納米技術是壹門交叉性很強的綜合性學科，研究內容涉及現代科技的廣闊領域。納米科技主要包括:
納米系統物理、納米化學、納米材料、納米生物學、納米電子學、納米加工、納米力學等。這七個相對獨立又相互滲透的學科和三個研究領域:納米材料、納米器件和納米尺度的檢測與表征。納米材料的制備和研究是整個納米技術的基礎。其中，納米物理和納米化學是納米技術的理論基礎，納米電子學是納米技術最重要的內容。
納米纖維
納米纖維1993，首屆國際納米技術大會(INTC)在美國召開，將納米技術分為納米物理、納米生物、納米化學、納米電子、納米加工技術、納米計量六大分支，促進了納米技術的發展。由於這項技術的特殊性、神奇性和普遍性，吸引了世界各地許多優秀的科學家對其進行努力研究。納米技術壹般指納米級(0.1-100nm)的材料、設計、制造、測量、控制和產品技術。納米技術主要包括:納米級測量技術:納米級表面物理力學性能檢測技術:納米級加工技術；納米粒子的制備技術；納米材料；納米生物技術；納米組裝技術等。
納米技術包括以下四個主要方面:
1.納米材料:當壹種物質達到納米尺度，大約是0.1-100納米，物質的性質會突然發生變化，出現特殊的性質。這種具有不同於原來的原子、分子和宏觀物質的特殊性質的材料，被稱為納米材料。
如果只是納米尺度的材料，沒有特殊性質，就不能稱之為納米材料。
以往人們只關註原子、分子或宇宙空間，往往忽略了這個實際上大量存在於自然界的中間場，而之前並沒有意識到這個尺度範圍的表現。日本科學家是第壹個真正認識到其特性並引用納米概念的人。他們在20世紀70年代通過蒸發制備超微離子，發現壹種導電導熱的銅銀導體制成納米尺度後，失去了原有的性質，既不導電也不導熱。磁性材料也是如此，比如鐵鈷合金。如果做成20-30納米左右的尺寸，磁疇就會變成單磁疇，其磁性比原來高1000倍。20世紀80年代中期，人們正式將這類材料命名為納米材料。
為什麽磁疇變成單壹磁疇，磁性比原來高1000倍？這是因為單個原子在壹個磁疇中的排列不是很有規律，但是單個原子中間有壹個原子核，外面有電子圍繞，這就是磁性形成的原因。但變成單磁疇後，單原子有規律地排列，對外表現出很強的磁性。
這種特性主要用於制造微型電機如果技術發展到壹定時間，用於制造磁懸浮，可以制造出速度更快、更穩定、更節能的高速列車。
2.納米動力學:主要是微型機械和微型電機，或稱微機電系統(MEMS)，用於傳動機械、光纖通信系統、特種電子設備、醫療和診斷儀器等的微型傳感器和執行器。它采用了壹種類似於集成電器設計和制造的新技術。特點是零件很小，刻蝕深度往往需要幾十到幾百微米，寬度誤差很小。這種工藝也可用於制造三相電機、超高速離心機或陀螺儀。在研究中，應相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦。雖然它們目前還沒有真正進入納米尺度，但卻具有巨大的潛在科學和經濟價值。
從理論上講，微電機和檢測技術可以達到納米量級。
3.納米生物學和納米藥理學:比如用納米粒徑的膠體金將dna顆粒固定在雲母表面，在二氧化矽表面的叉指電極上測試生物分子間的相互作用，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，dna的精細結構。有了納米技術，妳還可以通過自組裝將零件或組件放入細胞中，形成新材料。約壹半的新藥，即使是微米級顆粒的細粉，也不溶於水；但如果顆粒是納米級的(即超細顆粒)，則可以溶於水。
當納米生物發展到壹定技術時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，將癌細胞的生物醫學吸收註射到人體內，用於定向殺傷癌細胞。(這是壹個古老的籌款方式)
4.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/電特性、納米電子材料的表征、原子操縱和組裝。當前電子技術的趨勢要求設備和系統更小、更快、更冷、更小，這意味著更快的響應。更冷意味著單個設備的功耗更小。但是更小並不是無限的。納米技術是建設者的最後壹個前沿，它的影響將是巨大的。
歷史的發展
納米技術的靈感來自於已故物理學家理查德·費曼1959的壹次題為“底部還有很大空間”的演講。在加州理工學院教書的教授向他的同事提出了壹個新想法。自石器時代以來，人類所有的技術，從磨利箭到光刻芯片，都與壹次性切割或融合數億個原子有關，以便將物質制成有用的形式。費曼問，為什麽不能從單個分子甚至壹個原子換個角度組裝來滿足我們的要求？他說:“至少在我看來，物理定律不排除壹個原子壹個原子地制造東西的可能性。”
20世紀70年代，科學家們開始從不同角度提出關於納米技術的想法。1974年，科學家諾裏奧·谷口首次使用納米技術壹詞來描述精密加工。
1981年，科學家發明了研究納米的重要工具掃描隧道顯微鏡，為我們揭示了壹個可見的原子和分子世界，對納米技術的發展起到了積極的推動作用。
1990,
理查德·費曼(Richard Feynman)IBM公司阿爾馬登研究中心(almaden Research Center)的科學家成功重排了單個原子，納米技術取得了關鍵突破。他們使用壹種叫做掃描探針的設備，將35個原子慢慢移動到各自的位置，形成了IBM的三個字母。這證明費曼是對的，兩個字母加起來不到三納米長。很快，科學家不僅可以操縱單個原子，還可以“噴原子”。利用分子束外延，科學家們已經學會了如何制作極薄的特殊晶體薄膜，壹次只能制作壹層分子。這種技術用於現代制造計算機硬盤讀寫頭。著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德·費曼(Richard feynman)預言，人類可以用小機器制造更小的機器，最後他們會按照人類的意願壹個壹個地排列原子，制造出產品。這是最早關於納米技術的夢想。
1990年7月，首屆國際納米科技大會在美國巴爾的摩召開，標誌著納米科技的正式誕生。
1991年，碳納米管被人類發現。它們的質量是同體積鋼的六分之壹，但強度卻是鋼的10倍，成為納米技術研究的重點。諾貝爾化學獎獲得者斯莫利教授認為，碳納米管將是未來最好纖維的首選材料，也將廣泛應用於超微電線、超微開關和納米電子電路。
1993年，繼1989年斯坦福大學移動原子團“寫”出斯坦福大學的英文，1990年IBM用35個氙原子驅逐出鎳表面的“IBM”後，中科院北京真空物理實驗室自由操縱原子，成功寫出“中國”二字，標誌著中國開始在國際納米技術領域占據壹席之地。
1997年，美國科學家首次成功利用單電子移動單電子。預計2017年後，將成功研制出速度和存儲能力都提升數千倍的量子計算機。
1999年，巴西和美國科學家在對碳納米管進行實驗時，發明了世界上最小的“秤”，其重量可以達到壹個物體的十億分之壹克，相當於壹個病毒的重量；此後不久，德國科學家開發了壹種可以稱量單個原子的秤，打破了由美國和巴西科學家共同創造的記錄。
到1999，納米技術逐漸進入市場，基於納米產品的年營業額已經達到500億美元。
2001，壹些國家制定了相關戰略或計劃，投入巨資搶占納米技術的戰略高地。日本成立了納米材料研究中心，將納米技術納入新五年科技基本計劃的研發重點；德國建立了納米技術研究網絡；美國將納米計劃視為下壹次工業革命的核心。美國政府部門對納米技術基礎研究的投入從1997年的65438+116萬美元增加到2006年的4.97億美元。中國也將納米技術列為中國“973計劃”大力發展，並對其相關產業給予大力支持。
應用領域
目前，納米技術的研究和應用主要在材料與制備、微電子與計算機技術、醫藥與健康、航天與航空、環境與能源、生物技術和農產品等領域。納米材料制成的設備重量更輕，硬度更強，使用壽命更長，維護成本更低，設計更方便。納米材料還可以用來制造具有特定性質的材料或自然界不存在的材料，制造生物材料和仿生材料。
1，納米是幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬分之壹毫米。
2.納米技術推動了技術革命。
3.納米技術制成的藥物可以堵塞毛細血管，“餓死”癌細胞。
4.如果在衛星上使用納米集成器件，衛星會更小，更容易發射。
5.納米技術是多科學的綜合，有些目標需要很長時間才能實現。
6.納米技術、信息科學技術和生命科學技術是當前科學發展的主流，它們的發展將使人類社會、生存環境和科學技術本身變得更好。
7.納米技術可以觀察患者體內癌細胞的病理變化和情況，以便醫生對癥下藥。
測量技術
納米級測量技術包括:納米級尺寸和位移的精密測量，納米級表面形貌測量。納米級測量技術主要有兩個發展方向。
壹種是光學幹涉測量法，利用光的幹涉條紋來提高測量的分辨率。其測量方法包括:雙頻激光幹涉法、光外差幹涉法、X射線幹涉法、F-P標準工具測量法等。它可用於長度和位移的精確測量，也可用於表面微觀形貌的測量。
第二種是掃描探針顯微測量技術(STM)，其基本原理是基於量子力學的隧道效應。其原理是用非常尖銳的探頭(或類似方法)(探頭實際上並不與被測表面接觸)掃描被測表面，借助納米級的三維位移定位控制系統測量表面的三維微立體形貌。它主要用於測量表面的微觀形貌和尺寸。
生物技術
納米生物學是在納米尺度上研究細胞內各種細胞器的結構和功能。研究細胞內、細胞與整個有機體之間物質、能量和信息的交換。納米生物學的研究主要集中在以下幾個方面。
DNA研究在形態觀察、特性研究和基因改造三個方面取得了很大進展。
大腦功能研究
工作的目標是找出人類記憶、思維、語言和學習的高級神經功能和人腦的信息處理功能。
仿生學研究
這是納米生物學的壹個熱點研究內容。現在已經取得了很多成績。這是納米技術的壹個有前途的部分。
世界上最小的馬達是生物馬達——鞭毛馬達。可以像螺旋槳壹樣旋轉帶動鞭毛旋轉。
納米陶瓷
納米陶瓷。馬達通常由10多個蛋白質群體組成，其結構就像壹個人工馬達。它由定子、轉子、軸承和萬向節組成。它的直徑只有3nm，轉速可高達15r/min，可在1 μ s內完成右轉和左轉的切換..利用外加電場可以實現加速或減速。旋轉的動力來源是細菌中支撐馬達的膜內外氮氧離子的濃度差。實驗證明。細菌內外的電位差也能驅動鞭毛馬達。現代人正在探索設計壹種可以通過電位差控制的人造鞭毛電機驅動器。
日本三菱公司開發了壹種視網膜芯片，可以模擬人眼處理視覺圖像的功能。該芯片基於砷半導體。每個芯片包含4096個傳感元件。有望進壹步應用於機器人。
有人提議制造像環和棒壹樣的分子機器。將它們組裝成計算機的電路單元。單元尺寸只有Inm，可以組裝成超小型計算機，體積只有幾微米，可以達到和現代常用計算機壹樣的性能。
在納米結構自組裝復雜徽機電系統的制造中，壹個很大的問題是系統中各種部件的組裝。系統越先進越復雜，裝配問題就越難解決。蛋白質、DNA、細胞等。自然界中的各種生物都有極其復雜的結構。它們的生成和組裝是自動的。如果能夠了解和控制生物大分子的自組裝原理，人類對自然的認識和改造必然會上升到壹個全新的、更高的層次。
衍生產品
機器人
納米機器人是壹種可以在納米空間運行的“功能分子器件”，也被稱為分子機器人。納米機器人的研究和發展已經成為科技前沿的熱點。
2005年，許多國家都制定了相關戰略或計劃，投入巨資搶占納米機器人這壹新技術的戰略高地。日前，《機器人時代》月刊指出，納米機器人具有廣泛的潛在用途，尤其是在醫療和軍事領域。
每壹項新技術的出現，似乎都蘊含著無限的可能性。用不了多久，只有分子大小的神奇納米機器人將繼續進入人類的日常生活。我國著名學者周海中教授在1990發表的關於機器人的文章中預言，到20世紀中葉，納米機器人將徹底改變人類的勞動和生活方式。
雨衣雨傘
納米雨衣雨傘(轉換圖)
納米雨衣傘是傘和雨衣的結合體，納米傘有三折傘和直傘(總之收傘的時候有兩種選擇)。納米雨衣可以由納米傘改造而成，納米雨衣不同於普通雨衣，因為納米雨衣可以保證自己從頭到腳絕對不濕。因為納米材料，這把傘可以壹下子幹透。雨傘改造成雨衣後，這種雨衣穿著時輕輕壹跳就能完全晾幹。
防水材料
2014年8月4日，澳大利亞用新發明的面料做出了壹件開創性的t恤。無論人們如何試圖浸泡它，這件t恤都能保持良好的防水性能。
這件名為騎士的白色t恤是100%棉的。雖然表面看起來不起眼，但它的面料是應用疏水納米技術編織而成的，這使得這款t恤能有效防止大部分液體和汙漬的浸入。這款t恤可以機洗，防水功能最多可以經受80次清洗。它的面料具有天然的自潔功能，任何附著在上面的汙漬都可以擦洗或用水清洗。
與其他含有化學物質的防水應用不同，t恤模仿了荷葉的天然疏水特性。這種織物的發明可能會對餐館和咖啡館產生革命性的影響。此外，這種布還可以用於醫療行業或醫院。
發展趨勢
先進的納米技術，有時稱為分子制造，用於描述分子尺度的納米工程系統(納米機器)。無數例子證明，億萬年的進化可以產生復雜的、隨機優化的生物機器。在納米技術領域，我們希望利用仿生學找到制造納米機器的捷徑。然而，埃裏克·德雷克斯勒(Eric Drexler)和其他研究人員提出，先進的納米技術可能是基於機械工程的原理，盡管它最初將使用仿生學作為輔助手段。
美利堅合眾國
2003年底，美國國家科學委員會批準了國家科學委員會對國家納米技術基礎設施網絡(NNIN)的獎勵，該網絡將由美國13所大學聯合建立，以支持國家納米技術和教育網絡系統。2004年1月實施的五年計劃將提供全面的國家技能，以支持納米科學工程和技術的研究和教育。據估計，五年內至少將有700億美元投入研究基金。該計劃的目的不僅是為美國研究人員提供頂尖的實驗儀器和設備，還將培養壹批專門從事最先進納米技術的研究人員。
1.美國開發最新的納米細胞制造技術。
納米技術可以生產比人類血管尺寸更小的粒子。美國國家標準與技術研究所(NIST)指出，已經開發出壹種生產壹致的自組裝納米細胞的方法，用於治療封裝的壓縮藥物。該技術目前可以應用於藥物的包裝技術，可以更準確地保證藥物的劑量，未來還將應用於癌癥化療的相關技術進行進壹步研究。
納米計劃是2005年聯邦部際會議研發預算的主軸，達到9.8億美元。
2.2的進度。DNA檢測芯片
2004年1月，惠普正式發布了用於快速DNA檢測的納米級芯片。2004年，DNA檢測采用了基於光學原理的“DNA微陣列”的復雜檢測步驟，惠普團隊將這壹復雜步驟改為電路芯片。在生產中，DNA檢測芯片的敏感元件是壹種厚度約為50納米的納米線，它是通過電子束光刻和反應離子刻蝕制成的。然而，從商業角度來看，結果太高，因此研究小組正在開發利用更便宜的光學光刻技術制作DNA檢測芯片組件的技術。
3.地下水汙染治理研究
地下水汙染是現代廣泛討論的壹個重要話題。在現代，美國公布了壹種納米粒子技術，其中粒子的中心是壹個鐵芯，外部被多層聚合物覆蓋，其中內層由防水性能優異的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成。PMMA)，而外層由親水性磺化聚苯乙烯塗覆。因為親水的外層使納米顆粒溶於水，內部防水層可以吸引汙染源三氯乙烯。納米顆粒中的鐵核導致三氯乙烯分裂，進而使這個汙染源逐漸分裂成無毒物質。
4.啟動癌癥納米技術計劃。
為了將納米技術、癌癥研究和分子生物醫學廣泛結合，美國國家癌癥中心(NCI)提出了癌癥納米技術計劃，將通過院外計劃、院內計劃和納米技術標準實驗室三個方面開展跨學科工作。該計劃提出了六項挑戰:
癌癥防治:開發可輸送抗癌藥和多種抗癌疫苗的納米級設備。
早期檢測和蛋白質研究:開發用於癌癥生物標誌物早期檢測的植入式裝置，並開發壹種可以收集大量生物標誌物進行大量分析的平臺裝置。
影像診斷:開發能夠提高分辨率以識別單個癌細胞的成像設備，以及能夠區分腫瘤中不同組織來源的細胞的納米設備。
多功能治療設備:開發兼具診斷和治療功能的納米設備。
癌癥護理和生活質量改善:開發和改善慢性癌癥引起的疼痛、抑郁和惡心的癥狀，並提供理想的給藥裝置。
跨學科培訓:培訓熟悉癌癥生物學和納米技術的新壹代研究人員。
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