不像電子，原子在室溫下都有強(qiáng)烈的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，打開一瓶香水，整個(gè)房間會(huì)聞到香味。因此，要囚禁原子，首先要把它們的溫度冷卻到絕對(duì)零度附近，一般要求到十萬分之一至百萬分之一開爾文。這時(shí)原子的熱運(yùn)動(dòng)十分弱，在三個(gè)方向上用激光照射被冷卻的原子，原子將停留在激光電場(chǎng)波動(dòng)的谷內(nèi)。實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)可將成千上萬個(gè)原子囚禁在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。有趣的是所有的原子還具有同樣的動(dòng)量。如果將它們發(fā)射出來，這一束原子具有與激光一樣的性質(zhì)，即空間和時(shí)間的相干性。人們正在思考如何利用這束原子“激光”。初步認(rèn)為在通信和物質(zhì)探索上會(huì)有重要的應(yīng)用。

納米加工技術(shù)做成的微型機(jī)械零件

納米加工技術(shù)和“小鳥衛(wèi)星”

為了研究納米科學(xué)和應(yīng)用納米科學(xué)的研究成果，首先要能按照人們的意愿在納米尺寸的世界中自由地剪裁、安排材料，這一技術(shù)被稱為納米加工技術(shù)。實(shí)際上，一方面納米加工技術(shù)是納米科學(xué)的重要基礎(chǔ)，另一方面納米加工技術(shù)中包含了許多人們尚未認(rèn)識(shí)清楚的納米科學(xué)問題。比如說，在一粗細(xì)為幾納米的孔或線里，原子的擴(kuò)散就和宏觀世界里的擴(kuò)散大不一樣。一般而言，原子運(yùn)動(dòng)的自由程為幾個(gè)微米，在此長(zhǎng)度上，原子發(fā)生碰撞，進(jìn)行熱擴(kuò)散器壁的作用可忽略不計(jì)�？稍诩{米孔或線內(nèi)，原子的擴(kuò)散主要靠與孔壁的碰撞來完成的。再舉一個(gè)例子，一般認(rèn)為物體之間相互運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力主要來源于物體表面的不平整性，即物體表面越光滑，它們之間的摩擦力就越小。在納米世界里，材料表面很小，相互之間距離很近，以至于使兩塊材料表面上的原子會(huì)發(fā)生化學(xué)鍵合而產(chǎn)生對(duì)相互運(yùn)動(dòng)的阻力。因此，在納米世界內(nèi)，所有的加工都必須在原子尺寸的層面上考慮。納米加工技術(shù)可以使不同材質(zhì)的材料集成在一起，它既具有芯片的功能，又可以探測(cè)到電磁波、光波（包括可見光紅外、紫外線等）信號(hào)，同時(shí)還能完成電腦的命令。如果將這一集成器件安裝在衛(wèi)星上，可以使衛(wèi)星的重量大大地減小。當(dāng)前人們已經(jīng)在考慮用“小鳥”衛(wèi)星部分地代替現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)。如果在衛(wèi)星上用納米集成器件，小鳥衛(wèi)星將更小，更容易發(fā)射，成本也更便宜。

激光囚禁原子：上圖為被激光囚禁的銣原子云。表明溫度越低被囚禁的銣原子云的尺寸越小更多的銣原子處在同一的量子態(tài)。下圖為實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)情形圖中的黃點(diǎn)是被囚禁的鈉原子云。它的溫度為絕對(duì)溫度的百萬分之一度。

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