纳米与电子通信.docVIP

纳米技术与电子通信 叶小舟 科学研究表明, 当物质加工尺寸到100nm 以下时, 往往产生既不同于微观原子、分子, 也不同于宏观物质的超常特性, 具有许多常规物质所不及的特异功能。无论其电磁特性、发光性能、色泽变化还是溶水能均产生重大变化, 这对未来通信将产生多方面的影响。纳米技术能使物质的导电状态发生质的飞跃。例如导电性能良好的铜在纳米级就不导电, 而原来属绝缘体的二氧化硅在纳米级却摇身一变成为导电体。这将使设计与制造通信设备出现前所未有的新变化。通信设备中不乏陶材料。用纳米陶瓷粉制成的陶瓷具有相当强的可塑性, 可使容易破碎的陶瓷坚如钢铁。以纳米技术为依托可以开发出比现有钢铁强度高十几倍而密度却大幅降低、重量至少减至原有的1/10 , 同时又可以像橡胶那样富有弹性的金属纳米材料, 从而使通信设备变得非常轻巧。 小而精是未来科技发展的必然趋势, 而小尺寸、多用途、高集成度以及高比表面积正是纳米技术区别于其他技术的一个显著特征。人造通信卫星是个庞然大物, 重达几吨乃至十几吨, 无论制造、运输、发射都会带来许多麻烦, 而且价格非常昂贵。用纳米材料制成的纳米卫星比麻雀略大,重量不足100g , 运输发射容易, 一枚小型火箭一次就可以发射数百颗这样的卫星。如果在太阳同步轨道上等间距地分布648 颗纳米通信卫星, 就可保证任何人在任何时刻、任何地方与其他人进行通信, 使“全球通, 通全球”成为现实。此外纳米卫星制造成本较低, 无疑是解决卫星袖珍化的重要手段。 在设计与制造通信设备时要用到集成电路,而集成电路里又有许多只晶体管元件。自从人类发明第一只晶体管以来, 其尺寸平均不到18 个月就要缩小2 倍。如今宽度仅为30nm 的晶体管已经问世。这一突破预示着在未来5 ～ 10 年内能生产出可集成4 亿个晶体管、运行速度为1010次/s、工作电压低于1V 的新型电脑芯片。而目前世界上芯片最快的运算速度是15 亿次/s , 最多只能集成4200 万个晶体管。随着晶体管的尺寸日趋缩小, 它在集成电路板上“落户”时凭借什么与其他元器件发生联系, 一直是科学家刻苦攻关的问题。 如今这一技术难题已经被我国科学家攻克。我国自行研制成功的“ 纳米电缆” (只有头发丝的1/50000)为解决这一难题提供了有效的技术途径。在纳米电缆中电子的传输状况不同于一般导体, 它传输速度快、能量损耗小, 大有取代光缆之势。纳米电缆具有自动检测报警功能, 遇到火情和潮气、积水浸入能自动发出警报信号, 用它传送信息可将通信隐患消灭在萌芽状态。纳米技术可提高通信设备的抗菌能力。在通信设备中人手容易接触的部位使用经纳米处理的材料, 可有效抑制细菌的生长, 从而有利于使用者的健康。在制造衣服的材料中加入少量的金属纳米微粒, 能使其成为新颖别致的纳米服装, 具有抗电磁辐射和抗静电感应的功能, 因此很适合于经常与电脑打交道的通信人员。 纳米科学技术和信息科学技术将成为21 世纪科学技术发展的主流。它的蓬勃发展将使人类通信变得更加方便快捷、绚丽多彩。 21 世纪信息技术的核心是纳米电子学、纳米磁学及纳米光电子学。利用纳米磁学可使信息存储量上千倍增加。利用纳米光电子技术可使通信带宽增加百倍。