The answer to the first question is

The answer to the first question is yes. The human population is the best living example. Each human being contains approximately 1027 atoms that are reasonably stable, and due to cellular multiplication, the human body is able to build itself using molecular mechanisms. With respect to the quantum effects, the uncertain atomic position (Δx) can be estimated from classical vibrational frequency calculations. As discussed by R. Freitas in his book Nanomedicine, for a carbon atom in a single C-C bond, Δx is approximately 5% of the electron cloud diameter. Hence, the manipulation of nano-

structures should not be affected by quantum effects. In terms of Brownian motion, we should consider the nanocomponents as harmonic oscillators. In this context, molecular collisions are as likely to absorb energy as to release it, and thus no net effect is expected. Finally, in regard to friction and wear effects at the nanoscale, the repulsive fields between the molecules should provide the necessary lubrication. Products such as oil should be avoided because they cause contamination. For example, a molecular bearing of 2 nm rotating at 1 MHz dissipates about 10−6 picowatts due to friction, whereas a micron-size mechanical component dissipates 1–1000 picowatts (R. Freitas, Nanomedicine). In general, the skeptical questions we’ve posed can be disqualified because so far, nanotechnology does not seem to violate any physical law.
What are the possible approaches to making nanomaterials and nanotechnologies? There are basically two routes: a top-down approach and a bottom-up approach. The idea behind the topdown approach is the following: An operator first designs and controls a macroscale machine shop to produce an exact copy of itself, but smaller in size. Subsequently, this downscaled machine shop will make a replica of itself, but also a few times smaller in size. This process of reducing the scale of the machine shop continues until a nanosize machine shop is produced and is capable of manipulating nanostructures. One of the emerging fields based on this top-down approach is the field of nano- and micro-electromechanical systems (NEMS and MEMS, respectively). MEMS research has already produced various micromechanical devices, smaller than 1 mm2, which are able to incorporate microsensors, cantilevers, microvalves, and micropumps. An interesting example is the microcar fabricated by Nippondenso Co. (see Figure 1.3). The car is 4800 µm long, 1800 µm wide, and 1800 µm high. Each tire is 690 µm diameter and 170 µm wide, whereas the license plate is 10 µm thick. The car has 24 components, including tires, wheels, axles, bumpers, all parts assembled by a micromechanical manipulator.
Which technologies can be used to produce nanostructures using a top-down approach? At the moment, the most used is photolithography. It has been used for a while to manufacture computer chips and produce structures smaller than 100 nm. This process is discussed extensively in Chapter 8. Typically, an oxidized silicon (Si) wafer is coated with a 1µm thick photoresist layer. After exposure to ultraviolet (UV) light, the photoresist undergoes a photochemical reaction, which breaks down the polymer by rupturing the polymer chains. Subsequently, when the wafer is rinsed in a developing solution, the exposed areas are removed. In this fashion, a pattern

Figure 1.3
Microcar produced by Nippondenso Co. The latest model has a micromotor 1 mm in diameter. With power supplied by a 25 micron copper wire, the car runs smoothly at a speed of about 1 cm/s with 3 V voltage and 20 mA current. (Courtesy of
Nippondenso.)
is produced on the wafer surface. The system is then placed in an acidic solution, which attacks the silica but not the photoresist and the silicon. Once the silica has been removed, the photoresist can be etched away in a different acidic solution. Though the concept of photolithography is simple, the actual implementation is very complex and expensive. This is because (1) nanostructures significantly smaller than 100 nm are difficult to produce due to diffraction effects, (2) masks need to be perfectly aligned with the pattern on the wafer, (3) the density of defects needs to be carefully controlled, and (4) photolithographic tools are very costly,

Kết quả (Việt) 1:

Câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên là có. Dân số của con người là ví dụ tốt nhất của cuộc sống. Mỗi con người chứa khoảng 1027 nguyên tử hợp lý ổn định, và do nhân tế bào, cơ thể con người có thể xây dựng chính nó bằng cách sử dụng cơ chế phân tử. Đối với các hiệu ứng lượng tử, các vị trí không chắc chắn nguyên tử (Δx) có thể được ước tính từ tính toán tần số rung động cổ điển. Như được thảo luận bởi R. Freitas trong cuốn sách Nanomedicine, cho một nguyên tử cacbon liên kết C-C duy nhất, Δx là khoảng 5% đường kính đám mây điện tử. Do đó, các thao tác của nano - cấu trúc nên không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng lượng tử. Về chuyển động Brown, chúng ta nên xem xét các nanocomponents như máy dao động điều hòa. Trong bối cảnh này, phân tử va chạm là có khả năng hấp thụ năng lượng như để phát hành nó, và do đó không có hiệu ứng net dự kiến. Cuối cùng, liên quan đến ma sát và mang hiệu ứng tại Nano, đẩy các lĩnh vực giữa các phân tử nên cung cấp dầu bôi trơn cần thiết. Các sản phẩm như dầu nên tránh vì chúng gây ô nhiễm. Ví dụ, một phân tử mang của 2 nm quay ở 1 MHz tiêu hao về 10−6 picowatts do ma sát, trong khi một thành phần cơ khí micron kích thước tiêu hao 1-1000 picowatts (R. Freitas, Nanomedicine). Nói chung, các câu hỏi hoài nghi, chúng tôi đã đặt ra có thể bị loại bởi vì cho đến nay, công nghệ nano có vẻ không vi phạm bất kỳ luật vật lý.Các phương pháp tiếp cận có thể để làm cho vật liệu nano và mug là gì? Về cơ bản có hai tuyến đường: một cách tiếp cận từ trên xuống và cách tiếp cận dưới lên. Ý tưởng đằng sau tiếp cận topdown là như sau: một nhà điều hành đầu tiên thiết kế và điều khiển một cửa hàng máy macroscale để sản xuất một bản sao chính xác của bản thân, nhưng kích thước nhỏ hơn. Sau đó, Cửa hàng máy downscaled này sẽ làm cho một bản sao của chính nó, nhưng cũng một vài lần nhỏ hơn kích thước. Quá trình này làm giảm quy mô của các cửa hàng máy tính vẫn tiếp tục cho đến khi một cửa hàng máy nanosize được sản xuất và có khả năng thao tác nanostructures. Một trong những lĩnh vực đang phát triển dựa trên cách tiếp cận này từ trên xuống là lĩnh vực hệ thống nano - và micro-cơ điện (NEMS và MEMS, tương ứng). Nghiên cứu MEMS đã sản xuất micromechanical thiết bị khác nhau, nhỏ hơn 1 mm2, mà có thể kết hợp microsensors, cantilevers, microvalves và micropumps. Một ví dụ thú vị là microcar chế tạo bởi công ty Nippondenso (xem hình 1.3). Chiếc xe là 4800 μm dài, 1800 μm rộng, và 1800 μm cao. Mỗi lốp là 690 μm đường kính và 170 μm rộng, trong khi các tấm giấy phép là 10 μm dày. Chiếc xe có 24 thành phần, bao gồm cả lốp, bánh xe, trục, bumpers, tất cả các bộ phận được lắp ráp bởi micromechanical manipulator.Các công nghệ mà có thể được sử dụng để sản xuất nanostructures bằng cách sử dụng một cách tiếp cận từ trên xuống? Tại thời điểm này, sử dụng nhiều nhất là photolithography. Nó đã được sử dụng trong một thời gian để sản xuất chip máy tính và tạo ra các cấu trúc nhỏ hơn 100 nm. Quá trình này được thảo luận rộng rãi trong chương 8. Thông thường, một wafer oxy hóa silic (Si) phủ một lớp dày hoà 1µm. Sau khi tiếp xúc với tia cực tím (UV), hoà trải qua một phản ứng photochemical, phá vỡ các polymer của rupturing các chuỗi polyme. Sau đó, khi wafer rửa trong một giải pháp phát triển, các khu vực tiếp xúc được loại bỏ. Trong thời trang này, một mô hình Hình 1.3 Mini được sản xuất bởi công ty Nippondenso Các mô hình mới nhất có một micromotor 1 mm đường kính. Với sức mạnh cung cấp bởi một dây 25 micron đồng, xe chạy rất tốt ở tốc độ khoảng 1 cm/s với 3 V điện áp và 20 mA hiện tại. (Đúng trách nhiệm của Nippondenso.)được sản xuất trên bề mặt bánh wafer. Hệ thống này sau đó được đặt trong một giải pháp có tính axit, tấn công silica nhưng không phải là sự hoà và silic. Một khi silica đã được gỡ bỏ, sự hoà có thể được khắc đó trong một giải pháp có tính axit khác nhau. Mặc dù khái niệm photolithography là đơn giản, thực hiện thực tế là rất phức tạp và tốn kém. Điều này là bởi vì (1) nanostructures đáng kể nhỏ hơn 100 nm được khó khăn để sản xuất do hiệu ứng nhiễu xạ, (2) mặt nạ cần phải được hoàn toàn phù hợp với mô hình trên wafer, (3) mật độ Khuyết tật cần được kiểm soát cẩn thận, và công cụ (4) photolithographic là rất tốn kém,

Kết quả (Việt) 2:

Câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên là có. Dân số của con người là ví dụ sống tốt nhất. Mỗi con người có chứa khoảng 1027 nguyên tử được hợp lý ổn định, và do nhân tế bào, cơ thể con người có thể xây dựng bản thân sử dụng các cơ chế phân tử. Đối với các hiệu ứng lượng tử với, vị trí nguyên tử không chắc chắn (Δx) có thể được ước lượng từ tính toán tần số rung động cổ điển. Như đã thảo luận bởi R. Freitas trong cuốn sách của ông nanomedicine, cho một nguyên tử cacbon trong một trái phiếu CC duy nhất, Δx là khoảng 5% đường kính đám mây electron. Do đó, các thao tác của nano cấu trúc không bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng lượng tử. Xét về chuyển động Brown, chúng ta nên xem xét các nanocomponents như dao động điều hòa. Trong bối cảnh này, sự va chạm phân tử như khả năng hấp thụ năng lượng để phát hành nó, và do đó không có tác dụng ròng dự kiến. Cuối cùng, liên quan đến ma sát và mặc tác động ở cấp độ nano, các lĩnh vực đẩy giữa các phân tử cần cung cấp dầu bôi trơn cần thiết. Các sản phẩm như dầu nên tránh vì chúng gây ra ô nhiễm. Ví dụ, một mang phân tử của 2 nm quay tại 1 MHz mất đi khoảng 10-6 picowatts do ma sát, trong khi một thành phần cơ khí micron kích thước tiêu tán 1-1000 picowatts (R. Freitas, nanomedicine). Nói chung, những câu hỏi hoài nghi, chúng tôi đã đặt ra có thể bị loại bởi vì cho đến nay, công nghệ nano dường như không vi phạm bất kỳ quy luật vật lý. Các phương pháp tiếp cận có thể làm cho vật liệu nano và công nghệ nano là gì? Về cơ bản có hai con đường: một cách tiếp cận từ trên xuống và một phương pháp tiếp cận từ dưới lên. Ý tưởng đằng sau phương pháp topdown là như sau: Một nhà điều hành thiết kế đầu tiên và kiểm soát một cửa hàng máy macroscale để tạo ra một bản sao chính xác của bản thân, nhưng kích thước nhỏ hơn. Sau đó, cửa hàng máy downscaled này sẽ tạo ra một bản sao của chính nó, nhưng cũng nhỏ hơn một vài lần kích thước. Quá trình này làm giảm quy mô của các cửa hàng máy tiếp tục cho đến một cửa hàng máy nanosize được sản xuất và có khả năng thao tác cấu trúc nano. Một trong những lĩnh vực mới nổi dựa trên cách tiếp cận từ trên xuống này là lĩnh vực nano và vi hệ thống điện cơ (NEMS và MEMS, tương ứng). Nghiên cứu MEMS đã sản xuất các thiết bị micromechanical khác nhau, nhỏ hơn 1 mm2, mà có thể kết hợp các vi cảm, rung, microvalves, và micropumps. Một ví dụ thú vị là microcar chế tạo bằng Nippondenso Công ty (xem Hình 1.3). Chiếc xe là 4.800 mm dài, rộng 1.800 mm và 1.800 mm cao. Mỗi lốp xe là 690 mm ​​và có đường kính 170 mm rộng, trong khi đó các tấm giấy phép là dày 10 micromet. Chiếc xe đã 24 thành phần, bao gồm cả lốp xe, bánh xe, trục xe, cản xe, tất cả các bộ phận được lắp ráp bởi một tay máy micromechanical. Công nghệ nào có thể được sử dụng để sản xuất các cấu trúc nano sử dụng một cách tiếp cận từ trên xuống? Tại thời điểm này, sử dụng nhiều nhất là in ảnh litô. Nó đã được sử dụng trong một thời gian để sản xuất chip máy tính và sản xuất các cấu trúc nhỏ hơn 100 nm. Quá trình này được thảo luận rộng rãi trong Chương 8. Thông thường, một silicon oxy hóa (Si) wafer được phủ một lớp cản quang dày 1μm. Sau khi tiếp xúc với tia cực tím (UV), photoresist trải qua một phản ứng quang hóa, mà phá vỡ các polyme làm vỡ các chuỗi polymer. Sau đó, khi các tấm wafer được rửa trong một giải pháp phát triển, các khu vực tiếp xúc được loại bỏ. Trong thời trang này, một mô hình Hình 1.3 microcar sản xuất bởi Công ty Nippondenso Mô hình mới nhất có một micromotor 1 mm đường kính. Với sức mạnh được cung cấp bởi một dây đồng 25 micron, xe chạy rất tốt với tốc độ khoảng 1 cm / s với 3 V điện áp và 20 mA hiện tại. (Courtesy of Nippondenso.) Được sản xuất trên bề mặt wafer. Sau đó hệ thống được đặt trong môi trường axit, tấn công các silica nhưng không cản quang và silicon. Khi silica đã được gỡ bỏ, các cản quang có thể được khắc đi trong một dung dịch axit khác nhau. Mặc dù khái niệm in ảnh litô là đơn giản, việc thực hiện thực tế là rất phức tạp và tốn kém. Điều này là do (1) cấu trúc nano đáng kể nhỏ hơn 100 nm là khó khăn để sản xuất do các hiệu ứng nhiễu xạ, (2) mặt nạ cần phải được hoàn toàn phù hợp với các mô hình trên wafer, (3) mật độ khiếm khuyết cần phải được kiểm soát cẩn thận, và (4) các công cụ photolithographic là rất tốn kém,