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2002
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  盼盼互联网、基因，越来越多的科学新名词迅速和“财富”、“创业”之类的字眼联系在了一起。就在近来国内股市普遍较为沉闷之际，又一支高科技军团杀将出来，在股民的簇拥与媒体的喝彩中攀爬到股市的顶峰，接受着鲜花和掌声，当然还有大把的票子。不过，此番新贵不是什么网站，也不是什么基因，这一次轮到了纳米。 纳米这一概念，是已故美国著名物理学家、诺贝尔奖得主理查德·费曼于１９５９年在美国加州理工学院的一次讲演中提出的，他当时的演讲题目叫做《在底部还有很大空间》。费曼创造性地指出，从石器时代开始，人类所有的技术革新都与把物质做成有用的形态有关，而从物理学的规律来看，不能排除从单个分子甚至原子出发而组装制造物品的可能性。费曼憧憬说：“如果有一天可以按人的意志安排一个个原子，将会产生怎样的奇迹？” 与所有的天才假想一样，费曼的纳米起初也不被人们所接受。然而科技的迅猛发展很快证明了费曼是正确的，许多科学家继费曼之后，又尽情地发挥着想象力，从不同角度继续编织纳米技术的神奇梦想。 １９７４年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。１９７７年，纳米技术理论家、美国麻省理工学院的德雷克斯勒提出，利用原子制造机器，可以从模拟活细胞中生物分子的人工类似物——分子装置开始，纳米技术就此得以命名。５年之后，宾尼希和罗雷尔等人发明了扫描隧道显微镜，不仅以空前的分辨率为人们揭示出“可见”的原子、分子毫微世界，同时也给操作原子提供了有力工具，从而为人类进入纳米世界打开了一扇更加宽广的门。 １９９０年，纳米技术获得了重大突破。美国国际商用机器公司（ＩＢＭ）阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排。他们使用扫描隧道显微镜慢慢地把３５个氙原子移动到各自的位置，组成了ＩＢＭ三个字母，而三个字母加起来，还没有３个纳米长。随后不久，来自同一实验室的科学家又用４８个铁原子排列组成了日文汉字“原子”两字。费曼“按人的意志安排一个个原子”的愿望，终于实现了。 人类在纳米领域内取得的不断突破使人类认识到，在纳米这样一个“毫微”的概念中，它所包含的天地实在是远非人们原先设想的那样狭小，而是无比广阔。１９９０年７月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩召开，正式宣告了纳米科技作为一门学科的诞生。至此，纳米技术正式步入科学殿堂，并迅速成为一颗耀眼的新星。 纳米科学体系的确立，为纳米技术的发展带来了新的动力。 "纳米生物学”、“纳米材料学”、“纳米电子学”等各种冠以纳米的新名词、新概念如雨后春笋般涌现，纳米技术由此从幻想中走向现实。它不但走出了科学家脑袋中深邃的思维，甚至已经逐渐进入了人们的日常生活。 目前，科学家们在原子、分子水平上操作物质的能力已经大大增强。例如，１９９７年，美国科学家首次成功地利用单电子挪动了单电子；今年４月，英国牛津大学的研究人员还成功地在室温下操纵单个溴原子在铜表面上产生了移动。科学家们已先后研制出纳米钳子、纳米喷嘴、纳米光刻笔等等，这些都有望成为操作生物细胞、装配毫微机械或进行微型手术的新工具。 各国科学家在纳米级器件的研究中也不断取得成果。１９９５年和１９９６年，科学家们成功地实现了利用一个分子和一个原子来连通电路。１９９７年，法美科学家研制出首个分子级电子装置，这一微型放大器的活性部分是一个直径只有０．７纳米的碳分子。同年，澳大利亚科学家首次推出了纳米级的生物传感器。美国康奈尔大学的研究人员已利用有机物和无机物组件开发出了一个分子大小的马达，该马达在测试中以每秒钟３到４圈的转速运转了４０分钟。 纳米材料的“自组装”合成研究也有所收获。这种技术是让原子和分子自行排列，而不是费劲地一个个把它们安放就位。美国桑迪亚国立实验室已研制出一种表面积巨大、具有完全规则的纳米结构的超薄涂层，其孔隙被设计成允许一定尺寸的分子通过，可以用作化学传感器。美国ＩＢＭ公司科学家也使用“自组装”技术制造出了一种新的磁性材料，据称有望在未来把计算机硬盘等的存储能力提高１００倍。 不仅是在实验室，在日常生活中纳米也向我们款款走来。生活中的化妆品、涂料、食品……都可能是应用了纳米技术的产物。科学家告诉我们，纳米技术于细微处显神奇，已经悄然渗透到了人们的衣、食、住、行等领域。 目前国内一些家电企业率先推出了纳米电器。这些纳米洗衣机、纳米冰箱等，其实是利用纳米抗菌板材营造出一个相对的无菌空间。由于纳米材料的尺寸比细胞要小几十倍，气体通过其扩散的速度比常规材料快几千倍。而且纳米颗粒与生物细胞膜的化学作用很强，极易进入细胞内，因此它能杀死并抑制有害细菌的生长，具有极强的抑菌、除臭的功能，从而提高洗衣机和电冰箱等家用电器外部和内部表面的抗菌性。 涂料可以美化居室，但是传统涂料由于耐洗刷性差，墙壁较快就可能变得斑驳陆离。纳米技术的运用，使涂料的许多指标都大幅度提高，外墙涂料的耐洗刷性由原来的１０００多次提高到了１万多次，老化时间也延长了两倍多。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，任何粘污在表面上的物质，包括油污、细菌在光的照射下，由纳米的催化作用，可以变成气体或者容易被擦掉的物质。 大气和太阳光中存在对人体有害的紫外线，而有的纳米微粒就有吸收对人体有害的紫外线的特征和性能。因此，目前已有许多防晒、化妆品因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。而化纤布料应用纳米技术，加入少量的金属纳米微粒就可以摆脱因摩擦而引起烦人的静电现象。 例子举不胜举。食品制造采用纳米技术，可以帮助我们提高肠胃吸收能力；把纳米技术应用到陶瓷工艺中去，生产纳米复合或纳米改性的高科技陶瓷，可以让脆性的陶瓷变成韧性；利用纳米粉末，甚至可以使废水彻底变成清水，在环保方面应用前景极为广阔。 纳米技术，正在成为一种不仅可带来新产品，而且可以提高产品质量的革新性的生产技术。它不仅可以像变魔术一样“变出”性能优异的多种新材料，为人们提供开发新材料和改造传统材料的崭新途径，而且未来的纳米级机械还有可能为劳动工具带来匪夷所思的革新。据认为，纳米技术具有彻底改观物质生产方式、大幅度提高社会生产力的巨大潜能。 其实，国际间的纳米技术之争早在９０年代初就已开始。美国曾率先设立了纳米技术研究中心，一直将纳米技术作为２１世纪的关键技术加以重点扶持。其它国家也不甘落后。日本曾耗资２．２５亿美元，实施了跨越整个９０年代的纳米技术研究计划；德国１９９３年提出了１０年重点发展的９个领域８０项关键技术，纳米技术涉及其中４个领域的１２个项目；１９９２年，英国宣布投入１２８０万英镑，用于１７个纳米项目的研究。 新的一轮竞争更加激烈。今年年初，在经过长达几年的调研后，美国提出了“国家纳米技术促进计划”。这是继“国家信息基础设施”和“人类基因图谱”之后，美国政府再一次倡导的全国性科技促进计划，标志着美国已准备对纳米技术发起强攻。美国总统克林顿随后宣布，将在今年１０月开始的２００１财政年度中，为新的国家纳米技术促进计划拨款４．７５亿美元，投资力度比上个财年翻了一番。 面对美国的此番作为，日本也按捺不住。今年８月，日本政府表示，也要把纳米技术作为今后科研的新重点。日本通产、文部和科技三省厅称，将在明年度的预算中列入总额约３．１亿美元的研究开发经费，并计划在下一年度设立纳米材料研究中心，联合企业、大学和国立科研机关的力量，加强对纳米技术的研究和开发。 同样加入角逐的还有欧洲各国。法国政府目前已批准建设首批１２个国家技术研究中心，其中纳米技术是重点研究领域之一。英国政府今年７月发布了科技与创新白皮书，提出要向纳米技术等重点领域投资。而德国１９家研究机构在去年７月也曾签署协议，决定建立一个遍布全德的纳米技术研究网，对纳米技术进行联合攻关。 其实世界各国如此重视纳米技术，原因并不奇怪。近年来，网络和基因迅速崛起，成为引导科技发展的最主流。因特网短短数年就风卷残云般将全球“一网打尽”，人类基因组工作草图的成功破译，已使人类开始了解读“生命天书”的历程。而网络和基因革命的进一步深入，迫切需要纳米技术提供全新的工具和方法，这或许正可以解释为什么纳米技术得到诸多发达国家前所未有的垂青。 目前，几乎每个星期都会有科学家发表报告，称在纳米技术领域又取得了具有广泛商业和医学潜力的新进展。种种迹象表明，纳米科技正处于重大突破的前期。各发达国家再次掀起纳米技术发展热，意在为走向纳米时代做准备。 我国在这场竞争中也走在了世界前列。从总体上看，我国纳米基础研究实力已经跻身世界数强，“超级纤维”碳纳米管等个别工作甚至走在了世界最前沿。１９９２年，我国就将纳米材料科学作为重大基础研究项目，列入了国家“攀登计划”。１９９３年，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前沿。之后，我国科学家又不断相继在国际上取得了一系列令人瞩目的成果。自去年，科技部又启动了有关纳米材料的国家重点基础研究项目，投入数千万资金支持基础研究。经过多年努力，我国已经建成了几个纳米研究基地。中科院、清华大学、北京大学等单位已经形成了一支从事纳米研究的队伍，投入到纳米这场方兴未艾的竞争中去。 世纪之交，纳米的竞争愈演愈烈，已进入关键的加速阶段。虽然终点依稀难辨，纳米时代的很多梦想仍然可望不可及，但新一轮的纳米发展热，预示着激烈的实力比拼已经开始。 科学家介绍说，纳米是绝对微观世界的概念，一旦它们按照物理学上的布朗运动通过各种途径进入人体，进而失控侵入体细胞内，许多这些含有氧化硅、氧化钛、氧化锰或银成分的纳米颗粒就将成为杀手如同幽灵般漂浮在人体内，可能引发病变。此外，科学家为人类在纳米时代描绘的最美妙前景莫过于通过纳米机器人在人体内定向搬运药物或者清理垃圾。可是如果这些小精灵一旦脱疆，你头疼时却偏偏要给你医脚，可该如何是好？ 美国科学家比尔·乔伊也认为，在单个原子基础上创造物体的纳米技术可能给人类带来灾难。纳米技术可能被用来制造体积非常微小的智能机器。它可能会轻而易举地自我复制，像计算机病毒在整个网络传播一样，给物质世界带来一系列影响。比如说，纳米技术就可能被用来生产仿制武器系统。 面对一浪高过一浪的纳米热，科学家认为，虽然９０年代初科学家已经成功搬动原子，但离自如操纵原子还很远。像基因组技术一样，纳米技术还有很长的路要走。即使是那些较为成熟的纳米技术，离产业化开发还有一段艰难的路要走，纳米技术的应用还要有一个认识过程以及产品的升级配套问题。 尽管如此，科学家仍然相信，虽然纳米技术已经开始走入百姓的生活，但是纳米科技要像信息技术一样产生广泛而又深刻的影响，那将是二三十年以后的事情。 无论如何，纳米已经在我们的面前掀起了它原本神秘的盖头。纳米时代，昂首前行而来。 |
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