什么是纳米?这一定是每一个首次接触纳米的人提出的第一个问题。其实,纳米(nanometer,nm)就字面来说,只是一种尺度,它和我们所熟悉的米(m)、毫米(mm)、微米(μm)一样都是长度计量单位。1纳米等于10-9米,也就是说,l纳米只有10亿分之一米,百万分之一毫米,和千分之一微米。仅从上述的数字,也许我们不能马上想像出纳米的大小,让我们再进一步来描述一下:1纳米大约是3-4个原子排列在一起的长度;是人头发直径的万分之一。由此看来,纳米是一个很小很小的长度单位,其意义也仅此计量长度而已,本身并没有任何的“价值”可言。
→ 那么,真正有“价值”的是什么呢?是纳米技术。早在1959年,美国著名物理学家、1965年诺贝尔物理奖获得者Richard
Feynman在当年的美国物理学会年会的发言中曾对未来的物理学作了一个精彩的预言:“如果我们按自己的愿望一个一个地排列原子,将会出现什么呢?这些物质将有什么性质?这是十分有趣的问题。虽然我现在不能精确地回答它,但我决不怀疑当我们能在如此小的尺寸上进行操纵时,将得到具有大量独特性质的物质。”Feynman的这段话,实质上是对纳米技术出现的预言。
→ 具体来说,纳米技术是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在迅速崛起的用原子和分子创制新物质的技术,是研究尺寸范围在1一100nm之间的物质的组成。这个极其微小的空间,正好是原子和分子的尺寸范围,也是它们相互作用的空间。在这样的一个尺度空间,由于量子效应、物质的局域性及巨大的表面和界面效应,使物质的很多性能发生质变。这些变化渗透到各个工业领域后,将引导一轮新的工业革命。纳米技术所追求的最终目标,正像Feynman当年预言的那样,就是要使人类能够按照自己的意愿任意地操纵单个原子和分子,并在对自然界物质的本质进行深入探讨和研究的基础之上,按照人们的期望,在原子和分子的水平上设计和制造全新的物质。
在人类社会发展的漫长过程中,已经经历过二次巨大的工业革命。早在18世纪中叶,以蒸汽机为代表的第一次工业革命是毫米技术应用的标志;它使人们从手工为主的时代跨进了以机械代替人力的工业时代,结束了人类进化以来最漫长的以体力劳动为标志的时代。20世纪以微电子学技术为代表的第二次工业革命是微米技术应用的标志。微米技术使人类进入了计算机和通讯网络的新时代,不仅缩短了人类的空间距离,而且极大地促进了人类生产力的发展。以纳米技术为代表的新兴科学技术,将在本世纪给人类带来第三次工业革命。正如美国IBM公司首席科学家Amstrong在1991年曾作过一个重要的评论,他说:“我相信纳米科技将在信息时代的下一个阶段占中心地位,并发挥革命的作用,正如微米科技从20世纪70年代初以来所起的作用那样。”这就是说。纳米技术是21世纪高新技术的产生和发展的源头,它将给人类创造许许多多的新物质、新材料和新机器,彻底改变人们千百年来形成的生活习惯。它也将使人类对生命的诠释有一个全新的定义,给医学和新药开发等技术带来极大的变革。总之,纳米技术将为人类创造一个全新的世界,带给人类大量的不可思议的变化,纳米技术必将成为21世纪的里程碑。
→ 纳米技术是一门以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,是现代科学(量子力学、分子生物学等)和现代技术(微电子学技术、计算机技术、高分辨显微技术、核分析技术等)结合的产物。纳米技术在不断渗透到现代科学技术的各个领域的同时,形成了许许多多的与纳米技术相关的新兴学科,如纳米医学、纳米机械学、纳米化学、纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等。
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