美国纳米技术的新突破将产生深远影响

发布时间：2006/1/6 21:14:43

      据PhysOrg网1月3日消息，美国普林斯顿大学的科学家塞尔瓦托·托雷多教授正试图建立有关纳米技术的新理论。如果这一想法实现，它将给计算机以及电信产业带来深远影响。

    托雷多教授在2005年11月25日的权威杂志――《物理综述通讯》上发表文章指出，通过调控纳米微粒间相互作用的机理，可以用数学建模的方法设计纳米构型。这对于大多数科学家来说都是相当惊人的主张。

    纳米技术的标准工艺是通过“试验－改正－再试验”的循环过程得到新的化学结构，让材料成分以自然状态相互反应，再研究生成的物质是否有使用价值。利用这样的“自我组装”原理，分子构建模块不能以固定的模式拼接在一起。只有在正确的情况下，分子模块才会自发的排列成大的有组织的结构。

    托雷多教授和他的研究小组采用自然界没有的另一种方法，他们叫做“反统计力学”。而且他们不采用传统纳米技术的那种“试验－更正－再试验”的工艺。托雷多教授认为，如果采用现有的技术，科学家要进行无数次试验，还可能得不到想要的造型。他的研究小组从想要构建的纳米结构的*蓝图开始。他说，如果将纳米材料想象成一幢房子，我们设计房子的组成，当材料随机混合在一起，它们能以预先设计的模式自己组装成想要的房子。

    托雷多教授还解释说，如果把纳米颗粒想象成散落在桌子上的硬币，当从侧面挤压时，就会正常的自组装成一种三角晶格模式。但是通过优化“微粒”的相互反应，托雷多教授可以使他们自组装成完全不同的模式――蜂房晶格。为研制这种蜂房晶格结构，研究人员采用“优选法”技术，应用数学方法使发明创造效率更高。
    
    为什么这种蜂房晶格模式更重要？蜂房晶格是三维钻石晶格的二维类似物。自然发现的钻石由碳原子自组装形成，经历一种“定向结合”过程，这种过程实验室很难实现。研究人员用“非定向结合”过程创造模式，这在以前被认为是不可能的。它的优点使得试验材料学家能够更灵活的创造有用的结构。

    下一步，托雷多教授及其同事希望利用胶体微粒在实验室检验他们的理论。尽管托雷多教授还是个理论物理学家，他的想法对纳米结构用于传感器、电子和航天领域都有深远意义。目前他正在计划进行这项工作的实验室研究，综合包括静电力、聚合作用、DNA连接、范德华力等不同类型的相互作用力。

    这项研究得到了美国能源部基础资源研究办公室的资助。