小空间制造

试试十亿分之一米。这将是一纳米——大约是十个氢原子的长度，或者是人类头发宽度的十万分之一。

纳米技术研究所（www.nano.org.uk)毫不害羞地颂扬它的好处。“纳米技术是一个令人兴奋的科学发展领域，它承诺‘少花钱多办事’。“它提供了制造更小、更便宜、更轻、更快的设备的方法，这些设备可以做更多、更智能的事情，使用更少的原材料，消耗更少的能源。”纳米技术的应用有很多例子，从简单到复杂。例如，纳米涂层可以排斥污垢，减少对有害清洁剂的需求，或者防止医院传播的感染的传播。”

即使是美国国家航空航天局（美国国家航空航天局(NASA) www.ipt.arc.nasa.gov nanotechnology.html我对它感兴趣。它的网站列出了预期的好处，包括超小型传感器、电源、通信、导航和推进系统，用于新的科学和探索任务。此外，该计划还列出了行星表面的超小型探测器网络，能够驱动、跳跃、飞行和挖洞的微型探测器，以及进行各种测量的微型航天器集合。

更实际的是，哈佛大学的一些研究人员使用了来自美国国家仪器公司（www.ni.com)，这家位于德克萨斯州奥斯汀的仪器和自动化供应商，为纳米技术研究创造了一种虚拟的、高通道计数的锁定放大器。Charles Lieber和Quan Qing使用NI LabView软件和CompactPCI计算机开发了该工具。“使用NI软件和硬件，我们能够构建一个成本更低、尺寸更小、比传统系统更灵活的虚拟系统，”Lieber说。

锁定

锁相放大器是一种在噪声环境中检测非常小的交流信号的仪器。例如，一个50毫伏(mV)的信号可能被5伏的白噪声包围。科学家们在许多研究领域使用这些放大器，包括医学、生物、地质和材料研究。有几个制造商的锁相放大器，和各种频率，幅度和相位测量范围是可用的。

“在哈佛大学化学系的利伯研究小组，我们有一个使用纳米线场效应晶体管(FET)阵列检测特定生物分子/病毒的应用程序，”利伯说。“纳米线的直径只有十亿分之一米(10纳米)，大约是病毒的五分之一。纳米线场效应管在表面电荷灵敏度方面优于传统的体硅(Si)场效应管，因为它们的一维结构和直接与埋地器件的几何形状。纳米线在检测体液中预示恶性肿瘤(如乳腺癌和卵巢癌)和其他类型疾病的疾病标志物以及生物战中使用的病原体方面具有潜在的应用。这种传感器非常小，可以在体内植入探测器，持续监测胰岛素和其他关键分子的水平。通过将来自多个传感器阵列的信号而不是来自单个元件的信号相关联，统计方法可用于减少和/或消除噪声和假阳性信号，从而实现更可靠的疾病诊断。

“使用National Instruments的锁定放大器启动套件，我们发现了一个虚拟仪器(VI)的例子，可以修改和扩展以满足我们的需求。启动套件中提供的示例包括用NI LabView编写的算法，该算法处理锁相环、滤波和解调步骤，以执行锁定测量。该设备目前已用于纳米技术研究。”

尽管纳米技术看起来像是一门充满异国情调和未来主义的制造学科，但今天的自动化解决方案有望帮助推动这一新的制造业。

加里Mintchell，gmintchell@automationworld.com的主编自动化的世界．

纳米技术研究所
www.nano.org.uk

美国国家航空航天局
美国国家航空航天局(NASA) www.ipt.arc.nasa.gov nanotechnology.html

美国国家仪器公司
www.ni.com