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俄力推纳米研究成果走向应用

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纳米团簇和纳米系统领域的研究是21世纪纳米技术的基础。比如，单电子装置可以使现代微米计算机元器件尺寸降低几个数量级，并实现由微米技术向纳米技术的过渡。半导体团簇方面的研究成果表明，只需改变纳米团簇尺寸，就可以制作出可变波长的激光器及发光二极管。

　　鉴于纳米技术的实践应用将大大改变技术工艺的发展，俄罗斯首先倡导将理论研究成果尽快转化为生产技术和有竞争性的高科技产品。

　　1.生产纳米管。

　　俄罗斯已开发出纳米管气态生长法，利用该方法，可以获得表面系数很高的纳米管和纳米纤维。

　　俄研制的纳米管主要特性如下：断裂强度是碳纤维的约1.5倍—2倍；在碳材料中温度膨胀系数最低，且具有良好的各向异性；室温下磁化系数仅次于超导；对于纳米管，其复合材料的纤维强度特性可达到90%，而碳纤维仅能达到60%—65%。

　　2.在量子点晶格基础上研制单电子装置。

　　量子点晶格系统QCA将用于信息编码和信号处理，而QCA电路是新的快速发展的量子点制作技术。目前，俄罗斯也在研究包括GaAs/AlGaAs、Si/SiGe和Si/SiO2在内的半导体QCA结构，以及金属隧道和分子结构电路的QCA结构。

　　3.利用纳米粉体改善金属及合金的特性。

　　为了研究出适应温度范围大、工作在静负载和动负载环境下的新结构，要求开发出物理机械性能优于传统金属及合金的新材料。这方面具有重要意义的是复合材料，特别是金属基质的离散加强复合材料。

　　俄罗斯科学院流体动力学研究所研究了利用爆炸方法合成的掺有富勒烯或者超离散金刚石的铜粉体技术。通过试验，获得了铜基离散强化复合材料样品，与单一的铜相比其导电性达到78%，且显微硬度超过纯铜2倍。

　　4.用于激光器和光电子装置。

　　早在上世纪80年代人们就认识到，离散能谱及电子和电子穴波函数重叠对于量子点具有很好的应用价值。量子点可以成为不依赖温度的高特性半导体激光器的有源介质。

　　由于量子点结构制作技术的改善，从1992年起这一领域开始迅速发展起来，到目前为止，光刻技术仍是生产这种结构的主要方法，但其不足之处是受到尺寸的限制。

　　Ge-Si和InAs-GaAs异质结构中纳米尺寸岛的有序效应可以使人们获得密度为1010—1011平方厘米的极小尺寸无缺陷量子点，并在其电子及光学谱中明显表现出类似原子的特性。俄罗斯科学院西伯利亚分院物理半导体研究所正在加强对Ge/Si纳米结构的研究。

　　5.研制纳米结构复合材料。

　　纳米结构不仅仅限于电子和光通信产业的应用，像纳米粉、纳米膜等纳米结构可以广泛应用于各个工业领域。纳米粉由于其独特的机械、物理和化学性能在工业部门得到积极推广使用，其中碳纳米结构又独占鳌头。俄超固体和新碳材料技术研究所在高气压条件下合成了纳米结构，获得了直径为80纳米至100纳米的锥形排列管。

　　6.研制纳米材料催化剂。

　　俄托姆斯克工业大学研究了热催化消除有机化合物中有害气体的方法。他们采用过渡金属和稀土金属复合氧化物的超离散粉体(CrCuNi-CoCe粉体活化层)，同时还与现有的钯催化剂进行了对比试验，以评价其清洁效率。实验表明，CrCuNi-CoCe超离散粉体催化剂和钯催化剂氧化的碳氢化合物激活能在数值上十分接近。而俄科院西伯利亚分院催化研究所研究了催化剂的活性组分，实验发现，催化活性是由尺寸为0.1—0.3的细离散粒子决定的，这样的尺寸呈现为磁性氧化铁和Mg、Mn及Ca铁氧体的固溶体。

责任编辑： 整理时间：2006-11-30 7:35:33

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