罗雷尔的研究方法

⑴ 显微镜的发明与纳米的发现有什么关系

我们人类被称为万物之灵，能够上天人地，移山填海，能够深入微小世界探秘，这些靠的是什么呢?说起来我们在很多方面不如地球上其他的生物，奔跑我们比不上猎豹，力量我们更是没法和大象相比，可是我们人类拥有发达的大脑，我们懂得去制造工具。正是这些工具弥补了我们的不足，使得我们征服自然的能力大大提高。

人类要认识微小的世界，单单凭借我们的肉眼也是不行的。我们人类能看到的最小的东西大约为0.1毫米，那么我们是如何观察小于0.1毫米的东西的呢?

最早用于探究物质结构的仪器是光学显微镜。光学显微镜最初是由放大镜演变而来的。放大镜实际上就是凸透镜，人们早就知道把凸透镜靠近物体，就可以通过镜片看到放大的物像，这大概是14世纪的事情。16世纪荷兰人杨森偶然通过两块不同的镜片看物体，发现放大效果好得多，于是就发明了显微镜。

这件事发生在16世纪的荷兰不是偶然的，因为当时荷兰的眼镜制造业相当发达，杨森正是一位磨镜片的工人。他的显微镜由透镜组合而成，把两片凸透镜和两片凹透镜各组成一对，凸透镜作为物镜(靠近物体一方的透镜)，凹透镜作为目镜(靠近眼睛一方的透镜)。这是一台很大的显微镜，镜筒的直径有五厘米多，长度有四十几厘米。不过这台显微镜的效果并不是很好，影像歪斜不清，也不能聚光以便清楚地观看物体。

早期显微镜镜片所用的玻璃质量不佳，玻璃里含有气泡，玻璃表面也不光滑，用这种显微镜放大的物体看上去有点模糊。如果使用倍数更大的显微镜来进一步放大物体，物体就变得更加模糊，结果什么也看不清楚。正是因为这个原因，人们往往认为观察微小物体放大镜就够了，显微镜并不比放大镜优越。

英国物理学家胡克在1肋年前后，对显微镜发生了兴趣，亲自制作了一台显微镜，他用这台显微镜，发现了软木的软组织(他给软组织取名为“细胞”，其实他看到的并不是真正的细胞，而是软组织的纤维结构)，并且清楚地观察到了蜜蜂的小刺、鸟羽的细微构造等微小物体。他的显微镜使用了两片凸透镜，原理和现在的显微镜相同。另外，胡克还想出了在物镜下面另外安装凸透镜，用以聚光照亮被观察物体的方法，为了提高放大倍率，胡克进一步使用了近于球形的凸透镜。他的显微镜能清楚地观察以前看不到的微小的物体，例如跳蚤的头部和脚部，所以当时显微镜有一个外号，叫跳蚤镜。1665年胡克写了一本书，名叫《显微图谱》，里面有他根据大量观察所做的素描，显微镜也因此受到科学界的重视。

把显微镜推上科学舞台的科学家中，还有一位叫列文虎克，他也是荷兰人。他把玻璃棒的端部熔化后拉成线状，然后进一步加热做成球形，再把它磨成透镜。他要求玻璃里面一点也不含气泡，玻璃表面必须磨制得非常光滑均匀。他在1671年磨成的第一块透镜尽管直径只有1/8英寸(约3毫米)，但当他通过透镜观察物体时，却发现物体几乎放大了200倍，而且十分清晰。他把透镜放在支架上，做成了一具放大镜。后来又加上一块透镜，放大的倍数更大了，这就构成了显微镜。显微镜在当时已经不是什么新鲜事物，但别人都是把镜片拼凑在一起当作玩物，而列文虎克却有自己的崇高目的，他想用这台新仪器观察看不见的世界。

列文虎克用他的显微镜观察各种小东西，从牙垢到沟中的污水，都成了他的观察对象。他记下了肌肉、皮肤、毛发和牙质的精细结构。从1673年开始，他用荷兰文给英国皇家学会不断写信，报告他的观察实验记录，有时一封信就像是一本小书，他的第一封信就用了一个很长的题目：“列文虎克用自制的显微镜观察皮肤、肉类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录”。当时英国皇家学会对这位无名之辈的报告不很重视，直到1677年按照列文虎克的说法制成了同样大小的透镜和显微镜，证实列文虎克的观察结果之后，才引起了人们的注意。

列文虎克的一系列发现，在生物学史上开辟了一个新的研究领域，这个领域就是微生物学。有了光学显微镜，我们就可以观察到肉眼看不见的细胞，也正是光学显微镜的诞生导致了细胞的发现；从而使人们对自然界的认识发生了一个极大的飞跃。

可是人类要想看比细胞还小的结构，使用光学显微镜就不行了。

为了增加显微镜的放大倍数，在相当长一段时间内，不少人都在玻璃的材料和磨削工艺的改进上动脑筋。但后来发现，如果被观察的物体小于光波波长的1/2时，光线射到它们身上时就会绕过去成不了像。我们知道，光学显微镜是用可见光作为光源的，其波长约为400～770纳米，因此当被观察的物体小于200纳米时，光学显微镜就无能为力了——放大倍数限制在2000倍左右。

所以，要观察更小的物体，就得另外找到一种比可见光的波长更短的光线才行。早在20世纪20年代，法国科学家德布罗义就发现电子束也具有波动性质。所谓电子束，就是许多电子集合在一起，并且以很高的速度向着一个方向运动。进一步的研究表呀，电子束的波长远比可见光的波长短，还不到1纳米。于是，科学家们很自然地想到，如果显微镜用电子束代替可见光做光源，它的分辨能力肯定可以大大提高。

根据这一思路，科学家们终于在1932年研制成功了一种新的显微镜——电子显微镜。在电子显微镜内部，特制一个空心的强力线圈——磁透镜，它相当于光学显微镜中的玻璃透镜，但是，镜筒必须抽成高度真空。同时，由于人眼无法直接看见电子束，因而必须通过荧光屏或照相机的转换。经过不断改进，目前电子显微镜的最高分辨能力已达0.2～0.3纳米，与原子大小差不多了。放大倍数约为30万～40万倍，一根头发丝可以放大到一座礼堂那么大；如果增加磁透镜个数，放大倍数更可高达80万～100万倍。电子显微镜的发明帮助人类进一步打开了微观世界的大门，人们可以看到更小的东西了，包括细胞内各种组成成分，以及只有几十纳米大小的病毒。

电子显微镜虽然威力巨大，可是它的体积往往也很大，价格也非常昂贵，操作很繁琐。有没有可能制造出更加简单有效的显微镜呢?扫描隧道显微镜的发明解决了前面的问题。

扫描隧道显微镜是IBM瑞士苏黎世研究所的宾尼和罗雷尔于1982年发明的。

宾尼1947年7月出生于德国的法兰克福。其时正值第二次世界大战结束不久，他和小伙伴们常常在废墟中做游戏，当时他并不懂得为什么建筑物会变成那个样子。10岁时，尽管他对物理还不太了解，但已决心要当一名物理学家，等到在学校里真正学到物理时，他大概有点怀疑这一选择了。少年时代的宾尼是一个音乐爱好者，他母亲很早就教他古典音乐，15岁时开始拉小提琴，而且还参加过学校的管弦乐队。

10多年后，当宾尼开始做毕业论文时，才真正感受到物理学的魅力，认识到做物理工作比学习物理更有乐趣他深切地体会到，“做”是“学”的正确途径，在“做”中“学”才能获得真知和乐趣。

1978年，宾尼在法兰克福大学获博士学位。他在做博士论文时参加马丁森教授的研究组，指导教师是赫尼希博士。宾尼对马丁森教授非常佩服，这位教授很善于抓住和表述科学问题的实质。赫尼希博士指导他做实验，非常耐心。

在他的妻子瓦格勒的劝说下，宾尼在完成博士论文后，接受了IBM公司苏黎世研究实验室的聘任，参加那里的一个物理小组。这是非常重要的决定，因为在那里宾尼遇到了罗雷尔。

罗雷尔1933年6月6日出生于瑞士的布克斯，1949年全家迁往苏黎世。他对物理学的倾倒完全属于偶然，因为他原来喜欢古典语文和自然，只是在向瑞士联邦工业大学注册时才决定主修物理。他在学校的4年中受到一些着名教授的指导。1955年，他开始做博士论文，罗雷尔在实验中要用到非常灵敏的机械传感器，往往要在夜深人静时工作。他不辞辛苦，非常勤奋，4年的研究生生活使罗雷尔得到了很好的锻炼。

1961年起，罗雷尔到美国的拉特格斯大学做了两年博士，1963年他回到瑞士，在IBM研究实验室工作。从20世纪70年代末开始他从事反磁体研究，并在研究组组长米勒的鼓励下研究临界现象。此后，他开始与宾尼合作，从70年代末起，一直致力于研制扫描隧道显微镜，这种显微镜就是利用量子力学里面的隧道效应制作的。

1981年，宾尼和罗雷尔等人用铂做了一个电极，用腐蚀得很尖的钨针尖作为另一电极，在两电极间小于2纳米的距离以内，改变钨针尖与铂片之间的距离，测量隧道电流随之产生的变化。结果表明，隧道电流和隧道电阻对隧道间隙的变化非常敏感，隧道间隙即使只变化0.1纳米，也能引起隧道电流的显着变化。

一个非常光滑的样品平面，从微观来看，是由原子按一定规律排列起来的。如果用一根很尖的探针(如钨针)，在距离该表面十分之几纳米的高度上平行于表面进行扫描，那么，由于每个原子都有一定大小，在扫描过程中隧道间隙就会随探针位置的不同而不同，流过探针的隧道电流也就随之而不同，即使是百分之几纳米的高度变化，也能在隧道电流上反映出来。利用一台与扫描探针同步的记录仪，将隧道电流的变化记录下来，即可得到分辨率为百分之几纳米的扫描隧道显微镜图像。

扫描隧道显微镜的发明解开了物理学中的很多问题，使两位科学家获得了1986年的诺贝尔物理学奖，从扫描隧道显微镜的发明到两位科学家因此获得诺贝尔奖，仅仅用了4年的时间，这在诺贝尔奖的历史上是非常罕见的。

扫描隧道显微镜从诞生、发展到现在，还不到20年，它正以旺盛的生命力茁壮成长。继扫描隧道显微镜之后，又有一批根据同一工作原理派生出来的，其他类型的显微镜相继问世，如原子力显微镜(用于非导电材料)、光子扫描隧道显微镜(运用光子隧道效应)，弹道电子发射电子显微镜(能够在纳米尺度上无损探测表面)、摩擦力显微镜(用于纳米尺度上摩擦舟的研究)、磁力显微镜(探测样品磁特性的有力工具)、分子力显微镜、扫描离子电导显微镜、扫描热显微镜等等，总数达十几种之多。人们还进而实现了原子的操纵和加工，用电子的撞击使原子按人的意志做有序的移动或移植，1990年IBM公司的研究人员利用扫描隧道显微镜，把铁原子重新排列成了汉字“原子”的字样。这些进展充分显示了扫描隧道显微镜蓬勃发展的势头和巨大的影响力。

从光学显微镜到电子显微镜，又从电子显微镜到扫描隧道显微镜，一步一步走下去，人们正通向微观世界的幽深处；科学的视野越来越宽广，人类驾驭自然的能力也越来越强，人类在微小世界中将会有更多的发现。

⑵ 请回答：火卫一的资料，请说的全面一点。急啊，非常感谢！

火卫一（希腊语：Φόβος；系统名称：Mars I）是火星的两颗自然卫星中，距离火星较近且较大的一颗，平均半径为11.1km，是另一颗卫星火卫二的7.24倍。火卫一的名字是福波斯（意思是害怕），是希腊神话中的战神阿瑞斯（在罗马神话中名叫玛尔斯）之子。

概述：
火卫一是一个形状不规则的小天体。围绕火星运动，轨道距火星中心约9400km，也就是距离火星表面6000km。火卫一到其母星的距离，比其他已知行星的卫星都要近。火卫一是太阳系中反射率最低的天体之一。火卫一上有一个巨大的撞击坑，叫斯蒂克尼撞击坑。由于轨道离火星很近，火卫一的转动快于火星的自转。因此，从火星表面看，火卫一从西边升起，在4小时15分钟或更短的时间内划过天空，在东边落山。由于轨道周期短以及潮汐力的作用，火卫一的轨道半径在逐渐变小，最终它将撞到火星表面，或者破碎形成火星环。

发现：
火星的2颗卫星均是在1877年发现的。火卫一是由天文学家阿萨夫·霍尔在1877年8月18日格林威治标准时间09:14，于华盛顿特区的美国海军天文台发现的。（如果采用当代的数据，按1925年前的天文惯例，一天从中午起算，是在华盛顿标准时间8月17日16:06发现的）[8][9][10]。霍尔在1877年8月12日07:48（UTC）还发现了火星的另外一个卫星，火卫二。卫星的名字是由伊顿公学的科学教员亨利·马丹（1838-1901）提议的，来自《伊利亚特》第15卷，书中描述了阿瑞斯召见得摩斯（Deimos，意为恐惧）和福波斯（Phobos，意为害怕）[11][12]。

物理特征火卫一是太阳系内反射率最低的天体。它的光谱上和D-型小行星接近[13]，从表面上看，它的成分类似于碳质球粒物质[14]。火卫一的密度非常低，不可能是实心的岩石。而具有相当多的空隙[15][16][17]。这些结果让人想到，火卫一可能是一个大的冰库。光谱观测表明，表面土壤缺水[18][19]，但这并不排除风化层以下有冰[20][21]。

很早就有人预测，火卫一和火卫二会产生稀薄的尘埃环，但到目前为止尚未发现[22]。最近火星全球勘察者的图像说明，火卫一上覆盖着一层厚度大于100米的细颗粒土壤，按照假说，这是由其他天体撞击形成的，但不知这些物质是如何附着在几乎没有重力的天体表面的[23]。

火卫一非常不圆，其尺寸是27×22×18km[2]。

火卫一上布满了撞击坑[24]，尽管火卫一很小，位于赤道附近的一个撞击坑中心还有一个山峰[25]。火卫一最突出的表面特征是斯蒂克尼撞击坑，这是用阿萨夫·霍尔妻子的名字，安杰琳·斯蒂克尼·霍尔命名的。斯蒂克尼是她的闺名。正如土卫一的撞击坑赫胥尔撞击坑，形成斯蒂克尼的撞击可能几乎把火卫一撞得粉碎[26]。火卫一形状古怪的表面上有很多的沟槽和条纹。沟槽典型的深度在30米以下，宽100到200米，长达20千米。最初认为，这都是由形成斯蒂克尼的同一次撞击造成的。然而，火星快车的结果表明，这些沟槽并非在斯蒂克尼的径向。而是集中在火卫一轨道迎风面的顶端（离斯蒂克尼不远）。研究人员怀疑，这是由撞击火星溅射出来的物质凿出来的。这样，这些沟槽实际就是一串撞击坑。这些沟槽在靠近背风面时就逐渐消失了。根据其不同的年代，这些沟槽可以分为12组，代表至少12次火星撞击事件[27]。在灶神星上也有这样的沟槽，但科学家们目前并不认为这些沟槽具有相同的成因[28]。

只有一块名为凯顿的陨石被认为是来自火卫一，但这也很难确认，因为目前对火卫一的成分还知之甚少[29][30]。

已命名的地质特征
火卫一上的部分已命名陨石坑。C = 克拉斯垂尔；D = 德隆洛；F = 佛林奈；L = 林托克；R = 瑞颛沙；S = 斯蒂克尼；Sk = 斯开瑞士。格力锥格陨石坑位于斯开瑞士和佛林奈陨石坑下的地平线处。火卫一上的地址特征是用研究火卫一的天文学家的名字、以及江奈生·斯威夫特的《格列佛游记》[31][32]中的人名和地名命名的。这些地形包括勒皮他地区和拉格多平原，都是《格列佛游记》里的地名（勒皮他是小说中会飞的岛，而拉格多是小说中巴尔尼巴比国的首都）[33]。火卫一上唯一有命名的山脊是开普勒脊，是用天文学家约翰内斯。开普勒的名字命名的。另外有几个撞击坑也已被命名。

陨石坑 命名依据 座标
克拉斯垂尔 在格列佛游记中的人物 60°N 91°W / 60°N 91°W / 60; -91 (Clustril)
德亚瑞司特 天文学家罗雷尔·路德威·德亚瑞司特 39°S 179°W / 39°S 179°W / -39; -179 (D'Arrest)
德隆洛 在格列佛游记中的人物 36°30′N 92°00′W / 36.5°N 92°W / 36.5; -92 (Drunlo)
佛林奈 在格列佛游记中的人物 60°N 350°W / 60°N 350°W / 60; -350 (Flimnap)
格力锥格 在格列佛游记中的人物 81°N 195°W / 81°N 195°W / 81; -195 (Grildrig)
格列佛 在格列佛游记中的主角 62°N 163°W / 62°N 163°W / 62; -163 (Gulliver)
霍尔 弗伯斯的发现者阿萨夫·霍尔 80°S 210°W / 80°S 210°W / -80; -210 (Hall)
林托克 在格列佛游记中的人物 11°S 54°W / 11°S 54°W / -11; -54 (Limtoc)
奥匹克 天文学家恩斯特·奥匹克 7°S 297°W / 7°S 297°W / -7; -297 (Öpik)
瑞颛沙 在格列佛游记中的人物 41°N 39°W / 41°N 39°W / 41; -39 (Reldresal)
洛希 天文学家爱德华·洛希 53°N 183°W / 53°N 183°W / 53; -183 (Roche)
夏普利斯 天文学家毕文·夏普利斯 27°30′S 154°00′W / 27.5°S 154°W / -27.5; -154 (Sharpless)
史克洛夫斯基 天文学家约瑟夫·史克洛夫斯基 24°N 248°W / 24°N 248°W / 24; -248 (Skyresh)
斯开瑞士 在格列佛游记中的人物 52°30′N 320°00′W / 52.5°N 320°W / 52.5; -320 (Skyresh)
斯蒂克尼 弗伯斯的发现者霍尔的妻子莉娜·斯蒂克尼 1°N 49°W / 1°N 49°W / 1; -49 (Stickney)
陶德 天文学家大卫·毕克·陶德 9°S 153°W / 9°S 153°W / -9; -153 (Todd)
温德尔 天文学家奥利弗·温德尔 1°S 132°W

轨道特征
火卫一与其母星超乎寻常的近，由此产生了一些很奇特的效果。火卫一的轨道低于火星的同步轨道，结果就是它的运动快于火星的自转。因此，每个火星日，火卫一差不多有2次（每11小时6分）从西边升起，飞快地划过天空（4小时14分或更短），在东边落下。由于火卫一的轨道低且在赤道面内，在火星上，纬度高于70.4°的地方，火卫一就位于地平线以下了。由于轨道很低，从火星上看，火卫一的角直径随其在天空的位置而变化。在地平线上，火卫一是0.14°，在天顶是0.20°，宽度是从地球上看到的满月的1/3。作为对比，在火星天空，太阳的视角是0.35°。从火星上观测，火卫一的星相是0.3191天（火卫一的朔望周期），只比火卫一的恒星周期长13秒。

从火卫一上看，火星比从地球上看到满月大6400倍，亮2500倍，占半个天球宽度的1/4。火星－火卫一的拉格朗日L1点位于斯蒂克尼撞击坑上方2.5km，离火卫一表面的距离近得不可思议。

凌日
凌日火星表面上的观测者会看到火卫一定期凌日。机遇号火星车拍到了几次这样的凌日。凌日期间，火卫一的影子会投射到火星表面上，这被好几个火星探测器拍摄到了。火卫一不够大，不能覆盖整个日盘，因此不可能引起日全食。

未来的毁灭
未来的毁灭火卫一的周期短于一个火星日，由于潮汐减速，火卫一的半径正以每个世纪20m的速度逐渐减小。估计在一千一百万年后，它将撞上火星表面，或者很有可能成为火星环[35]。假定火卫一的形状不规则，是一堆石头（特别的摩尔－库伦体），计算表明，目前火卫一对于潮汐力还是稳定的。但如果轨道半径下降略大于2000km，即下降到7100km左右，估计火卫一就将超过石头堆的洛希极限。更新的计算说明，破碎的时间大概距今760万年[36]。在这个距离上，火卫一可能将破碎形成一个环系统，这个环将继续缓慢地向着火星回旋运动[37]

起源
火星卫星的起源目前仍有争议[38]。火卫一和火卫二和碳质小行星（C型小行星）有很多共同之处，其光谱、反照率以及密度与C型或者D型小行星很相似，因此有一种假设是2个卫星都是被捕获的主带小行星[39][40]。2个卫星的轨道很圆，几乎就在火星的赤道面内。因此，就需要一种机制，把初始偏心率高且倾斜的轨道调整为赤道面内的圆轨道。这种机制很可能就是大气阻力加上潮汐力[41]，但对于火卫二，还不清楚是否有足够的时间来完成这种轨道调整[38]。捕获还需要能量的耗散。对于目前的火星，要通过大气阻尼来捕获火卫一大小的天体，大气太稀薄了[38] 。杰弗里·兰迪斯指出，如果是双小行星，是可能被捕获的，并在潮汐力作用下彼此分开[40]。

火卫一可能是太阳系的第二代天体，是在火星形成后才合成的，而不是从形成火星的星云中与火星同时诞生的。[42]

另外一个假设是，火星周围曾经有很多火卫一、火卫二大小的天体，可能是火星与大的星子撞击溅射出来的[43]。火卫一内部多孔（根据其密度1.88g/cm3，估算空洞占火卫一体积的25%-35%），这与其来自小行星的假设不相符[6] 。对火卫一的热红外观测表明，其成分主要是层状硅酸盐，众所周知，这是火星表面上的物质。火卫一的光谱不同于各种球粒陨石，再次说明它并非源自小行星[44]. 两方面的发现都说明，火星被撞击后，溅射出来的物质在火星轨道上重新吸积，形成了火卫一[45]。这与月球的主流起源理论类似。

斯科洛夫斯基“火卫一空心”假说
1950年代末至1960年代，火卫一特殊的轨道特性让人们想到，火卫一可能是空心的。

1958年前后，在研究火卫一的长期加速时,俄罗斯天文学家艾欧斯·塞姆洛维奇·.斯科洛夫斯基提出，火卫一是“薄层金属”结构。这个假说甚至让有些人猜想火卫一是人造的[46]。斯科洛夫斯基根据对火星高层大气密度的估计，推断如果大气的微弱刹车效应能使火卫一长期加速，火卫一必须非常轻——计算出一个外径16km（9.9英里）但厚度不到6cm的空心铁球[46][47]。1960年，当时美国总统艾森豪威尔的科学顾问弗雷德·辛格在致航天杂志的信中谈到斯科洛夫斯基的理论：[48]

“ 如果根据天文观测，卫星真的是在沿螺旋线向内运动，对此假说就没有什么异议了，那么火卫一是空心的，且来自火星。这个“如果”取决于天文学观测。观测也可能有误，因为观测结果来自间隔数十载、由不同的观测者用不同的仪器得到的几组不相关的的测量数据。仪器误差可能对结果会有影响。 ”

此后，人们发现辛格预计的系统误差确实存在，因此对假说产生了异议[49]。1969年，有了精确的轨道测量，说明并不存在这种不一致性[50]。但辛格的异议也不无道理，因为早期的研究过高估计了高度的减小速度（5cm/年），后来修正后，为1.8cm/年[51]。现在认为，长期加速的原因是潮汐作用[49]，而早期的研究并没有考虑这个因素。目前，已经有飞船对火卫一的密度直接进行了测量，为1.887g/cm3[4]。目前的观测认为，火卫一是一个石头堆。此外，七十年代早期海盗号探测器获得的图像明确显示，火卫一是个天然的天体，不是人造的。

然而，根据火星快车的测绘计算得到的体积确实说明卫星内部存在空洞。火卫一并非一块实心的岩石，而是一个多孔的物体[52]。火卫一的孔隙率的计算值是30%+/-5%. 颗粒和石块间的空隙大多较小（mm到约1m）[6]。

探测
已经有几个飞船给火卫一拍摄了近照。这些飞船的本身的任务是对火星成像，最早是1971年水手9号，此后是1977年海盗1号，1998年、2003年火星全球勘察者，2004年，2008年和2010年火星快车[53]，2007年和2008年火星侦查轨道器。2005年8月25日，勇气号火星车由于风吹散了太阳帆饭上的尘土，获得了额外的能量，从火星表面拍摄了几张曝光时间较短的夜晚天空照片[54]，照片上可以清楚看到火卫一和火卫二。专门的火卫一探测器是1988年发射的苏联的福布斯1号和福布斯2号。前者在奔火途中就失踪了，后者（包括着陆器）返回了一些数据和图像，但在开始卫星表面详查后不久就失效了。其他的火星任务采集了更多的数据，但下一个专门的任务是2011年发射的采样返回任务。

俄罗斯空间局在2011年11月发射了到火卫一采样返回的任务，福布斯-土壤，返回舱中还包括一个行星学会的生命科学实验——行星际飞行生命实验LIFE[55]。参加此次任务的还有中国国家航天局计划进入火星轨道的探测飞船萤火一号，以及火卫一着陆器上的科学载荷的土壤研磨和筛分系统[56][57][58]。然而，到达地球轨道后，福布斯-土壤探测器未能点火奔向火星。此后的抢救工作未能成功，2012年1月，福布斯-土壤在地球上坠毁。

计划中或建议的探测
据报道，2007年欧洲航天公司欧洲宇航防务集团阿斯特里姆公司规划了一个到火卫一的技术演示任务。阿斯特里姆公司目前参与欧洲空间局的一个火星采样返回任务，这个任务是欧空局极光计划的一部分。将一个航天器送往重力场很小的火卫一，是测试验证最终到火星采样返回任务的好途径。这个任务规划于2016年启动，将持续3年。公司机将使用一个离子推进的“母船”，释放一个着陆器到火卫一表面。着陆器将进行一些测试和实验，把样品采集到一个舱内，然后返回到母船上，返回地球，样品将被投掷到地面，等待回收[59]。

火卫一独石（中部偏右），由火星全球勘察者于1998年拍摄。（编号：MOC Image 55103）2007年，加拿大空间局资助了Optech和火星研究所的一项研究，这是到火卫一的无人探测任务，名叫PRIME（Phobos Reconnaissance and International Mars Exploration，火卫一侦查和国际火星探测）。建议PRIME飞船的着陆地点为火卫一的独石，这是斯蒂克尼坑附近的一个明亮的物体，投射下了明显的影子[60][61][62]。2009年7月22日，C-Span采访航天员巴兹·奥尔德林时，他提到这个独石说，“我们应该大胆去往人类没有去过的地方。飞跃彗星，访问小行星，访问火星的卫星。这个薯仔形状的天体每7个小时绕火星一圈，上面的独石是一个很特别的结构。人们发现后就提问：是谁把这个东西放在那里的？是宇宙放的，如果你愿意，也可以说是上帝放的……[63][64]”PRIME任务将包括一个着陆器和一个轨道器[62]，分别将携带4个仪器，用于研究火卫一的各种地质特征[65]。到2009年4月20日，PRIME还没有明确的发射计划。

2008年，NASA格林研究中心开始研究使用电推进的火卫一火卫二采样返回任务。该项研究形成了Hall任务概念，一个新的前沿级任务，目前仍在进一步的研究中。[66]

已经有人提出，火卫一是载人登陆火星任务的早期目标。[67]由人类在火卫一上对火星上的机器人进行遥操作，可以保证没有显着的时间延迟。行星保护主义者所担心的早期火星探索所涉及的问题，通过这种方法也可以得到解决[68]。同样，火卫一也是载人登火星任务的目标，因为在火卫一上登陆比在火星表面登陆要容易和便宜很多。奔向火星的着陆器需要在没有任何辅助设备的情况下，能够进入大气，随后返回到轨道上（这种能力载人航天器还从来没有尝试过），否则就需要在当地建设辅助设备（一个殖民或支撑任务）。而火卫一的着陆器，只需要根据月球着陆器和小行星着陆器来进行设计[69]。人类对火卫一的探测，可以成为人类探火星的催化剂，这本身就是激动人心而且从科学上有价值的[70]。

⑶ 求扫描探针显微技术的原理及其应用的物理学论文，

三扫描探针显微技术(SPM)的基本原理及应用

SPM实际上是一个很大的家族,是在扫描隧道显微镜(STM)发明取得巨大成就的基础上发展起来的各种新型显微镜.它们的原理都是通过检测一个非常微小的探针(磁探针、静电力探针、电流探针、力探针),与样品表面的各种相互作用(电的相互作用、磁的相互作用、力
的相互作用等),在纳米级的尺度上研究各种物质表面的结构以及各种相关的性质.
1. STM的发明是利用了电子隧道效应,即当两个电极之间距离很近为S时,如外加一个很小的偏压Vb,电子就会穿过电极之间的能量势垒,从一个电极流向另一个电极,电子穿过势垒的效应称为隧道效应.S应该很小,才能起到这种粒子波动性质的量子效应.例如,实验中把一个金属的尖端作为一个电极,用样品的表面作为另外一个电极.当把两个电极之间的距离调到小于1nm时,外加一个很小的偏压,电子就会通过针尖穿过势垒流向另一个电极
表面(样品),即产生了隧道电流.
若控制电极与样品表面隧道电流做到恒定时,针尖与样品之间
距离就该不会变,在扫描过程中,针尖会随着样品表面的起伏而起伏.如针尖足够尖,就可能分辨出单个的原子;如针尖沿X、Y平面方向扫描,就会得到样品表面数据和表面原子的分布,这就是扫描隧道显微镜(STM),也是扫描探针显微技术(SPM)的基本原理.通常扫描隧道显微镜的针尖与样品表面的距离非常接近(大约为0.5至1.0nm),所以它们之间的电子云互相重叠.在它们之
间施加一偏置电压Vb= 2mV~2V时,就会形成隧道电流.此隧道电流I可以表示为
I ∝Vbexp(-kφ1/2s),
式中 k=常数,在真空条件下为≈1;
φ为针尖与样品的平均功函数;
s为针尖与样品表面之间的距离,一般为0.3∽1.0nm.
由于隧道电流I与针尖和样品表面之间的距离s成指数关系,所以电流I对针尖和样品表面之间的距离变化非常敏感.例如,若此距离减小仅仅0.1nm,隧道电流I将会增加10倍;反之,如果此距离增大0.1nm,隧道电流I就会减少10倍.
若想达到类似STM的功能,主要须配置:
(1) 通过一个压电陶瓷管,很精细地控制空间三维的扫描;
(2) 配合一套简便的系统,通过一个电子反馈系统把数据用计算机采集起来,然后转化成图像直接显示出来.
2. 原子力显微镜(AFM),是在STM基础上发展起来的,这是因为STM只能在导电材料的样品表面上,分辨出单个的原子及结构的三维图像.对于非导电材料,STM将无能为力.为了弥补STM的不足,1986年宾尼、夸特、格勃发明了原子力显微镜(AFM),它的许多原件与STM是共同的.AFM与STM的主要不同点是:
AFM采用了极其敏感的,易弯曲的微悬臂针尖代替了STM的
隧道针尖,并以探测悬臂的微小偏转代替了STM中的探测微小隧
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道电流.正是由于AFM工作时不需要探测隧道电流,所以它可以用于分辨包括绝缘体在内的各种材料表面上的单各原子,,应用范围比STM更为广泛
3. 扫描探针显微技术(SPM)的特点
(1) 具有原子级的高分辨率
STM的横向分辨率可达到0.1nm,垂直表面方向分辨率可达0.01nm,这是目前所有显微技术当中分辨率最高的.
(2) 可以观察单个原子层的局部表面结构
STM观察的是表面的一个或两个原子层,即几个纳米的局域信息,而不是像光学显微镜和电子束显微镜只能获得平均信息.
(3) STM配合扫描隧道谱(STS),可以得到表面电子结构的有关信
息,可以通过调节隧道结偏压来观察不同位置电子态密度分布,观察电荷转移的情况,还可以得到电子结构的信息.
(4)STM可以实时、实空间地观察表面的三维图像
STM可以用零点几秒钟时间采集一幅实空间图,在一个位置上连续记录,可以观测到原子表面扩散、迁移的过程.而不像其他,例如各种衍射方法所得到的只是倒易空间的图像,不是实空间的,而且只有进行”傅里叶变换”才能得到实空间图像.
(5)STM可以在不同条件下工作,例如真空、大气、常温、低温、
高温、熔温,不需要特别的制样技术,而且探测过程对样品无
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损伤.能在缓冲溶液中接近自然状态下观测,为直接观察生物样品的表面结构提供了可能,并且可以在高温下观测样品否发生相变或 晶畴的移动等,因而扩展了研究对象的范围.
(6)STM不仅可用于成像,还可以对表面的原子、吸附的原子或
分子进行操纵,从而进行纳米级加工,这是其他技术所不具
备的一种功能.
4. 影响扫描探针显微技术质量的几个关键
(1) 关于震动的影响:一般地面震动是在微米量级,可是要产生稳定的隧道电流,针尖和样品间必须小于1nm.微小的震动就会使针尖闯上样品,甚至难以严格控制它在精细的位置上扫描,所以要尽量减少震动.
(2) 噪音的影响:因为产生的电流是纳安级的,要取得原子分辨率
(约0.01nm),必须控制针尖,以实现扫描,要求仪器本身稳定,隔绝电子噪音.
(3) 针尖的要求:如果针尖很钝,就不可能探测到单个的原子,达
不到原子分辨率,所以针尖必须很尖.一般要求具有纳米尺度
,要求高水平的微加工技术.
(4) 样品的要求:STM工作时需要产生隧道电流,所以要求样品必须是导体或半导体,否则就不能用STM直接观察.原子力显微镜(AFM)可检测非导体,但要求样品粘度不能过大,否则针尖扫描时就会拖着样品一起动,达不到高的分辨率.
编 后 记
人类已迎来了肉眼可直观原子图像,甚至可移动、提取、放置、操纵单原子等技术,为纳米世纪的来临和洞察纳米世界物质本质做出了伟大贡献.这是先辈有特殊贡献的科学家,例如德国的埃贝、海仑、霍尔茨、蒲许、克诺尔、鲁斯卡、克劳塞、穆勒以及西门子公司的蔡司光学工厂和美国IBM公司的宾尼、罗雷尔,还有一些未予记载国籍和名称的科学工作者的辛勤劳动成果.经过从十七世纪到十九世纪漫长时间的探究、追求、观察、推理、研制、实验、失败、成功等等经历,而获得的各阶段的伟绩.目前,如STM、AFM等显微镜已在各国科研部门逐步使用,正为各行各业的科技进步、创新活动做贡献.我国的一些科技工作者也已在不多的公、私研究单位、学校、工厂、企业的新产品中注入了纳米级的材料和技术,也会逐步接触和应用STM、AFM,以获得更高层次的产品.

⑷ 为什么霍尔效应的研究可以获得诺贝尔物理学奖

因为量子霍尔效应是整个凝聚态物理领域最重要、最基本的量子效应之一。它是一种典型的宏观量子效应，是微观电子世界的量子行为在宏观尺度上的一个完美体现。

霍尔效应在1879年被物理学家霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系，这种效应和传统的电磁感应完全不同。当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力，从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。

虽然这个效应多年前就已经被人们知道并理解，但基于霍尔效应的传感器在材料工艺获得重大进展前并不实用，直到出现了高强度的恒定磁体和工作于小电压输出的信号调节电路。根据设计和配置的不同，霍尔效应传感器可以作为开/关传感器或者线性传感器，广泛应用于电力系统中。

⑸ 显微镜是怎么进化成现在这样的，人类因此受到哪些影响

睛，是我们最重要的感觉器官。我们所获得的信息，有八成是来自视觉。如果形容什么东西最珍贵，总是说“像爱护自己的眼睛一样”去珍惜它。

爱护眼睛，青少年朋友首先要做到，在看书学习的时候，要把书本、纸张放在距离眼睛25厘米的地方。这个距离称为“明视距离”。老师、家长要求的“25厘米距离”是怎么来的？原来，我们的眼睛，能分辨离眼睛25厘米处相距0.1毫米(100000纳米)的两个点。在这种情况下，对眼睛来说，它们所成的视角大约是1’，所成的像恰好能落在视网膜的两个感光细胞上。两个点的距离如果小于0.1毫米，它们在视网膜上的像，就都落到一个感光细胞上，我们的视觉感受到的就只是一个点。显然，设法把这个视角放大，我们就可以看到更小的东西。

从光学显微镜、电子显微镜到扫描隧道显微镜，显微术与近现代科学结伴同行，走过了400多年的历程。显微镜陪伴伽利略、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦一路走来。显微镜发展的历史，是科学革命的历史，是技术创新的历史，是制造技术发展的历史。显微镜是人类科学、技术、工程活动的和谐产物。像科学史一样，显微镜发展史是一面镜子，给我们许多深刻的启发。

显微镜帮助我们看清物体微观尺度的面貌。有了显微镜，人类不仅可以研究微观结构，发现新的规律，而且在更小的尺度下，发现了另类的赏心悦目的美。显微镜既是真善美融合统一的产物，又是真善美融合统一的“证人”。

⑹ 诺贝尔物理学奖

威廉·康拉德Lunqin德国“在1901年发现了一个不寻常的光，他的名字”（即，X-射线，也被称为X-射线，伦琴的辐射量单位）1902恒基兆业里克·洛仑兹荷兰“关于命名后磁场对辐射现象“（塞曼效应）的影响彼得·塞曼荷兰1903年亨利·贝克勒法国”发现的天然放射性皮埃尔·居里法国“亨利·贝克的放射性现象，发现乐玛丽·居里教授约翰·威廉·兰开斯特，法国1904年拉斯维加斯英国“测定的气体的密度，以及由这些研究，并发现，氩气（例如，氢原子，密度测量的气体，如氧，氮，和发现的氩气的气体的测量）1905菲利普爱德华·安东冯勒纳德德国1906年约瑟夫·汤姆孙反应锅“气进行理论和实验研究，在1907年，阿尔伯特迈克尔逊太阳美国网”他的精密光学仪器，并通过光谱学和计量学研究“1908年加布里埃尔·李普曼法国使用的干扰现象的”阴极射线“再现彩色照片中的1909年意大利人马马克尼日尔爾尔于1910年的无线电报“，德国的卡尔·费迪南德·布劳恩的发展所作出的贡献，范德华荷兰气体和液体状态方程的研究在1911年威廉维恩德国1912年尼尔斯·古斯塔夫·达伦 - 瑞典“发明用于控制的灯塔和浮标中的气体蓄能器自动控制阀的热辐射影响的”法“”1913年海克卡结束科林昂内斯荷兰“他对象的属性在低温度，特别是液态氦在1914年，德国马克斯·冯·劳厄发现晶体X射线衍射现象“1915威廉·亨利·布拉格英国”X-射线晶体结构的研究“威廉·劳伦斯·布拉格英国1917年查尔斯·格洛弗巴克拉英国“发现的特征的R ntgen辐射的元素，德国马克斯·普朗克研究所1918年”，因为他发现量子物理学的发展促进“1919年德国约翰内斯·斯塔克分裂的光谱线的多普勒效应和电场阳极射线“查尔斯·爱德华·纪尧姆，瑞士，”他推动的精密测量物理，于1921年发现镍钢合金异常“阿尔伯特·爱因斯坦，1920年德国的”理论物理学的成就，特别是发现法律的光电“1922丹麦的尼尔斯·玻尔的效果”，他的研究的原子结构，并在1923年罗伯特·安德鲁·密立根美国，“他的基本收费，以及光电效应”的1924人的工作的西格浴内的原子发出的辐射瑞典“发现在该领域的X射线光谱的研究，1925年，詹姆斯·弗兰克的德国”发现原子和电子碰撞法“古斯塔夫·赫兹德国1926年让·佩兰的学习材料是不连续的结构和发现沉积平衡1927年阿瑟·康普顿美国“发现，他的名字命名的效果”查尔斯·加连威老道的耳朵约翰逊英国“显示的蒸汽冷凝水欧文·理查森1928年在法国，英国，带电粒子的运动轨迹上的热现象的研究，在特别是他的名字命名的法律，在1929年的电子的波动性，德布罗意的法国公爵“发现”钱德拉塞卡拉·文卡塔拉曼印度在1930年，“他光散射研究，发现在1932年后，他的名字命名的效果，德国，海森堡创立量子力学，以及由此产生的氢的同素异形体的发现：“1933年埃尔温·薛定谔奥地利”发现新的原子理论多产的形式（即，量子力学的基本方程 - 薛定谔薛定谔方程和狄拉克方程），保罗·狄拉克英国在1935年，詹姆斯·乍得威克英国发现了中子1936年的维克多弗朗西斯·赫斯奥地利发现宇宙辐射的“卡尔·大卫·安德森美国”发现，正电子1937年克林顿总统约瑟夫·大卫太阳美国网“乔治·汤姆孙反应锅1938年恩里科·费米（Enrico Fermi）意大利王国“，他们发现电子晶体学实验证明中子辐照产生新的放射性元素的存在的现象，并提出了关于慢中子核反应的发现，在1939年，欧内斯特·劳伦斯美国的发明”和发展的回旋和人工放射性元素的研究“，1943年奥托·斯特恩美国”分子束质子磁矩“伊西艾萨克·拉比美国在1944年的研究方法的发展”，他记录了与共振方法磁学性质的原子核在1945年，奥地利的沃尔夫冈·泡利的“排除原则，在1946年也被称为泡利原理，珀西·威廉斯布里奇曼美国发明超高压设备，发现在该领域的高压物理学报1947年爱德华胜者Appleton英国“高级研究的物理学的气氛，特别是所谓的阿普尔顿层发现，1948年帕特里克·梅纳德·斯图尔特·布莱克特英国”改善“汤川秀树日本在该领域的核物理和宇宙射线的威尔逊云室方法和发现在1949年，“核力量的基础理论预言存在的介子1950年塞西尔弗兰克·鲍威尔，英国发展研究核过程的照相方法，介子方法的研究的基础上，1951年，约翰·道格拉斯·汉考克饶夫英国”他们使用人工加速原子开创性的工作产生核嬗变“欧内斯特·沃燕子，爱尔兰，美国研制的新方法核磁共振的精密测量和产生的研究”爱德华珀塞尔美国弗里茨·塞尔兹尼克荷兰在1953年凭借1952年布洛赫，“他证实相衬法，特别是发明相衬显微镜1954年，玻恩英国“在量子力学中，尤其是他的统计处理和解释的波函数”德国瓦尔特·博特遵守的法律，以及研究领域的基础研究以这种方式获得的结果，在1955年，威利斯，美国尤金羔羊，“在1956年的结果，他的研究的精细结构的氢谱”波利卡普库，石梅国“精确地确定电子的磁矩，布雷德福肖克利美国“半导体研究和发现晶体管效应”的约翰·巴丁美国沃尔特·豪泽·布喇顿美国在1957年，杨振宁在美国“，他们热衷于研究所谓的宇称不守恒定律，因法律的有关基本粒子许多重要的发现，“李政道于1958年帕维尔·阿列克谢耶维奇·切连科夫苏联的”发现并解释切伦科夫效应“伊利亚·弗兰克苏联伊戈尔·叶夫根尼·液位苏联于1959年，奇·高塔姆埃米利奥·吉诺·塞格雷美国“发现反质子，”欧文·张伯伦在1960年，唐纳德·阿瑟·格拉泽美国“发明气泡室”于1961年罗伯特·霍夫斯塔特美国“的电子散射核和开拓性的研究，从而对核子结构的研究“鲁道夫·路德维希中号？穆斯堡尔德国，”他的γ射线共振吸收现象发现，和他命名为“1962列弗多维奇朗苏联的联盟的”的开创性的理论凝聚态物质，特别是液态氦“1963年仁的效果相关的研究？ PAL维瓦格纳美国“他的原子核和基本粒子的理论贡献，特别是发现和应用原则上对称性的”玛丽亚格珀特 - 梅耶美国“发现原子核的壳层结构”J·汉斯·D詹森查尔斯·汤斯在1964年的德国，美国“量子电子学，基础研究成果的振荡器和放大器，刺激微波 - 内置激光原理的基础上，从而导致”一节“尼古拉根纳叶委漆·巴索夫苏联的亚历山大·普罗霍罗夫苏联于1965年在该领域的朝永真一郎日本“量子电动力学的基础性工作，这些工作产生深远的影响粒子物理学朱利安·施温格美国的理乍得·菲利普·费曼美国，1966年，阿尔弗雷德·卡斯特勒法国发现和发展赫兹共振研究原子光学方法1967年汉斯·阿尔布雷希特·贝特美国”核反应理论的贡献，特别是关于恒星能源的发现，1968年路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷斯美国，“粒子物理学的决定性贡献，特别是因为他的发展氢气泡室和数据分析方法的产生，从而发现了一个大在1969年的共振态，穆雷盖尔曼美国“发现的基本粒子及其相互作用的分类”1970年汉尼斯奥洛夫·科斯塔·艾尔文瑞典“磁流体动力学的基础研究和发现，路易·尼尔法国反铁磁性和铁磁性等离子体物理的基础研究和富有成果的应用和重要的应用固态物理1971年的Gabor丹尼斯：全息照相1972年约翰·巴丁美国英国的发明和发展。 “他们共同创立了超导微观理论，BCS理论，也就是常说，”莱昂库珀美国约翰·罗伯特·内弗1973年江崎玲的工厂在金奈日本“半导体和超导体隧道效应”伊瓦乖富挪威布赖恩·戴维·约瑟夫森英国， “他从理论上预言通过的隧道势垒性质的的电流，尤其是那些俗称”约瑟夫森效应，“1974年马丁·赖尔英国的现象，”他们的开创性研究射电天体物理：莱尔的发明和观察，特别是合成孔径技术;休伊什发现脉冲星“安东尼·休伊什英国1975年的关键作用，奥格·尼尔斯·玻尔丹麦发现的原子核集体运动和粒子运动之间的联系，并根据核结构理论”奔的发展这种联系罗伊莫特森丹麦利奥詹姆斯雨水美国1976年伯顿里克特美国“发现了新的重基本粒子的开创性工作”塞缪尔婷美国1977年菲利普·沃伦·安德森，美国，“基础理论研究的电子结构的磁性和无序体系的“纳威莫特英国的约翰·范·旋转累克在1978年的美国，彼得·列昂尼多维奇·卡皮查苏联领域的低温物理的发明和发现”阿尔诺河艾伦·彭齐亚斯美国“发现了宇宙微波背景辐射”美国伍德罗·威尔逊，1979年，罗伯特·谢尔顿李格拉肖美国之间的基本粒子的弱相互作用和电磁相互作用的统一理论，包括弱中性线电流的贡献“，史蒂芬温伯格，萨拉姆巴基斯坦在1980年，詹姆斯·沃森·克劳的??预言宁美国网“中性K介子衰变对称性破缺Val洛格斯登惠誉的美国1981年凯西格浴瑞典的发展贡献高分辨率光电子能谱仪尼古拉斯·布龙博根美国的发展，激光光谱学”1982年阿瑟·肖洛美国的贡献，肯尼斯·威尔逊，美国的相变临界现象的理论贡献“，1983年1月苏布拉马尼钱德拉塞卡美国恒星结构和演化的重要物理过程的理论研究”威廉·福勒，美国“，意大利卡罗Rubbia的形式在宇宙中的理论和实验研究，在1984年的化学元素的核反应，导致弱互相作用的发现路过的，决定性贡献的大型项目中的场粒子W和Z西蒙的van der Meer的荷兰克劳斯·冯·克利青德国“量子霍尔效应的发现于1986年，恩斯特·鲁斯卡德国的基础上第一台电子显微镜”格尔德比尼恩德国的电子光学系统的工作原理和设计“于1985年开发出了扫描隧道显微镜“罗雷尔瑞士海因里希·1987年德国约翰内斯柏诺兹”发现陶瓷材料的超导电性的突破，在1988年，瑞士，莱昂莱德曼，卡尔·米勒，美国的中微子束方法，以及通过发现，梅尔文施瓦茨μ子中微子证明轻子的二元结构“1989年诺曼·拉姆齐发明分离振荡场方法和其应用程序中的氢兴奋的微波炉和其他原子钟的”美国汉斯·威德默科技“的发展，离子阱技术沃尔夫冈·保罗德国1990杰罗姆·弗里德曼，美国”电子深部非弹性散射的质子和束缚中子开创性的研究，这些研究在粒子物理学中的夸克模型的发展非常重要，“亨利·肯德尔美国理乍得·泰勒1991年，加拿大的皮埃尔 - 吉尔·德热纳法语学习在一个简单的系统有序现象可以扩展到一个更复杂的物质形式，扩展到液晶和聚合物的研究，1992年乔治·夏帕克法国人发明的粒子探测器的发展，特别是多丝正比室“在1993年，拉塞尔·赫尔斯美国美国“发现一类新的脉冲星，这发现，发展新的可能性，研究引力”约瑟夫·泰勒，美国1994年伯特伦布罗克豪斯加拿大的中子谱学的发展，以及为的凝聚态中子的研究散射技术“克利福德沙尔美国开拓性的研究，”中子衍射技术，以及开拓性的研究，为的凝聚态“1995年马丁·佩尔美国研究中子散射技术的发展，”发现τ轻子，以及开创性的实验研究轻子物理弗雷德里克莱因斯美国的“发现中微子和轻子物理学的开创性实验研究1996年大卫荔梅国发现超流氦-3”道格拉斯·奥谢罗夫，罗伯特·理查森，美国在1997年，史蒂芬楚，美国“的方法，以冷静和捕获原子激光克劳德·科恩 - ”汤孥德日，法国威廉·菲利普斯美国1998年罗伯特·劳克林美国的发展，一种新形式的量子流体发现有一小部分的带电兴奋“德国霍斯特·法士特莫翠丹尼尔C. 1999年杰拉德·德怀特·霍夫特荷兰“弱相互作用的量子物理学”马丁新闻韦尔特曼，荷兰在2000年饶勒斯阿尔费罗夫俄罗斯澄清的结构，“发展半导体异质结构中使用的高速电子和光电“他伯特Cremeur德国杰克·基尔比美国的贡献的集成电路的发明于2001年，埃里克·康奈尔大学美国”在一个稀薄气体的碱金属原子的玻色 - 爱因斯坦冷凝物的成就，以及在早期的基本研究凝聚态物质性“雷蒙德·戴维斯，德国在2002年，卡尔·维曼沃尔夫冈·克特勒，美国”在天体物理学领域作出了开创性的贡献，尤其是探测宇宙中微子“小柴昌俊，里卡多·贾科尼美国，日本”在天体物理学领域了开创性的贡献，这些研究发现宇宙X射线源，“2003 A阿列克谢·阿布里科索沃俄罗斯超导体和超流体理论上作出了开创性的贡献维塔利·安东尼·莱格特美国在2004年，金兹堡俄罗斯戴维·格娄斯美国“发现了强相互作用理论中的渐近自由的美国弗兰克·休·波莉政策韦尔切赫2005年罗伊·格劳伯美国的贡献，包括光频梳技术的贡献，包括对量子理论的光学相干”约翰·霍尔美国“基于激光的精密光谱学发展的“特奥多尔·亨实德队在2006年，约翰·马瑟美国”发现“乔治·斯穆特美国爱尔博费尔法国在2007年的”巨磁电阻“彼得格林伯格德国的宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性2008年小林日本“发现对称性破缺的来源，并预言至少三类益川敏英日本南部阳一郎美国”，夸克的存在，在本质上发现了亚原子物理学的自发对称性破缺机制“高锟” ，“乔治·史密斯2010年安德烈阿纳海姆俄罗斯”突破性实验“在二维石墨烯材料领域光通信的光在纤维中传输的突破性成就”威洛杉矶博伊尔美国半导体成像器件的发明是一个电荷耦合器件康斯坦丁诺沃肖洛夫俄罗斯2011扫罗浦大卫美国“发现，通过观察距离的超新星加速膨胀的宇宙”亚当·里斯，布赖恩·施密特2012年的澳大利亚塞尔日·Eluo沉法“是能够测量和操纵个别量子突破性的实验技术系统

⑺ 有人说现在物理该发现的都已经发现了，剩下的就是些修修补补的工作，再也没有天才出现了，是这样么

当然不是，现在几乎所有物理学家都意识到，爱因斯坦广义相对论中没有考虑到量子力学，因此无法用于小尺度上的宇宙。将广义相对论与量子力学相协调，至少还需要一个天才或千千万万物理学家的努力。此外，人们所定义的四种力还没有统一。所以，从现在到万物统一的那个M理论，也就是终极物理，还有很长的路要走。也许我们永远都无法发现。

⑻ 显微镜是谁发明的

最早的显微镜是16世纪末期在荷兰制造出来的。发明者是亚斯·詹森,荷兰眼镜商，或者另一位荷兰科学家汉斯·利珀希，他们用两片透镜制作了简易的显微镜，但并没有用这些仪器做过任何重要的观察。

后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人列文虎克（1632年-1723年），他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。

1931年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖。

(8)罗雷尔的研究方法扩展阅读

粗调部分故障的排除

粗调的主要故障是自动下滑或升降时松紧不一。所谓自动下滑是指镜筒、镜臂或载物台静止在某一位置时，不经调节，在它本身重量的作用下，自动地慢慢落下来的现象。其原因是镜筒、镜臂、载物台本身的重力大于静摩擦力引起的。解决的办法是增大静摩擦力，使之大于镜筒或镜臂本身的重力。

对于斜筒及大部分双目显微镜的粗调机构来说，当镜臂自动下滑时，可用两手分别握往粗调手轮内侧的止滑轮，双手均按顺时针方向用力拧紧，即可制止下滑。如不凑效，则应找专业人员进行修理。

镜筒自动下滑，往往给人以错觉，误认为是齿轮与齿条配合的太松引起的。于是就在齿条下加垫片。这样，镜筒的下滑虽然能暂时止住，但却使齿轮和齿条处于不正常的咬合状态。运动的结果，使得齿轮和齿条都变形。尤其是垫得不平时，齿条的变形更厉害，结果是一部分咬得紧，一部分咬得松。因此，这种方法不宜采用。

此外，由于粗调机构长久失修，润滑油干枯，升降时会产生不舒服的感觉，甚至可以听到机件的摩擦声。这时，可将机械装置拆下清洗，上油脂后重新装配。

微调部分故障的排除

微调部分最常见的故障是卡死与失效。微调部分安装在仪器内部，其机械零件细小、紧凑，是显微镜中最精细复杂的部分。微调部分的故障应由专业技术人员进行修理。没有足够的把握，不要随便乱拆。

⑼ 关于扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜亦称为“扫描穿隧式显微镜”、“隧道扫描显微镜”，是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德·宾宁（G．Binning）及海因里希·罗雷尔（H．Rohrer）在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明，两位发明者因此与恩斯特·鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖[4]。
它作为一种扫描探针显微术工具，扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外，扫描隧道显微镜在低温下（4K）可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。
STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一[2][4]。

⑽ 关于纳米材料的问题

个人认为，最终的抉择还要看你的兴趣爱好侧重在哪个材料的研究，以及自己最擅长哪个材料的研究。提供一些资料，你参考一下，抉择，总归是得自己来做的------自己，才最了解自己。你说呢？

在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如，存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘，成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器，价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件，用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世，充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。 研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次，是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度（1～100urn）与物质中的许多特征长度，如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当，从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象，认识新规律，提出新概念，建立新理论，为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础，也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题；纳米结构设计，异质、异相和不同性质的纳米基元（零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝）的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点，人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。 1研究形状和趋势 纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术，带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究，在千年交替的关键时刻，迎接新的挑战，抓紧纳米材料和柏米结构的立项，迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。 纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代，纳米材料研究的内涵不断扩大，领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密，实验室成果的转化速度之快出乎人们预料，基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒为7urn的pd，屈服应力比粗晶pd高5倍；具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注，晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望， 根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位，世界发达国家的政府都在部署本来10～15年有关纳米科技研究规划。美国国家基金委员会（nsf）1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标；美国darpa（国家先进技术研究部）的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象；日本近年来制定了各种计划用于纳米科技的研究，例如 ogala计划、erato计划和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究计划，1997年，纳米科技投资1.28亿美元；德国科研技术部帮助联邦政府制定了1995年到2010年15年发展纳米科技的计划；英国政府出巨资资助纳米科技的研究；1997年西欧投资1.2亿美元。据1999年7月8日《自然》最新报道，纳米材料应用潜力引起美国白宫的注意；美国总统克林顿亲自过问纳米材料和纳米技术的研究，决定加大投资，今后3年经费资助从2.5亿美元增 加至5亿美元。这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。 2国际动态和发展战略 1999年7月8日《自然》（400卷）发布重要消息 题为“美国政府计划加大投资支持纳米技术的兴 起”。在这篇文章里，报道了美国政府在3年内对纳米技术研究经费投入加倍，从2.5亿美元增加到5亿美元。克林顿总统明年2月将向国会提交支持纳米技术研究的议案请国会批准。为了加速美国纳米材料和技术的研究，白宫采取了临时紧急措施，把原1.97亿美元的资助强度提高到2.5亿美元。《美国商业周刊》8月19日报道，美国政府决定把纳米技术研究列人21世纪前10年前11个关键领域之一，《美国商业周刊》在掌握21世纪可能取得重要突破的3个领域中就包括了纳米技术领域（其它两个为生命科学和生物技术，从外星球获得能源）。美国白宫之所以在20世纪即将结束的关键时刻突然对纳米材料和技术如此重视，其原因有两个方面：一是德科学技术部1996年对2010年纳米技术的市场做了预测，估计能达到14400亿美元，美国试图在这样一个诱人的市场中占有相当大的份额。美国基础研究的负责人威廉姆斯说：纳米技术本来的应用远远超过计算机工业。美国白宫战略规划办公室还认为纳米材料是纳米技术最为重要的组成部分。在《自然》的报道中还特别提到美国已在纳米结构组装体系和高比表面纳米颗粒制备与合成方面领导世界的潮流，在纳米功能涂层设计改性及纳米材料在生物技术中的应用与欧共体并列世界第一，纳米尺寸度的元器件和纳米固体也要与日本分庭抗礼。1999年7月，美国加尼福尼亚大学洛杉矾分校与惠普公司合作研制成功100urn芯片，美国明尼苏达大学和普林斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘，这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系，10bit／s尺寸的密度已达109bit／s，美国商家已组织有关人员迅速转化，预计2005年市场为400亿美元。1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应，到1997年巨磁电阻为原理的纳米结构器件已在美国问世，在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头将有重要的应用前景。 最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体，预计将给彩色印橡带来革命性的变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量，在未来市场上占有重要的份额。纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目，正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉，新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇，美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。 3国内研究进展 我国纳米材料研究始于80年代末，“八五”期间，“纳米材料科学”列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目，组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作，国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题，国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。1996年以后，纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头，地方政府和部分企业家的介入，使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。 目前，我国有60多个研究小组，有600多人从事纳米材料的基础和应用研究，其中，承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有：中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学，还有吉林大学、东北大学、西安交通大学、天津大学、青岛化工学院、华东师范大学，华东理工大学、浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学 研究所、长春物理研究所、感光化学研究所等也相继开展了纳米材料的基础研究和应用研究。我国纳米材料基础研究在过去10年取得了令人瞩目的重要研究成果。已采用了多种物理、化学方法制备金属与合金（晶态、非晶态及纳米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体，建立了相应的设备，做到纳米微粒的尺寸可控，并制成了纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新，取得了重大的进展，成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷；在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区出现超塑性形变；在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面做出了创新性的成果；在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属gd；设计和制备了纳米复合氧化物新体系，它们的中红外波段吸收率可达 92％，在红外保暖纤维得到了应用；发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法；发现全致密纳米合金中的反常hall－petch效应。 近年来，我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果，引起了国际上的关注。一是大面积定向碳管阵列合成：利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术，用这种技术合成的纳米管，孔径基本一致，约20urn，长度约100pm，纳米管阵列面积达到 3mm 3mm。其定向排列程度高，碳纳米管之间间距为100pm。这种大面积定向纳米碳管阵列，在平板显示的场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。二是超长纳米碳管制备：首次大批量地制备出长度为2～3mm的超长定向碳纳米管列阵。这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1～2个数量级。该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。英国《金融时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。三是氮化嫁纳米棒制备：首次利用碳纳米管作模板成功地制备出直径为3～40urn、长度达微米量级的发蓝光氮化像一维纳米棒，并提出了碳纳米管限制反应的概念。该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功，推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。五是制备成功一维纳米丝和纳米电缆，该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后，许多外国科学家给予高度评价。六是用苯热法制备纳米氮化像微晶；发现了非水溶剂热合成技术，首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。还用苯合成制备氮化铬（crn）、磷化钴（cop）和硫化锑（sbs）纳米微晶，论文发表在1997年的《科学》杂志上。七是用催化热解法制成纳米金刚石；在高压釜中用中温（70℃）催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉，论文发表在1998年的《科学》杂志上。美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金---从四氯化碳（cc14）制成金刚石”一文，予以高度评价。 我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累，在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地，中科院上海硅酸盐研究所、南京大学、中科院固体物理所、中科院金属所、物理所、中国科技大学、清华大学和中科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性，还是成果的学术水平和适用性来分析，都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地，促进我国纳米材料研究的发展，培养高水平的纳米材料研究人才做出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接，加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的中坚力量。 在过去10年，我国已建立了多种物理和化学方法制备纳米材料，研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导cvd、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置，发展了化学共沉淀、溶胶一凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法，研制了性能优良的多种纳米复合材料。近年来，根据国际纳米材料研究的发展趋势，建立和发展了制备纳米结构（如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、mcm－41等）组装体系的多种方法，特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验，已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。这些方法为进一步研究纳米结构和准一纳米材料的物性，推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全，达到了国际90年代末的先进水平。 综上所述，“八五”期间我国在纳米材料研究上获得了一批创新性的成果，形成了一支高水平的科研队伍，基础研究在国际上占有一席之地，应用开发研究也出现了新局面，为我国纳米材料研究的继续发展奠定了基础。10年来，我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400多篇，在国际上排名第五位，其中纳米碳管和纳米团簇在1998年度欧洲文献情报交流会上德国马普学会固体所一篇研究报告中报道中国科技工作者发表论文已超过德国，在国际排名第三位，在国际历次召开的有关纳米材料和纳米结构的国际会议上，我国纳米材料科技工作者共做邀请报告24次。到目前为止，纳米材料研究获得国家自然科学三等奖1项，国家发明奖2项；院部级自然科学一、二等奖3项，发明一等奖3项，科技进步特等奖1项；申请专利 79项，其中发明专利占50％，已正式授权的发明专利6项，已实现成果转化的发明专利6项。 最近几年，我国纳米科技工作者在国际上发表了一些有影响的学术论文，引起了国际同行的关注和称赞。在《自然》和《科学》杂志上发表有关纳米材料和纳米结构制备方面的论文6篇，影响因子在6以上的学术论文（phys．rev．lett，j．ain．chem．soc ．）近20篇，影响因子在3以上的31篇，被sci和ei收录的文章占整个发表论文的 59％。 1998年 6月在瑞典斯特哥尔摩召开的国际第四届纳米材料会议上，对中国纳米材料研究给予了很高评价，指出这几年来中国在纳米材料制备方面取得了激动人心的成果，在大会总结中选择了8个纳米材料研究式作取得了比较好的国家在闭幕式上进行介绍，中国是在美国、日本、德国、瑞典之后进行了大会发言。

4 纳米产业发展趋势

（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在我国也占有举足轻重的地位。2000年，中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面：①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件，都要原器件，美国已经着手研制，现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件，这种器件已经在实验室研制成功，而且可能在2001年进入市场。②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件，这方面我国还很落后，但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间，所以，中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件，如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面，我国的研究水平不落后，在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等，可添加氧化锌纳米材料改性。

（2）环境产业中的纳米技术：纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境，必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备，可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm，该设备已进入实用化生产阶段；利用多孔小球组合光催化纳米材料，已成功用于污水中有机物的降解，对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物，有很好的降解效果。近年来，不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业，用于提高水的质量，已初见成效；采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显；治理淡水湖内藻类引起的污染，最近已在实验室初步研究成功。

(3)能源环保中的纳米技术：合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面，现在主要是净化剂、助燃剂，它们能使煤充分燃烧，燃烧当中自循环，使硫减少排放，不再需要辅助装置。另外，利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了，实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质，有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快，就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料，我国也在做，它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。

(4)纳米生物医药：这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前，国际医药行业面临新的决策，那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质，然后在纳米尺度组合，最大限度发挥药效，这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后，用一种很少的骨架，比如人体可吸收的糖、淀粉，使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进，采用纳米技术可以提高一个档次。

(5)纳米新材料：虽然纳米新材料不是最终产品，但是很重要。据美国测算，到21世纪30年代，汽车上40％钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替，这样可以节省汽油40％，减少co2，排放40％，就这一项，每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外，还有各种功能材料，玻璃透明度好但份量重，用纳米改进它，使它变轻，使这种材料不仅有力学性能，而且还具有其他功能，还有光的变色、贮光，反射各种紫外线、红外线，光的吸收、贮藏等功能。

(6)纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱，可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉，用的是抗菌涂料，里面的果盘都采用纳米材料，发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展；其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势，中国纺织要在进入wto后能占据有利地位，现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传，提到应用了纳米技术，特殊功能的有防静电的、阻燃的等等，把纳米的导电材料组装到里面，可以在11万伏的高压下，把人体屏蔽，在这一方面，纺织行业应用纳米技术形势看好；第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶，可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能，而且釉不结霜，其它综合性能都很好；第四是建材工业中的油漆和涂料，包括各种陶瓷的釉料、油墨，纳米技术的介入，可以使产品性能升级。

1999年8月20日《美国商业周刊》在展望21世纪可能有突破性进展的领域时，对生命科学和生物技术、纳米科学和纳米技术及从外星球上索取能源进行了预测和评价，并指出这是人类跨入21世纪面临的新的挑战和机遇。诺贝尔奖获得者罗雷尔也曾说过：70年代重视微米的国家如今都成为发达国家，现在重视纳米技术的国家很可能成为下一世纪先进的国家。挑战严峻，机遇难得，我们必须加倍重视纳米科技的研究，注意纳米技术与其它领域的交叉，加速知识创新和技术创新，为21世纪中国经济的腾飞奠定雄厚的基础。

编者按：激动人心的纳米时代已经到来，人们的生活即刻将发生巨大的变化，然而，我们也要清醒地看到，市场上真正成熟的纳米材料并不是很多。中科院院士白春礼院士认为，“真正意义的纳米时代还没有到来，我们正在充满信心地迎接纳米时代的到来。”

白春礼说，“人类进入纳米科技时代的重要标志是纳米器件的研制水平和应用程度。”纳米科技发展到今天，距离纳米时代的到来还有多远呢，白春礼说，“纳米研究目前还有许多基础研究在进行中，在纳米尺度上还有大量原理性问题尚待研究，纳米科技现在的发展水平大概相当于计算机技术在20世纪50年代的发展水平，人类最终进入纳米时代还需要30到50年的时间，50年后纳米科技有可能像今天计算机技术一样普及。”

对于纳米科技，科学的态度是积极参与，脚踏实地地推动这一前沿科技的健康发展，既不需要商业炒作，也不需要科学炒作。