物理学在现代科技中的地位和作用.ppt

如果要这些（基因与外界作用、生物钟、信息和创新思维）生命科学问题，仅在分子水平上进行研究是很不够的。正象诺贝尔医学奖获得者Gyorgyi所说：真正了解生命过程，只达到分子水平是远远不够的，必需再深入到研究电子行为。 可以肯定：物理学将在更高层次上推动生命科学的发展，物理学自身也会在与生命科学的结合中得到不断的进步。 附带提一下，生命科学的研究应当严格遵循其客观规律来进行。否则，任何微小的错误将会给人类带来巨大灾难。 例如 结束语 由上可见，物理学在新的21世纪中 仍将是科学技术发展的核心学科。 * * 揣 超导电子(Superconducting Electronics)技术 根据超导的特性可以推断其优越性： 特别低的能量消耗 高传输速度 因此，制造超导电子计算机是人类的一大理想。其可能性在于：将 金属铌/氧化硅/金属铌 /氧化铝做成层状结构， 超导电子对发生隧穿效 应，即约瑟夫生效应。 将多个约瑟夫生结进行 组合，可以构成门电路 或逻辑电路。 再把各种电路集成在一起，就可以构成超导电子计算机的部件。 80年代初，IBM公司进行了超导电子计算机的研制和开发，但是，不成功。原因：虽然计算机自身的能量消耗很小，可是保持 -250K的极低温，消耗能量很大；维护的工作量也很重；成本又 很高。 目前，不少人在从 事高温超导电子计算机 的研制。困难是： 需要 – 150度的低温， 高密度的超导存储器， 维护和修理难。 其前途如何，很难预测。 (863和973都有项目，但 离开超导电子学有距离） 分子电子学(Moletronics, Molecular electronics) 把各个分子组装起来，形成具有某种电子功能的器件，进一步把不同功能分子电子器件相互连接和组装，构成信息处理、信息存储等不同大小的信息产品。 分子可以采用： 人工合成的有机高分子(LB膜), 天然的活细菌分子(如紫菌嗜氧酶)， 脱氧核糖核酸(DNA)分子 LB膜：利用功能高分子的请亲 水性，在水面上将它们制成层 状结构，再通过光刻，做成电 子器件。 平行线条（导线） 功能分子膜 光刻后的图形 HP（惠普）公司的分子电子集成电路 虽然做了不少LB 膜的研究工作，但是，真正有实用价值的成果，还没有出现。国内有个LB膜协作研究组，以东南大学(韦钰副部长)为核心，在材料方面做了相当的研究，不过还做成电子器件。（863曾有过安排）。 DNA（脱氧核糖核酸）电子器件的研究： p——磷原子 S——糖 C——胞嘧啶 G——乌嘌呤 T——胸腺嘧啶 A——腺嘌呤 用DNA组 成的“与” 门电路 上述DNA分子电子技术的基本思路是完全沿着现有电子信息技术的结构来设计和构造的，不是根据生物分子自身的信息传输特征来设计和构造新的技术体系。 另一种，是按照DNA重构特征来设计新的分子信息技术体系。 DNA信息处理过程如下： 然后 这种新的信息处理方式，可能会产生全新的信息技术。 由细菌或DNA分子构成的电路芯片，通常被称为“生物芯片”。这是“生物芯片”的早期涵义。 实现分子电子技术的优越性在于： 分子体积小，可以做到超高密度； 超高性能/价格比； 能量消耗低，高节能； 速度虽然较低，但可平行计算。 问题是：这两种分子电路芯片都要在酶溶液中进行工作，工作(存活)时间短；目前只能做很简单的计算。 目前，看到了希望，很可能会出现全新的信息技术体系。才能真正实现，还需要