微纳米技术(MEMS,nano technology)为微机电系统(MEMS)技术和纳米科学技术(nano science and technology, nano ST)的简称。
是20世纪80年代末在美国、日本等发达国家兴起的高新科学技术。由于其巨大的应用前景,因此自问世以来微纳米技术受到了各国政府和学者的普遍重视,是当前科技界的热门研究领域之一。
微机电系统技术主要涉及0.1μm到数毫米尺度范围内的传感器、微执行器和微系统的研究开发,它以单晶硅为基本材料,以光刻并行制造为主要加工特点,采用微电子工艺设备结合其他特殊工艺设备作为加工手段。
纳米尺度一般是指1~100nm,纳米科学是研究纳米尺度范畴内原子、分子和其他类型物质运动和变化的科学,而在同样尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术则称为纳米技术,纳米尺度的机电系统则称作纳机电系统。
可见二者之间既有联系又有区别,前者是后者的基础,而后者是前者的发展方向。
纳米技术包含下列四个主要方面:
1、纳米材料:当物质到纳米尺度以后,大约是在0.1—100纳米这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。
这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。
2、纳米动力学:主要是微机械和微电机,或总称为微型电动机械系统(MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。
特点是部件很小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米,而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪等。
在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度,但有很大的潜在科学价值和经济价值。
3、纳米生物学和纳米药物学:如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验,磷脂和脂肪酸双层平面生物膜,dna的精细结构等。
有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半数不溶于水;
但如粒子为纳米尺度(即超微粒子),则可溶于水。
4、纳米电子学:包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征,以及原子操纵和原子组装等。
当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷,更小,是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。
纳米技术是建设者的最后疆界,它的影响将是巨大的。