家犬自治區

文章出處來源：http://www.gmw.cn/02sz/2002-08/10/09...2C00341113.htm
（光明網─書摘）
2002-08/10/09撰寫人：劉忠范

如果說20世紀微電子技術是科技的至高點的話，那么在21世紀納米無疑是最亮麗的新星。

什麼是納米

　　什麼是納米﹖1997年9月21號北京大學成立了中國第一個納米科技中心，後來我接到很多的電話，其中就有人問到，聽說你們那搞出一個新米，就是納米，這個東西貴不貴，產量有多高。我只好回答他，我說納米這個東西看不見，似乎又摸不著，你如果吃他們的話一輩子都吃不飽。這說明在當時人們對納米的的確確是不太清楚。我想納米這個詞實際上沒有什麼意義，它僅僅是個長度單位。一個納米長度相當於十億分之一米。舉個簡單的例子來說，如果我們做成一個納米的小球，把這個小球放在一個乒乓球上面的話，從比例上講就相當於把一個乒乓球放到地球上面去，大家可以看到這個納米的確是非常非常小的度量單位，度量微觀世界的這麼一個長度單位。大家知道原子是非常非常的小，實際上一個納米裏面只能排三五個原子左右。大家知道蛋白質，蛋白質一般像血紅蛋白67個納米左右，細菌大約是幾千個納米，病毒大約幾百個納米這麼一個數量級，細胞就更大一點，幾萬個納米也就幾十個微米左右這麼一個數量級。

什麼是納米科技

　　什麼是納米技術﹖既然納米是一個非常小的長度單位，那麼我想大家顧名思義立刻就想到納米技術，當然就是跟這個非常非常小的尺度和微觀世界打交道的這麼一種科學技術。它所涉及的最小的尺寸，嚴格地講就是單元的尺寸，一般是在1～100個納米這麼一個數量級。納米科技基本上是對待這麼一個數量級的這麼一個微觀世界的這麼一種科學技術。我想引用一下美國前總統克林頓在去年年初美國加州理工學院的一個講話當中的三句話，這三句話非常形象地介紹了納米是什麼東西和它的前景。他說通過在原子分子水準上操縱、操控物質，去製造出強度是鋼的十倍、重量只有鋼的一個零頭這麼一個材料。還有，利用納米技術，你可以把美國國會圖書館的資料放在一個方糖大小的一個小盒子內。那如果變成中國版去說的話，就相當於把一部紅樓夢放在一個針頭大小的小區域內。他提到的第三句話是什麼東西呢﹖他說癌細胞，現在治療癌症一般都是很大的才能知道，如果是在三四個細胞的時候，你就能發現自然有利於治療，這些實際上就是典型的納米技術。將來利用納米技術有可能做到這一點。我們剛才引用的是一個美國人給納米技術做的定義，似乎是有一點崇洋媚外。美國人在國家納米技術啟動計畫中，講到納米技術的精髓就是從原子分子的精確操縱出發構建具有全新分子、排列形式的人造結構。換句話說納米技術希望能夠從一個一個原子，一個一個分子的操縱，擺弄一個原子、一個分子，並用這種辦法來做成一些材料、做成一些器件。大家注意，如果能夠實現這一點的話，那可是件非常了不起的事情。為什麼呢﹖我們大家在中學課本裏就學到，物質是由原子、分子構成的，如果說我們真正能自如地擺弄原子、操縱原子、操縱分子的話。

　　大家可以想像一下，我們有可能做出一種萬能製造機，一面放上各種各樣的分子、原子，另一面想出來什麼東西，就出來什麼東西，比方說出來牛排、出來麵包。就像小時候聽說過的聚寶盆，一敲它就出來。這個有沒有可能呢﹖在將來的某一天，利用納米技術或許可以實現這一點。因為從原理上講是有可能的。實際上這方面的設想在1959年一個加州理工學院的教授就提出過一種設想。他說將來說不定有一天能實現這麼一點。

　　作為納米技術，本身它並不神秘，實際上從微米科技到納米科技，應該說它是科學發展一個自然的結果。我們現在生活在微米時代。在微米時代我們用電腦，還有錄影機。大家看到的電視這些實際上都是微米科技的結晶。那麼微米技術已經做到什麼程度﹖微電子加工技術已經做到0.17～0.18微米這麼一個數量級，這個東西就是那個奔騰晶片。實際上實驗室裏已經做到0.1個微米以下，也就是100個納米左右。也就是說，從尺度上來講，微米技術已經逐漸進入到納米尺度。所以從某種定 義上講，從微米科技到納米科技是科學發展的必然結果。或許我們可以暢想將來的某一天出現更新的科技——皮米科技，也完全有可能的。

　　當然如果說這個納米技術僅僅是微米技術的簡單延伸的話，我想不會引起人們這麼大的關注。實際上納米技術是建立在人們對納米世界的新認識的基礎之上的高科技。什麼樣的新認識﹖經過近二三十年來的研究，大家發現當物質的尺寸變得非常非常小的時候，比方說到幾十個納米、十幾個納米，甚至到幾個納米，它會發生並表現出一系列奇特的性質。舉兩個簡單的例子。比方說我們把一塊銅，紅銅或黃銅逐漸切成一釐米的銅，逐漸去切取，切成一個微米、切成零點一幾的微米，這個時候，你看它還會有金屬光澤，變化不是非常大。但是你再進一步往下粉碎，往下切的話，比方說到十幾個納米的時候，你會發現它的性質完全不一樣了，變成了一團黑糊糊的東西，金屬光澤也會沒有了。如果你再把它壓制起來形成一個納米材料的話，它的強度要比一般的傳統的銅要高十幾倍、要強十幾倍，而且可以像塑膠高分那樣彎曲，這特別好。

　　還有大家都知道陶瓷，陶瓷材料比較容易碎，碗掉到地上通常都會摔碎。但你用納米材料做成陶瓷的話，它自然摔不碎，同時它又特別耐高溫。當然這個東西我們去做碗沒必要，你的碗永遠摔不碎的話那就麻煩了，做碗的人很可能就會失業，而且女性的購買欲自然也就無法得到滿足，這是很重要的。又比如說汽車的發動機，如果採用納米材料，就可以減輕重量、省油，還可以減輕環境污染問題。為什麼納米技術會有這麼一種奇特的性質﹖簡言之有幾個大效應。比方說表面效應、表面鏡面效應，還有量子效應、小子粒效應等等。由於這些現象、這些效應的存在導致納米材料、納米尺寸的結構具有一些特別的性質。

　　我想需要特別指出的是，納米科技可以使人們傳統思維方法有較為深刻的變化。比方說我們傳統的製造過程和製造材料，它都是從大到小的過程。大家可以想像一下，比如我面前的這個講臺，你要做它的話，你是把一棵樹砍倒了以後破成板，然後做成小塊以後再對起來是吧，桌子從大到小，當然這屬於低科技。高科技比方說像積體電路的晶片，先展成5英寸、8英寸的晶片，然後在上面劃道道，劃成一個個小電晶體、一個個小電阻電容。那麼這樣的話最後變成積體電路，可以做成電腦，典型的從大到小的過程。但是納米科技不一樣，納米科技追求的是什麼東西﹖追求的是從原子從分子開始一個一個地去把它組織起來，然後形成材料、形成器件。從這個意義上來講，它的過程剛好相反，從小到大而不是從大到小。那麼還有一個，比方說我們通常做材料的時候常常是追求一個極端、追求完美。做晶片，比方說積體電路的晶片，做5英寸的、做8英寸的、做12英寸的，這個東西越完美越好，代表了一個國家的水準。因此能不能拉至12英寸、20英寸的晶片就變得非常重要了。而納米技術從某種意義上講它不是這個樣子。比方說它希望缺陷越多越好，一個一個的小納米粒子給它組織起來，它們之間的各種空隙就相當於一個缺陷，越多的話越能體現它的材料性質，納米粒子性質。

　　總之納米技術它的許多的思維方法也完全不同於微米，而且也不同于現在傳統的大家的一些思維方法。

納米科技與我們的日常生活

　　當然我想大家更關心的是，這個納米科技究竟有什麼用﹖與我們的衣食住行有什麼關係﹖簡單的一句話可以說納米科技是大大的有用，非常有用。儘管我們現在很難感受到它的存在，那麼在不遠的將來，我相信大家會越來越感覺到人的生活、人的工作都離不開納米科技。納米科技它可以廣泛地用於環境的治理，用於環境的改善。大家知道北京的車比較多，汽車的尾氣污染非常嚴重，那麼納米科技對環境污染的治理就是一個很重要的科技，很有利的一種武器。

　　大家看看這個納米管材料，就是這個小東西，這裏面就是個納米管。這個管狀東西可以用來儲氫氣，儲氫以後可以用來做什麼東西呢﹖可以用來做顏料、電池，電池放到汽車上可以用於綠色環保汽車。它燃燒之後生產什麼﹖生產水，發出的電可以推動汽車跑。水自然是沒有污染的，汽車可以從根本上解決污染問題。

　　還有我們知道，汽車現在是個鐵傢伙，很重的一個。因為它的大部分都是金屬部件，現在大家研究什麼東西呢﹖如果把納米粒子跟塑膠、跟聚合物結合起來，用它來取代金屬部件，那麼這樣做成的汽車就會特別特別的輕，特別輕了以後就很省油。有人曾經計算過，如果用這樣的東西，用納米技術做成汽車的話，它可以每年節省汽油15億升，它既減少了環境污染，又可以節省能源，而且汽油燃燒一少了，自然二氧化碳的排出也就少了。

　　現在大家生活水準都提高了，大家也越來越有餘力去重視健康問題，納米科技在這個方面也有非常廣闊的應用前景。

　　比方說現在醫療水準，一般是等到疾病發展到一定程度的時候你才能診斷出來，這是很難辦的事情。如果能早知道病情，早期治療，早期檢測的話，顯然對治療是有好處的。就像克林頓曾經說過的，如果說癌症在幾個細胞的時候你就能發現它，顯然對治療特別有利。而納米技術就有可能，因為納米技術的檢測靈敏度特別高。你甚至可以把一個納米大小的感測器放到身體的重要器官裏面去，比如說你放到心臟裏面去。放到肺部裏面去，時刻監測運行狀態看它是否發生病變。這樣的話，顯然是有利於疾病的早期檢測，並進行更好的治療。將來說不定某一天，我們可以把納米的機器人放到身體裏面去，直接順著血管清除病髒。再舉個例子，比方說感冒，大家感冒吃藥，我吃一次可以管12個小時。而納米技術，說不定將來用納米技術做成的藥一次可以管一周，也就是說你吃一次就足夠了，甚至管它一個月不會感冒也有可能，這是所謂的納米緩食技術。還有呢，利用納米技術，你可以讓做成的藥直接到達原來到達不了的病髒地方，既提高效率又可以減少對正常器官的損害，這是所謂的納米定向，藥物輸送技術。將來或許在人體的裏面，很可能裝有很多的納米尺度的零部件。或許在將來的某一天，我們甚至隨著對大腦記憶功能的認識，可以把這個納米記憶晶片直接跟大腦連接起來。到那個時候或許我們大家就不用學習了，因為學習是個很辛苦的事情。

　　實際上在衣食往行的各個方面，將來你都會找到納米技術的影子。比方說衣，大家現在看廣告，已經看到利用納米技術做的衣服，它可以不用洗。對像我這樣一個比較懶的不願洗衣服的人可能是比較合適，但衣服如果不用洗的話納米洗衣機似乎也沒什麼用處了。關於食，納米是不能吃的，但納米技術跟吃有關係，比方說，利用納米技術可以提高農作物的產量，而且利用納米技術可以做綠色化肥、綠色農藥，這樣大家就不用擔心菜上面洗了以後是不是還有殘留物，擔心對身體健康有影響。住，日本的科學家關於住的方面作了一個非常漂亮的技術，就是一種納米塗料，這種納米塗料叫作治清潔材料。這種治清潔材料塗到玻璃、牆壁上，它可以直接清除污垢、殺菌消毒。如果利用這些材料去做成住房的話，大家就不用擦玻璃了，高層建築擦玻璃是很難辦的事情。關於行，剛才我已經講到可以做綠色環保型的汽車去周遊列國，或許將來有那麼一天你可以直接利用納米材料做的電梯登上月球去訪問月球，這個也不是沒有可能。隨著微電子技術的迅速發展大家知道我們已經逐漸進入資訊化的社會，我們每天都與大量的資訊打交道，上網這已經是家常便飯了。我們的生活、我們的工作甚至很難離開這個電腦。實際上第一台電腦在1946年出現的時候非常非常的龐大，有一間房子那麼大，但是它的功能還不如現在的一個高級一點的計算器。為什麼電腦可以做得越來越小呢﹖實際上就是微加工技術水準越來越高。剛才我已經講到著名的摩爾定律的一個預測，大約在十年以後2010年左右微米技術電腦的發展就已經會達到極限，到了極限的時候你必須發展新的技術。這個納米技術有可能實現這一點合乎微電子技術的極限，那麼我們就可以做更高級的電腦做功能更強大的電腦。

納米科技對國家安全的影響

　　我們再來看一下，納米科技對國家安全的影響，我想大家都記得科索沃戰爭Ｆ117，因為它是用隱身材料做出來的，表面上塗了層隱身材料，雷達看不到它，只有它打你你沒法打它，這說明什麼問題呢﹖納米技術在新武器的隱身研製方面也是非常重要的。現在不光是隱身飛機還有隱身導彈、隱身坦克，還有隱身軍艦等等，納米技術在高科技武器的研製方面可以講幾乎是無所不用。另外，現在的戰爭已經不是簡單的槍對槍、炮對炮的戰爭，電子資訊戰非常重要，你掌握不了資訊的至高點你可能就要被動挨打。而先進的納米電子學可以取得未來資訊戰的優勢。客觀地說，納米技術已經逐漸走入人們的生活，但是如果像微電子技術那樣產生廣泛的深刻的影響的話，將是十幾年或者30年以後的事情。它會逐漸進入人們的生活，可以講21世紀是納米科技的世紀。

　　(摘自《千年論壇——智慧在此》，湖南大學出版社2002年4月版，定價：19.80元。社址：長沙市嶽麓山，郵編：410082)