纳(奈)米科技简介

奈米科技，二十一世纪的新技术革命

小东西改变大世界

自上个世纪90年代以来，奈米技术越来越引起人们的注意。随着奈米炭管的发现，超细微具备特定功能的奈米粒子的成功制备，以及最近奈米级电子线路的实现，一个奈米时代正在到来。奈米科技正在被认为与“资讯科技” ，“生物科技” 一起并列为二十一世纪三大科技。奈米科技将在各个层面上影响人类社会。

本质上讲，奈米科技是研究基於一到壹佰奈米这个尺度之间的具有特殊性质和功能的材料和结构。一到壹佰奈米，这个特殊的尺度，正好介于微观(一奈米以下) 与宏观之间。在这个尺度，许多材料或结构都展现出特殊的物理和化学性质。

1991年奈米炭管的发现，极大触发了人们对奈米科技的热情。研究发现，奈米炭管具备特异的机械，光学和电学性能。其强度是钢的五倍以上，密度却只有钢的十分之一。科学家们甚至想象在未来人们可以用炭奈米管来建造太空电梯。科学家们利用炭奈米管的特殊的光电性能来设计奈米级的晶体管，期待这些极其微小的奈米晶体管能够用于建造未来的集成电路。科学家们也已经用这些炭奈米管成功地构造出各种化学和生物传感器，以检测极其细微浓度的化学成分和生物分子。在奈米炭管领域，基础与应有开发研究正在迅猛的发展，商业化也正在迅速的进行。

在奈米科技中，奈米炭管是一个非常重要的分支，是最光彩夺目，最具应用前景的分支之一。在奈米科技这个广义的领域中，奈米材料或产品本身具备非常多的应用前景，但奈米科技更多的潜力体现在它几乎可以渗透进任何工业中，包括医学，塑料，能源，电子，和太空工业。在这里，我仅取几个例子表明奈米科技的巨大的应用前景。

奈米科技和医学，生物的结合给科学家提供了无限的想象空间。纳米技术让科学家能够以纳米尺度研究、定义及控制材料的结构特性，藉以创造新的物质，包括生命体。科学家用显微操作技术移动果蝇染色体的基因，结果培育出了比正常果蝇多长了一个胸脯和翅膀的果蝇，科学家已经可以通过基因操作把果蝇的眼睛搬到不该有眼的地方，把翅膀搬到不该长翅膀的地方。由此不难想像若用纳米技术操纵生物基因会制造出什么样的“怪物”来。科学家与大众对这种会引起奇特的不可预料变化的生命体的奈米生物技术深怀戒心，有关生物伦理的争论也一直没有停止过。

纳米科技的发展将使得人类可以直接操纵原子，从而实现人们的很多梦想，如制造仅有少数原子构成的微型纳米机器人，它们可以游走在血管中吃掉沉积在血管壁上的垃圾，它们可以游走在组织间定向地识别和杀死癌细胞，它们可以直接利用太阳能制造面包，甚至于纳米机器人可以自行复制等等。这些听上去似乎是天方夜谭的畅想其实也并非不着边际，分子仿生学就是一门可以使研制纳米机器人成为现实的新学科。医学界最津津乐道的是纳米技术渗入仿生学制出的奈米机器人。这些奈米机器人微小得几乎看不见，仅由数千个原子组成，可以在细胞之间工作。据说在瑞典研制的这种机器人由多层聚合物和黄金制作，有点像人的手臂，很灵活，能捡起和移动肉眼看不见的玻璃珠。科学家希望它能在血液、尿液和细胞介质中工作，可以捕捉和移动单个细胞。这些纳米机器人移动和重新安排人体细胞中的原子排列顺序。被修改了的细胞按照新的指令发挥功能。科学家利用自然界原有的生命体（某些细菌、病毒等等）改造它们的生命过程，例如把细菌的尾巴去掉装上纳米管道，这种活的东西被称做“生物发动机”。就是这样一批又一批功能相关的蛋白质组群可以在人的身体里不断替换更新，不断复制。然而正因无可替代和无与伦比的功能，奈米机器人技术成为最有争议的技术之一。尽管奈米机器人技术还只是存在于一些奈米科技的科学界和工程师的头脑里，但世纪各国科学界和其他社会各界对此技术的未来深表忧虑，担心最终人类将反而受其所害。同样，也有许多人认为这些奈米机器人技术纯属人们的幻想，在技术上，工业上根本不可能实现。但是人类历史的发展反复的表明，新技术的发展需要创新的思想和勇敢的探索以及新知识的累积，象以往的新技术一样，奈米机器人技术终将被人类实现并且被有益的利用。

现代电子工业改变了人类生活的各个方面，但是现代电子工业面临一个发展上的十分困难的瓶颈，那就是传统的微电子器件的小型化趋势将遇到极大的障碍。到2005年，基本电子元件的尺寸将小到约100纳米，在100奈米以下，量子波动和制造成本将使传统的制备基本电子元件的光刻技术失去原有的效力，随之而来的将是纳米电子学。奈米电子学将使我们向大自然和生物界学习，即如何样像DNA序列那样实现原子级的控制，如何样像细胞一样可以分裂，复制和自结合。奈米电子学的研究成果使在分子水平上研制高性能的纳米级电子元件与计算机在不久的将来成为可能。目前，科研小组已经研制出尺度在1到100纳米水平上的纳米晶体管、纳米导线和分子开关。利用这些奈米级的晶体管，奈米导线和分子开关，科学家可以在未来建造出肉眼看不见的计算机，计算性能却远胜目前的最好的电子计算机。

尽管存在各种争议，但科学界普遍认为，纳米技术有可能给医学、制造业、材料和信息通信，能源国防等行业带来革命性变革。奈米材料，一个肉眼看不见的小东西，将在新的世纪里改变人们生活的方方面面，真可谓“小东西改变大世界” 。

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Jesse 点评：
纳米科技自1990年代初产生以来，一直被人们寄予厚望，“新世纪科技革命”的宣传一浪高过一浪。科技革命还是昙花一现的泡沫，有待观察验证，但时间不会很多。本人从事纳米科技研究已近十年，目睹了纳米科技文章的爆炸性成长，纳米科技杂志期刊的不断涌现，以及一批纳米教授的平地而起。但是，赚钱才是硬道理。真正赚钱的面向消费者的纳米产品还是没有。是“革命”还是“被革命“，让我们拭目以待。