名词解释

　　什么是纳米？

　　纳米是尺度单位。尽管苹果最新一代的iPod以Nano(纳米的英文名nanometer的缩写)命名，但其实轻薄的iPod Nano在体积上远远没有达到真正的纳米尺度。如果要换算尺度单位，1纳米=0.001微米=0.000001毫米=0.0000001厘米=0.00000001分米=0.000000001米。一根普通头发的直径约等于8万纳米；一个五号字体下的逗号，在纸上的跨度大约是50万纳米。

　　要观察如此微小的尺度，人类必须借助电子显微镜的帮助。电子显微镜的观察精度有多厉害？根据计算机世界网的资料，由IBM与尼康研发的最新电子显微镜可以看到比氢原子(自然界体积最小的原子)还要小的微粒。

　　能想象吗？像“银河”那样的巨型计算机小到可以被随手放进口袋，而国家图书馆的全部信息，都可以压缩到一块糖大小的设备中，易碎的陶瓷变得富有韧性，微米以下大小的机器人可以啃噬任何难以分解的垃圾……这一切都有可能通过纳米技术来实现。

　　再试想一下，一条由无比微小(小得也许不在肉眼可见的范围内)的纳米微粒组成的“电梯”，将从地球直通外太空的宇宙空间站。从燃料到食物，这条电梯能包揽运输任务，无须再以发射太空船为空间站提供补给。这种大胆的设想正在NASA(美国国家航空航天局)与包括中国在内的各国航空科技圈子中流传。除了神奇，很难用别的形容词来描述纳米带来的改变将何等惊人。

　　爱因斯坦曾预言：“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”借助高分辨率的仪器洞察微观世界的秘密正在越来越成为科学家们的热门领域。有科学家预言，在不久的未来，我们一直相信的众多常识，比如衣服一定会脏，都将被纳米技术掀起的一场尺度革命所打破。

　　而从在国际上刊发的论文数量和相关申请的专利数看，中国在纳米方面的研究已经成为仅次于美日德三国的第四个大国。在这场关于纳米的创新和变革中，中国的前景无比广阔。

　　纳米 科技尺度革命席卷华夏

　　号称中国纳米第一人的白春礼院士曾经说过一个笑话：一名记者为采访一个关于纳米的专题，询问一位妇人是否听说过“纳米”这个词。那位妇人很自信地表示，那应该是指一种特殊的“米”。“这证明了纳米的概念有多热门。”白春礼事后幽默地这样评价。

　　纳米技术将被广泛应用

　　对于纳米的这种肉眼不可见尺度的不寻常热度，似乎与中国人性格中那种信奉实用、眼见为实的性格背道而驰——与热衷于讨论彼世的印度人相比，中国人往往冷待形而上的东西。而这似乎也能说明，纳米对生活可能造成的革命性冲击已经在一定程度上被国人所感知。

　　“我的孩子特别喜欢看好莱坞的科幻电影。”中山大学纳米技术研究中心的杨国伟教授说，“我记得有一次陪她看一部描写纳米机器人的影片，电影中描述的几个细节非常形象，那就是未来的纳米世界。影片中的纳米机器人可以被放在某种溶液里作为催化剂或分解剂，比如要分解废气钢材，无论多么厚的钢板，只要滴一滴含有无数纳米机器人的溶液，顷刻间就能看到钢板被蚀穿。”杨国伟解释称，溶液中小得无法看见的这些元件，就像小型的机构机器人，不断地与钢板发生反应。

　　纳米机器人还可指根据分子水平的生物学原理，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。这些功能分子器件，能对人体的病变部分进行诊断和针对性很强的治疗——当这些功能分子器件在人体中漫游时，它们一旦碰上有问题的细胞，就会与之发生反应。是的，我们在说的是细胞，而不是身体组织。如果这种设想实现，现今的癌症治疗方式将被彻底颠覆——再也不用担心化疗会杀死身体的好细胞，纳米机器人将瞄准癌细胞攻击啃噬，健康细胞则统统高枕无忧。

　　除了在医疗上的应用，根据杨国伟的介绍，纳米技术的影响将波及一切，几乎覆盖了所有人类日常生活应用领域。从建筑材料、衣服领带的新面料，到微电子元件、光电设备元件，再到废弃物分解，纳米的应用可能无所不包。

　　纳米材料具有特异性

　　以上种种看似异想天开的构想，其实是以纳米尺度下众多材料展现出的特殊性质为基础的。而对这种纳米尺度下微粒特性的应用，其实已有至少20多年的历史，而并非一夜春风来，万树梨花开。有研究纳米材料的学者对本报记者表示，立邦漆就是最早应用纳米颗粒的产品之一，而国内外不少化妆品亦运用了相关技术，以改善化妆品微粒被人体皮肤吸收的效率。

　　杨国伟表示，在纳米这个概念正式出现于商业产品之前，这些产品均把这种纳米尺度的微粒称为超细微粒。“但是，我认为这些达到纳米尺度的微粒，还不能成为真正的纳米材料，因为他们只是纯粹在尺度上缩小而已，并没有改变已有材料的物理化学特性，也就是说，没有产生新的特性。”的确，并非所有材料在纳米化以后都会产生用途巨大的性质改变，但其中有一部分如此就已经可以造就一大批奇异的新材料，而这部分物质在纳米水平上可以产生魔术般的反应。正如美国国家地理杂志曾经撰文描述的那样，“纳米技术之所以重要，是因为寻常的材料会在纳米尺度上产生奇妙的特性，就像你在不断地缩小一只猫，当它被缩小到一定程度时，突然之间就变成了一条狗。”

　　而对于尺度缩小虽不能改变特性，但有利于改良材料本身的变化，杨国伟教授解释称，这些单纯达到纳米尺度的材料，其原有的物理化学性质会比尺度更大的材料明显，因而是一种更好的材料。“如运用了均匀纳米粒子的油漆，其光亮的色泽能维持得更持久，也不易附着灰尘和污物。但如果运用了带有全新特性的物理材料，那我们可以进一步要求油漆能自动调节室温，同时吸收异味等等。”

　　为了获得有全新特性的纳米材料，就必须在实验室里培育种种具有新奇结构的纳米材料，再探究这些结构是否具备一般材料不具有的特性。在中山大学纳米技术研究中心的电脑上，本报记者看到了由电子显微镜拍摄的各式纳米结构图片，它们有的“长”得像青草或者蜂巢，有的甚至像针管般有着惟妙惟肖的针头。和众多纳米科学家一样，杨国伟教授对这些纳米结构情有独钟，透过电子显微镜看到千姿百态的纳米形态是日常研究工作中的极大乐趣。

　　“这就是一种很有趣的纳米结构，”杨国伟指着一种看起来像管道，有着怪异的中空结构的纳米材料图片说，“这样的结构是前所未见的，因为以往的材料都是实心的。”据悉，这就是目前在纳米科学界中热度最高的研究对象之一——碳纳米管。

(责任编辑：史少晨)