纳米电子技术的应用领域研究

纳米电子技术的应用领域研究

韩业欣

湖南省长沙市麓山国际实验学校湖南长沙410006

摘要：纳米电子技术是基于微电子技术发展而来，在电子元件的生产中有着广泛的应用，在产品的更新升级下，纳米电子技术的应用领域也越来越广，涉及到了物理、化学、生物、材料、电子等多个学科。本文主要针对纳米电子技术的应用进行分析。

关键词：纳米电子技术；应用领域；分析

纳米技术是指在纳米尺度上对物质的特性和相互作用进行研究，并在纳米尺度范围内利用这些特性完成对分子、原子的操纵以及加工的科学和技术。它涉及物理、化学、生物、材料、电子等多个学科。这种多学科交叉的技术引发了纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米材料学和纳米医学等各个科学领域的新的研究和开发，在器件、材料、加工和测量等方面自成体系，构成了新的技术领域---纳米技术领域。纳米技术发展迅速，在能源、通信、材料学、生物医学、环保甚至航天航空和国防等方面都被广泛应用，具有强大的生命力和发展的广阔空间。

一、纳米技术在新材料开发领域中的应用

传统的陶瓷材料由于质地脆弱、较低的韧性和强度，在使用上受到很大的限制。纳米陶瓷随着纳米技术的广泛应用而应运而生。如果陶瓷晶粒的大小、宽度和缺陷尺寸等都在纳米的尺度范围内，就解决了陶瓷的粉体尺寸形貌以及粒径分布的控制问题和陶瓷在块体形态以及粗糙度的把握程度问题，就会解决陶瓷材料的脆性缺陷问题，让陶瓷也具有等同于金属材料的柔韧性和可加工性，从而拓宽其应用领域。

二、纳米技术在生物学领域中的应用

生物分子可以具有良好的处理信息的特性，相当于一个微型处理器，可以在分子的运动过程中对分子的运行状态进行预测。生物分子的这种特性和纳米技术进行结合，可以提高单位体积物质的存储和信息处理的能力。在这种电子学突破传统的基础上人们研制出了纳米生物计算机。并由此推动了多个生物学领域方面的研究和发展。

生物工程技术制造的蛋白质分子是纳米生物计算机的主要原材料之一，人们利用这种蛋白质分子制作了生物芯片，因为信息在这种芯片里是以波的形式传播的，其运算速度快，能量消耗极少，信息存储需要的空间也极小，具有比传统的计算机明显的优势。而由蛋白质分子再生而成的微型电路，能发挥生物的调节机能，自动修复芯片的故障，从而使得纳米生物计算机具有生物体的某些特点。

三、纳米技术在微电子领域中的应用

微电子方面应用了纳米技术并自成纳米电子领域。人们利用纳米粒子的量子效应来实现纳米量子器件的制备。目前已经研制成功并进入应用的纳米器件有单电子晶体管、可以对红、蓝、绿三色可调的纳米发光二极管和超微磁场探测器等。

四、纳米技术在生物医学领域中的应用

现在人们已经开始用纳米的角度来衡量蛋白质、DNA、病毒甚至是植物的光合作用，生物合成成为新的生物纳米结构的源头和发展方向。结合了纳米技术的生物合成研制出了生物芯片，具有集成、并行且检测快速的特点，被人们直接应用于人类的遗传诊断和药物开发等生物医学领域。这些合成的细胞芯片、基因芯片等被植入人体后，可以实现动态检索，及时发现疾病发作的先兆信息，方便了人们对病患进行早期的病理诊断，甚至可以让患者根据所提供的信息进行预防。

五、纳米技术在化工领域中的应用

纳米技术作为一门新型技术，对化学工业有着很巨大的影响，尤其在化工材料方面，影响深远。纳米催化剂具有比表面积大，表面活性高，还同时具有良好的电催化、瓷催化性能，在石油、化工、生物、能源等领域得到广泛的应用。纳米颗粒的尺寸一旦下降至某一定值，其附近的电子能级会发生由准连续态分裂到分立能级的转换，此时电子的波动性使得纳米颗粒在光学非线性、特异催化活性等方面性质突出。这种功能可以增强电子的氧化电位，从而可以使得纳米半导体催化剂的光催化效率增强。目前我们常见的纳米催化剂有贵金属纳米催化剂、过渡金属纳米催化剂、多组分合金型纳米催化剂、生物纳米催化剂等。

六、纳米技术在光电领域中的应用

随着纳米技术的应用和发展，微电子和光电子的结合更加紧密，光电器件在光电信息的传输、存储、运算和显示等方面的性能都得到了很大的提高。例如纳米技术在雷达信息处理上的应用让它的运算能力大幅提高，实现了对地侦查的高精准度。

纳米技术对多个学科的影响和各个领域纳米材料的研究、开发以及应用引起了世界各国英才的注目。我国的纳米技术的研究水平还停留在初级阶段，随着我国对纳米技术研究的重视，纳米材料的研究、制备与应用必将迈上一个新的台阶。

参考文献：

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