電腦晶元則是電腦的『大腦』。」英特爾公司預測，利用30納米晶體管設計出的電腦晶元可以使「萬能翻譯器」成為現實。比如說英語的人到中國旅遊，就可以通過隨身攜帶的翻譯器，將英語實時翻譯成中文，在機場、旅館或商店不會有語言障礙。在安全設施方面，這種晶元可以使警報系統識別人的面孔。此外，將來用幾千元人民幣就可以買一台高速台式電腦，其運算能力可以跟現在價值上千萬元的大型主機媲美。
單位面積上晶體管的個數是電腦晶元集成度的標志，晶體管數量越多，說明集成度越高，而集成度越高，處理速度就越快。30納米晶體管將開始出現在用0.07微米技術產品上，目前英特爾公司使用的是0.18微米技術，而1993年的「奔騰」處理器使用的是0.35微米技術。在晶元上「刻畫」電路，0.07微米技術用的是超紫外線光刻技術，比2001年最先進的深紫外線光刻技術更為先進。如果在紙上畫線，深紫外線光刻使用的是鈍鉛筆，而超紫外線光刻使用的是削尖了的鉛筆。
晶體管越來越小的好處主要有兩方面：一是可以用較低，的成本提高現有產品性能；二是工程師可以設計原來不可能的新產品。這兩個好處正是推動半導體技術發展的動力，因為企業提高了利潤，就有可能在研發上投入更多。看來，納米技術的確可以延長摩爾定律的壽命，這也正是摩爾本人和眾多技術人員把目光放到納米技術之上的原因所在。
㈧ 納米技術對人類的生活有什麼影響
如今納米洗衣機、納米冰箱已經出現在廣告詞中，看來納米真的離我們的生活越來越近了。事實也正是如此，納米科技正在走進我們的生活，同時也將會改變我們的生活。
美國科學家尼爾·萊思說：「納米技術是最可能在未來取得突破的科學和工程領域」。這項技術並不只是向小型化邁進了一步，而是跨入了一個嶄新的微觀世界，在這個世界中物質的運動受量子原理的主宰。
傳統的解釋材料性質的理論，只適用於大於臨界長度100納米的物質。如果一個結構的某個維度小於臨界長度，那麼物質的性質就無法用傳統理論解釋。在20世紀末，世界各國的科學家正試圖在中等級別領域，即單個分子或原子級別到數十萬個分子級別之內，發現新奇的現象。這一基礎理論的研究，對我們今天對納米科學研究的進程起了一定的積極促進作用。
我們知道，構成物質的基本單元是原子，因此，當今的納米科學與技術的研究實際上就是人們在原子層次上認識世界。
早在1993年，中國科學院北京真空物理實驗室的科研人員在顯微鏡下，將一個個原子像下棋那樣自如地操縱著，寫出了「中國」二字標志著中國在國際納米領域開始有一席之地。這僅僅是一次實驗，但人類可以從中發現和看到納米世界存在的奇跡；人類將在新的納米技術領域獲得更多、更大的好處。
科學家對納米級產品應用的前景進行了描述，預計在不久的將來會出現特種新奇的新材料。這些材料將具有多種功能，能夠感知環境變化以及做出相應的反應。納米技術的專家們預計還會出現強度是鋼鐵。10倍的材料，其重量只有紙張的1／10，並具有超導電性，而且透明，熔點更高。
細微之處顯神奇的納米技術將會在我們的生活是有什麼用途呢?事例有很多，例如，碳納米管，其尺寸不到人的頭發直徑的萬分之一，它可用作極細的導線或用於超小型電子器件，將納米技術用於存儲器，可以大大提高電子器件的儲存功能，可以將一個有幾百萬冊書的圖書館的信息放人一個只有糖塊大小的裝置中。
再如，有人把納米稱為「工業味精」，因為把它「撒」入許多傳統材料中，老產品就會重新顯露出嶄新的新面貌。砧板、抹布、瓷磚、地鐵磁卡，這些挺愛干凈的小東西上一旦加入納米微粒，就可以除味殺菌。用「拌」人納米微粒的水泥、混凝土建成樓房，可以吸收降解空氣中的有害物質，鋼筋水泥也能和森林一樣「深呼吸」。現有的硅質晶元將被體積縮小數百倍的納米管元件所替代，而那占據幾個房間的巨型計算機現在可以小到可以隨手放進口袋。
在實際生活中最誘人的莫過於未來的「納米機器人」，它可以進入人體並摧毀各個癌細胞又不損害健康細胞；可以在人體內來回送葯，清掃動脈，修復心臟、大腦和其他器官而不用外科手術。
1999年，美國政府在納米科技的報告中呼籲加快納米科學和工程的基礎研究乙美國總統認為，納米技術對保持美國科學技術和經濟的領先地位非常重要，並建議把聯邦納米技術研究預算增加一倍，即2001年達到4?95億美元。美國國家納米技術計劃的研究工作將會由一個委員會協調，該委員會的成員是來自政府各個研究和開發項目的高級代表。能源部、國防部、商務部、航天局、全國科學基金會和國家衛生研究所將在國家科學和技術委員會的指導下發揮它的重要作用。美國國家納米技術計劃在初期研究的重點，是在分子層次上具有新奇特性並且物理和化學性能有顯著提高的材料。這次計劃的目的，不僅在於提供美國頂尖的儀器、設備，還在於訓練出一批專精於最先進納米科技研究人員。
各國納米技術研究人員感興趣的一些納米技術尖端領域，歸納起來有以下5個方面：
——在納米層次上，電子和原子的交互作用會受到變化因素的影響。這樣，有可能使科學家在不改變材料化學成分的前提下，控制物質的基本特性，比如磁性、蓄電能力和催化能力等。
——在納米層次上，生物系統具有一成套系統的組織，這使科學家能夠把人造組件和裝配系統很輕易地放入細胞中，有可能使人類模擬自然創造出分子機器。
——納米組件具有很大的表面積，這能夠使它們成為理想的催化劑和吸收劑等，並且在釋放電能和向人體細胞施葯方面派上用場。
——利用納米技術製造的材料與一般材料相比，在成分不變的情況下體積會大大縮小而且強度和韌性得到提高。由於納米顆粒非常小，因此表面缺陷是不能夠出現的，另外由於納米顆粒具有很高的表面能量，所以強度會提高。這對製造強度大的復合材料將非常有用。
——與宏觀結構相比，納米結構在各個維度上的數量級都較小，所以互動作用將更快地發生，這將給人們帶來能效更高、性能更好的系統，使人類逐步走向一個高端的科技領域。
納米時代在各國納米專家的努力下，正在向我們招手。有科學家預計，這場納米技術的革命，可以與用微電子設備取代晶體管而引發的革命相提並論。以後出現的微型納米晶體管和納米存儲器晶元，將使計算機的速度和效率提高數百萬倍，使磁碟存儲的容量達到今天的成百上千倍，並且使能耗降低到現在的幾十萬分之一。還可以使通信帶寬會增大幾百倍，可以折疊的顯示器將比現在的顯示器明亮10倍。另外，一個納米層次上有可能辦到的事，是生物的和非生物的部件將結合成交互作用的感測器和處理器，這便更加有利於服務人類。
科學家對將來的預見能夠達到多遠?美國半導體工業協會制定了一個處理器、感測器、存儲器和傳輸設備的開發路線圖，但是這個路線圖只延伸到了2010年，並且只達到了大小為100納米的結構，這比全部是納米結構的裝置要大。這個協會解釋說，科學發現變成商業上可行的技術需要時間，預計納米技術要到2010～2015年才能成熟。
由此可見，納米級產品將在不久大量出現已是不容置疑的事實。隨著對納米技術和產品研究的深入，十幾年後納米、技術專利將商業化，看來納米真的要成為我們日常生活的一員了，它將使人類社會、生存環境和科學技術變得更加美好。我們渴望著那一天早日到來。
㈨ 納米技術
納米技術
納米是長度單位，原稱毫微米，就是10的-9次方米（10億分之一米）。納米科學與技術，有時簡稱為納米技術，是研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用。從具體的物質說來，人們往往用細如發絲來形容纖細的東西，其實人的頭發一般直徑為20-50微米，並不細。單個細菌用肉眼看不出來，用顯微鏡測出直徑為5微米，也不算細。極而言之，1納米大體上相當於4個原子的直徑。 納米技術包含下列四個主要方面：
⒈納米材料：當物質到納米尺度以後，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既具不同於原來組成的原子、分子，也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在於自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，並通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。
⒉納米動力學，主要是微機械和微電機，或總稱為微型電動機械繫統,用於有傳動機械的微型感測器和執行器、光纖通訊系統，特種電子設備、醫療和診斷儀器等.用的是一種類似於集成電器設計和製造的新工藝。特點是部件很小，刻蝕的深度往往要求數十至數百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用於製作三相電動機，用於超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測准原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度，但有很大的潛在科學價值和經濟價值。
⒊納米生物學和納米葯物學，如在雲母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，dna的精細結構等。有了納米技術，還可用自組裝方法在細胞內放入零件或組件使構成新的材料。新的葯物，即使是微米粒子的細粉，也大約有半數不溶於水；但如粒子為納米尺度（即超微粒子），則可溶於水。
⒋納米電子學，包括基於量子效應的納米電子器件、納米結構的光/電性質、納米電子材料的表徵，以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統更小、更快、更冷,更小,是指響應速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小並非沒有限度。 納米技術是建設者的最後疆界，它的影響將是巨大的。
在1998年的四月，總統科學技術顧問，Neal Lane 博士評論到，如果有人問我哪個科學和工程領域將會對未來產生突破性的影響，我會說該個啟動計劃建立一個名為納米科技大挑戰機構，資助進行跨學科研究和教育的隊伍，包括為長遠目標而建立的中心和網路。一些潛在的可能實現的突破包括：
把整個美國國會圖書館的資料壓縮到一塊像方糖一樣大小的設備中，這通過提高單位表面儲存能力1000倍使大存儲電子設備儲存能力擴大到幾兆兆位元組的水平來實現。由自小到大的方法製造材料和產品，即從一個原子、一個分子開始製造它們。這種方法將節約原材料和降低污染。生產出比鋼強度大10倍，而重量只有其幾分之一的材料來製造各種更輕便，更省燃料的陸上、水上和航空用的交通工具。通過極小的晶體管和記憶晶元幾百萬倍的提高電腦速度和效率，使今天的奔騰?處理器已經顯得十分慢了。運用基因和葯物傳送納米級的mri對照劑來發現癌細胞或定位人體組織器官去除在水和空氣中最細微的污染物，得到更清潔的環境和可以飲用的水。提高太陽能電池能量效率兩倍。
什麼是納米科技？
納米科學技術是研究在千萬分之一米(10-8)到億分之一米(10-9米)內，原子、分子和其它類型物質的運動和變化的學問；同時在這一尺度范圍內對原子、分子進行操縱和加工又被稱為納米技術。
納米科技的研究內容
創造和制備優異性能的納米材料
設計、制備各種納米器件和裝置
探測和分析納米區域的性質和現象
什麼是納米？
納米是尺寸或大小的度量單位：
千米（103 ）→米→厘米→毫米→微米→納米（ 10-9）
4倍原子大小，萬分之一頭發粗細
納米科技研究什麼問題？
生物科學技術、信息科學技術、納米科學技術是下一世紀內科學技術發展的主流。生物科學技術中對基因的認識，產生了轉基因生物技術，可以治療頑症，也可以創造出自然界不存在的生物；信息科學技術使人們可以坐在家中便知天下大事，網際網路幾乎可以改變人們的生活方式。
納米科學是研究在千萬分之一米(10-8)到億分之一米(10-9米)內，原子、分子和其它類型物質的運動和變化的學問；同時在這一尺度范圍內對原子、分子進行操縱和加工又被稱為納米技術。
還原論：把物質的運動都還原到原子、分子這一層面上。原子論和量子力學取得了巨大的成功。有機合成；分子生物學；轉基因食品、克隆羊；原子光譜和激光；固體電子論和IC；幾何光學到光纖通訊。
宏觀世界上經典物理、化學、力學的巨大成就：計算機和網路、宇宙飛船、飛機、汽車、機器人等改變了人們的生活方式
科學技術有認識上的盲區或人類知識大廈上的裂縫。裂縫的一邊是以原子、分子為主體的微觀世界，另一岸是人類活動的宏觀世界。兩個世界之間不是直接而簡單的聯結，存在一個過渡區--納米世界。
例：分子合成 ≤1.5nm, →活體
微電子技術在0.2μm,
顯微外科只能連接大、小、微血管
≤ PM10和PM1.5的微粒
50年代，錢老「物理力學」是企圖連接兩個世界的前驅工作之一
圖中顯示用掃描隧道顯微鏡
的針尖在銅表面上搬運和操
縱48個原子，使它們排成圓
形。圓形上原子的某些電子
向外傳播，逐漸減小，同時
與相內傳播的電子相互干涉
形成干涉波。
幾十個原子、分子或成千個原子、分子「組合」在一起時，表現出既不同於單個原子、分子的性質，也不同於大塊物體的性質。這種「組合」被稱為「超分子」或「人工分子」。「超分子」性質，如熔點、磁性、電容性、導電性、發光性和染、顏色及水溶性有重大變化。當「超分子」繼續長大或以通常的方式聚集成大塊材料時，奇特的性質又會失去，像真是一些長不大的孩子。
在10nm尺度內，由數量不多的電子、原子或分子組成的體系中新規律的認識和如何操縱或組合及探測、應用它們---納米科學技術的主要問題。
原子和分子的微觀世界和宏觀世界的過渡區內的新現象和新規律
探測納米長度內物理、化學生物信息的新原理和新方法
新概念和新理論：強關聯、強場、快過程、少粒子的量子體系
應用
新科學還是老理論的翻版？
歷史悠久的新科學技術
西漢銅鏡和黑漆鼓
徽墨
漆器
催化劑材料
感光材料和彩色膠片
含有高嶺土顆粒的輪胎
WHY？不清楚
近十年，計算機和材料設計；探測技術STM、AFM、SNOM；IC和生命科學的推動；制備技術發展；理論的發展
高強度和高韌性、可自修復、有智能、可再生→新一代納米材料
為什麼小尺寸會有如此重要的影響？
表面效應
小尺寸效應
量子限域效應
研究目標和可能的應用
材料和制備：更輕、更強和可設計；長壽命和低維修費；以新原理和新結構在納米層次上構築特定性質的材料或自然界不存在的材料；生物材料和仿生材料；材料破壞過程中納米級損傷的診斷和修復；
微電子和計算機技術：2010年實現線條為100nm的晶元，納米技術的目標為：納米結構的微處理器，效率提高一百萬倍；10倍帶寬的高頻網路系統；兆兆比特的存儲器（提高1000倍）；集成納米感測器系統；
醫學與健康
快速、高效的基因團測序和基因診斷和基因治療技術；用葯的新方法和葯物'導彈'技術；耐用的人體友好的人工組織和器官；復明和復聰器件；疾病早期診斷的納米感測器系統
航天和航空
低能耗、抗輻照、高性能計算機；微型航天器用納米測試、控制和電子設備；抗熱障、耐磨損的納米結構塗層材料
環境和能源
發展綠色能源和環境處理技術，減少污染和恢復被破壞的環境；
孔徑為1nm的納孔材料作為催化劑的載體；MCM-41有序納孔材料（孔徑10-100nm）用來祛除污物；納米顆粒修飾的高分子材料
生物技術和農業
在納米尺度上，按照預定的大小、對稱性和排列來制備具有生物活性的蛋白質、核糖、核酸等。在納米材料和器件中植入生物材料產生具有生物功能和其他功能的綜合性能。，生物仿生化學葯品和生物可降解材料，動植物的基因改善和治療，測定DNA的基因晶元等