纳米科学涉及对纳米尺度内物质特性的研究,这一尺度介于100纳米至0.1纳米之间。纳米技术则基于这些科学研究,旨在开发新型的材料和工艺。实际上,纳米科技的诞生可追溯至更早时期。
在1984年,德国学者格莱特通过技术手段将铁晶体压制成纳米尺寸,并对其结构进行了深入分析。他发现,这些纳米铁块比传统钢铁更为坚固,具有更高的强度和硬度。此外,纳米材料在低温下会失去导电性,且熔点随着尺寸缩小而降低。格莱特的工作为科学家们研究物质在纳米尺度下的性能变化和应用打开了大门。
纳米颗粒的尺寸通常不超过10纳米,接近原子大小。在这个尺度上,物质的性能和结构变化呈现非连续性,量子效应开始显著影响物质的性质。因此,与传统材料相比,由纳米颗粒制成的材料在机械强度、磁性、光学、声学、热学等方面表现出显著差异,产生了一系列新的功能。
目前,纳米科技领域主要分为纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米制造学和纳米光学等分支。这些学科都是多学科交叉的边缘学科,结合了研究与应用。纳米科技以物理和化学的基础理论为支撑,依赖于先进的分析技术和工艺。
尽管在纳米科技领域已取得重要进展并开发出多种纳米材料和器件,但纳米科学和技术的真正发展主要集中在21世纪。因此,这一学科的形成被认为是20世纪科学家们赠予21世纪的宝贵礼物。