1959年，诺贝尔奖获得者、量子物理学家理查德?费曼（Richard Feymnan)做过一次题为 “There Is Plenty of Room at the Bottom”的演讲，他当时问道，“为什么我们不可以从另一个 角度出发，从单个分子甚至单个原子开始组装，以达到我们的要求呢? ”“至少依我看来，物理学 的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性”。从此以后，纳米加工一直是人们追求 的梦想。今天，人们实现了原子搬迁、纳米量级的材料去除或生长，初步实现了纳米加工。本 章在对纳米加工技术进行一般性介绍的基础上，分别对纳米切削加工、纳米器件与DNA单分 子加工、碳纳米管等概念及其相关技术进行简介。
1 概述
基本概念
纳米（nm)是十亿分之一（10-9)m。一般人类头发丝的直径在70?100 fmi,即约为7X 104?10X 104 rnn。氢原子的直径为0. 1 nm,—般金属原子直径为0. 3?0. 4 nm。
当微粒达到纳米量级(0. 1?100 nm)时，其本身会具有如下特性：
量子尺寸效应
粒子尺寸达到纳米量级时，其光、电、磁、热、声及超导电性与宏观特性显著不同。例如，纳米 Ag微粒在热力学温度为1 K时出现量子尺寸效应（即由导体变为绝缘体），其临界尺寸为20 nm。
小尺寸效应
①光吸收显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；
②磁有序态转变为磁无序态；
③超导相能变为正常相；
④声子谱发生变化等。
表面和界面效应
纳米微粒由于尺寸小，表面积大，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。这些表面 原子处于严重的缺位状态，其活性极高，极不稳定，很容易与其他原子结合，从而产生一些新的 效应。
宏观量子隧道效应
微观粒子具有贯穿势垒的能力，称为隧道效应。近年来，人们发现一些宏观量子如微颗粒
的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等也具有隧道效应，称之为宏观量子效应。量子尺寸效 应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子器件的基础，或者可以说它确立了现有微电子器件进 一步微型化的极限。
科学研究表明，当微粒尺寸小于100 mn时，由于以上所说的特性，物质的很多性能将发 生质变，从而呈现出既不同于宏观物体，又不同于单个独立原子的奇异现象：熔点降低，蒸气压 升高，活性增大，声、光、电、磁、热、力学等物理性能出现异常。
纳米加工
1.纳米加工机理
众所周知，要达到1 nm的加工精度，加工的最小单位必然在亚微米级。由于原子间的距 离为0. 1?0. 3 nm,纳米级加工实际上已到加工精度的极限。纳米级加工的物理实质就是要 切断原子间的结合，实现原子或分子的去除。各种物质是以共价键、金属键、离子键或分子结 构形式结合，要切断这种结合所需的能量，必然要求超过该物质的原子或分子间结合能，因此 所需能量密度很大。表8. 1是不同材料的原子间结合能密度。