发明史 - 纳米技术
大约在公元前 600 年左右。 人们正在生产纳米结构，即钢中的渗碳体链，称为 Wootz。 这发生在印度，这可以被认为是纳米技术历史的开端。
VI-XV s。 在此期间用于绘制彩色玻璃窗的染料使用氯化金纳米颗粒、其他金属的氯化物以及金属氧化物。
IX-XVII Ⅸ。 在欧洲的许多地方，生产“闪光”和其他物质以使陶瓷和其他产品发光。 它们含有金属纳米颗粒，最常见的是银或铜。
第十三至十八 w. 这些世纪生产的“大马士革钢”是世界著名的白色武器的原料，其中含有碳纳米管和渗碳体纳米纤维。
1857 Michael Faraday 发现了红宝石色胶体金，这是金纳米粒子的特征。
1931 Max Knoll 和 Ernst Ruska 在柏林建造了一台电子显微镜，这是第一台在原子水平上观察纳米粒子结构的设备。 电子的能量越大，它们的波长越短，显微镜的分辨率就越高。 样品在真空中，通常覆盖有金属薄膜。 电子束穿过被测物体并进入探测器。 基于测量的信号，电子设备重新创建测试样本的图像。
1936 在西门子实验室工作的 Erwin Müller 发明了场发射显微镜，这是发射电子显微镜的最简单形式。 该显微镜使用强电场进行场发射和成像。
1950 Victor La Mer 和 Robert Dinegar 为获得单分散胶体材料的技术奠定了理论基础。 这使得以工业规模生产特殊类型的纸张、油漆和薄膜成为可能。
1956 麻省理工学院 (MIT) 的 Arthur von Hippel 创造了“分子工程”一词。
1959 理查德·费曼 (Richard Feynman) 的演讲主题是“底部有足够的空间”。 他首先想象将 24 卷的大英百科全书安装在针头上需要什么，然后介绍了小型化的概念以及使用可在纳米级工作的技术的可能性。 这一次，他设立了两个奖项（所谓的费曼奖）来表彰在这一领域的成就——每个奖项一千美元。
1960 一等奖的支付令费曼失望。 他认为实现他的目标需要技术突破，但当时他低估了微电子的潜力。 获胜者是 35 岁的工程师 William H. McLellan。 他创造了一个重 250 微克、功率为 1 mW 的电机。
1968 Alfred Y. Cho 和 John Arthur 开发了外延方法。 它允许使用半导体技术形成表面单原子层——在现有晶体衬底上生长新的单晶层，复制现有晶体衬底衬底的结构。 外延的一种变体是分子化合物的外延，这使得沉积具有一个原子层厚度的结晶层成为可能。 这种方法用于生产量子点和所谓的薄层。
1974 引入术语“纳米技术”。 它由东京大学研究员 Norio Taniguchi 在一次科学会议上首次使用。 日本物理学的定义至今仍在使用，听起来是这样的：“纳米技术是一种使用技术的产品，可以实现非常高的精度和极小的尺寸，即精度为 1 nm。
量子滴的可视化
80年代和90年代 光刻技术快速发展和超薄晶体层生产的时期。 第一种是 MOCVD()，是一种使用气态有机金属化合物在材料表面沉积层的方法。 这是外延方法之一，因此它的替代名称 - MOSFE（）。 第二种方法 MBE 允许沉积具有精确定义的化学成分和杂质浓度分布的精确分布的非常薄的纳米层。 这是可能的，因为层组件通过单独的分子束提供给基板。
1981 Gerd Binnig 和 Heinrich Rohrer 创建了扫描隧道显微镜。 利用原子间相互作用的力，您可以通过将刀片从样品表面上方或下方穿过，获得具有单个原子大小数量级分辨率的表面图像。 1989 年，该装置被用于操纵单个原子。 Binnig 和 Rohrer 获得了 1986 年的诺贝尔物理学奖。
1985 贝尔实验室的 Louis Brus 发现了胶体半导体纳米晶体（量子点）。 它们被定义为当波长与点大小相当的粒子进入时，由势垒在三个维度上界定的一小块空间区域。
C. Eric Drexler 的《创造引擎：即将到来的纳米技术时代》一书的封面
1985 Robert Floyd Curl, Jr.、Harold Walter Kroto 和 Richard Erret Smalley 发现了富勒烯，这种分子由偶数个碳原子（从 28 到大约 1500 个）组成，形成一个封闭的中空体。 富勒烯的化学性质在许多方面与芳烃相似。 与其他富勒烯一样，富勒烯 C60 或巴克敏斯特富勒烯是碳的同素异形体。
1986-1992 C. Eric Drexler 出版了两本普及纳米技术的未来学重要书籍。 第一个于 1986 年发布，名为“创造引擎：纳米技术的到来”。 他预测，除其他外，未来的技术将能够以受控方式操纵单个原子。 1992 年，他发表了《纳米系统：分子硬件、制造和计算理念》，进而预测纳米机器可以自我复制。
1989 IBM 的唐纳德·M·艾格勒 (Donald M. Aigler) 将“IBM”（由 35 个氙原子组成）这个词放在镍表面上。
1991 日本筑波 NEC 的 Sumio Iijima 发现了碳纳米管、中空圆柱结构。 迄今为止，最著名的碳纳米管是由轧制石墨烯制成的。 还有非碳纳米管和DNA纳米管。 最薄的碳纳米管的直径约为一纳米，并且可以长数百万倍。 它们具有显着的抗拉强度和独特的电性能，并且是出色的热导体。 这些特性使它们成为纳米技术、电子、光学和材料科学应用的有前途的材料。
1993 北卡罗来纳大学的 Warren Robinett 和加州大学洛杉矶分校的 R. Stanley Williams 正在构建一个与扫描隧道显微镜相连的虚拟现实系统，该系统允许用户看到甚至触摸原子。
1998 荷兰代尔夫特理工大学的 Cees Dekker 团队正在制造一种使用碳纳米管的晶体管。 目前，科学家们正试图利用碳纳米管的独特特性来生产更好、更快、耗电量更少的电子产品。 这受到许多因素的限制，其中一些因素逐渐被克服，2016 年，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员创造了一种参数比最好的硅原型更好的碳晶体管。 Michael Arnold 和 Padma Gopalan 的研究促成了碳纳米管晶体管的开发，该晶体管的电流是其硅竞争对手的两倍。
2003 三星为一项先进技术申请了专利，该技术基于微观银离子的作用，可以杀死细菌、霉菌和 XNUMX 多种细菌并防止其传播。 银颗粒已被引入公司最重要的过滤系统——所有过滤器和除尘器或袋子。
2004 英国皇家学会和皇家工程学院发表了《纳米科学和纳米技术：机遇和不确定性》报告，呼吁研究纳米技术对健康、环境和社会的潜在风险，同时考虑道德和法律方面。
富勒烯轮上的纳米电机模型
2006 James Tour 与莱斯大学的一组科学家一起，正在用低聚（苯乙炔基）分子构建微型“货车”，其轴由铝原子制成，轮子由 C60 富勒烯制成。 由于富勒烯“轮子”的旋转，在温度升高的影响下，纳米载体在由金原子组成的表面上移动。 超过 300°C 的温度，它加速得如此之快，以至于化学家无法再追踪它......
2007 Technion 纳米技术人员将整个犹太“旧约”装进仅 0,5 毫米的区域2 镀金硅片。 通过将聚焦的镓离子流引导到板上来雕刻文字。
2009-2010 纽约大学的 Nadrian Seaman 及其同事正在创建一系列类似 DNA 的纳米支架，其中可以对合成的 DNA 结构进行编程，以“产生”具有所需形状和特性的其他结构。
2013 IBM 科学家正在制作一部只有放大 100 亿倍才能观看的动画电影。 它被称为“男孩和他的原子”，由十亿分之一米大小的双原子点绘制，它们是一氧化碳的单分子。 这幅漫画描绘了一个男孩先玩球，然后跳上蹦床。 其中一个分子也起着球的作用。 所有动作都发生在铜面上，每个膜框的尺寸不超过几十纳米。
2014 苏黎世 ETH 科技大学的科学家们成功地制造了一种厚度小于一纳米的多孔膜。 通过纳米技术操作获得的材料厚度为 100 XNUMX。 比人的头发还小几倍。 据作者团队的成员称，这是可以获得的最薄的多孔材料，而且通常是可行的。 它由两层二维石墨烯结构组成。 该膜是可渗透的，但仅对小颗粒，减慢或完全捕获较大的颗粒。
2015 正在创建分子泵，这是一种纳米级装置，可将能量从一个分子转移到另一个分子，模仿自然过程。 该布局由温伯格西北艺术与科学学院的研究人员设计。 该机制让人想起蛋白质中的生物过程。 预计这些技术将主要应用于生物技术和医学领域，例如人造肌肉。
2016 根据科学杂志《自然纳米技术》上的一篇文章，荷兰代尔夫特技术大学的研究人员开发了突破性的单原子存储介质。 新方法的存储密度应该是目前使用的任何技术的五百倍以上。 作者指出，使用空间中粒子位置的三维模型可以获得更好的结果。
纳米技术和纳米材料的分类
- 纳米技术结构包括：
- 量子阱、线和点，即结合以下特征的各种结构 - 通过势垒在特定区域中限制粒子的空间;
- 塑料，其结构在单个分子的水平上受到控制，因此可以例如获得具有前所未有的机械性能的材料；
- 人造纤维 - 具有非常精确的分子结构的材料，还具有不同寻常的机械性能；
- 纳米管，中空圆柱体形式的超分子结构。 迄今为止，最著名的碳纳米管是由折叠的石墨烯（单原子石墨层）制成的。 还有非碳纳米管（例如，来自硫化钨）和来自 DNA；
- 以灰尘形式粉碎的材料，其颗粒例如是金属原子的积累。 具有很强抗菌性的银（）广泛用于这种形式；
- 纳米线（例如，银或铜）；
- 使用电子光刻和其他纳米光刻方法形成的元件；
- 富勒烯；
- 石墨烯及其他二维材料（硼烯、石墨烯、六方氮化硼、硅烯、锗烯、硫化钼）；
- 用纳米粒子增强的复合材料。
纳米光刻表面
- 经济合作与发展组织 (OECD) 于 2004 年制定的科学系统学中的纳米技术分类：
- 纳米材料（生产和性能）；
- nanoprocesses（纳米级应用——生物材料属于工业生物技术）。
- 纳米材料是在分子水平上具有规则结构的所有材料，即不超过100纳米。
该限制可以指作为微观结构基本单位的畴的尺寸，或者指获得或沉积在衬底上的层的厚度。 在实践中，对于具有不同性能特性的材料，低于纳米材料的限制是不同的——它主要与超过时特定特性的出现有关。 通过减小材料有序结构的尺寸，可以显着提高它们的物理化学、机械和其他性能。
纳米材料可分为以下四类：
- 零维 （点纳米材料）——例如，量子点、银纳米粒子；
- 一维 – 例如，金属或半导体纳米线、纳米棒、聚合物纳米纤维；
- 二维 – 例如，单相或多相类型的纳米层、石墨烯和其他具有一个原子厚度的材料；
- 三维 （或纳米晶体）- 由晶域和纳米级尺寸的相积累或用纳米粒子增强的复合材料组成。
