[2000-12-07] 納米技術：引發又一次工業革命(上)

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　由哈爾濱工業大學王騏教授（中）帶領的課題組，首次在離子準分子體系上實現了納米激光振盪光腔效應。這項研究成果目前在世界上處於領先地位。

●一項新的技術正在悄悄地影響著人類文明的進程，它的影響終將爆發性地改變人類的生活，引發新的工業革命。它就是並不為人們熟知的納米技術。科學家預言，納米技術在未來的應用將遠遠超過電腦技術……

　著名物理學家、諾貝爾獎獲得者費曼教授在一九五五年提出一種設想，即人類能夠用宏觀的機器製造比其體積更小的機器，而這個較小的機器可以製作更小的機器，這樣一步步進行可以達到分子狀態，最後可以直接按意願排列原子並製造產品。

　但由於科學技術水平的限制，費曼的設想並沒有實現。直到七十年代，科學家才開始從不同的角度，提出釵h關於納米科技的構想，比如能否將一套大百科全書的內容記錄到一個大頭針大小的地方。

用原子製造產品

　正如愛因斯坦所預言：「未來科學的發展無非是繼續向宏觀世界和微觀世界進軍。」當人類進入太空時代，登月球、探火星之時，一場深入物質內部的革命正在不經意之中構造出一個嶄新的微觀王國。人類正試圖從更微觀的層次上探索世界奧秘，這就是納米科技。

　洞察微觀世界的秘密，需要借助儀器來開拓視野、延伸雙手。八十年代初期，IBM公司在世界上第一次研製成左磾惜尷R儀器——掃描隧道顯微鏡（STM），使人類第一次能夠觀察到單個原子或分子的排列狀態。它給我們提供了對納米結構進行測量和處理的「眼睛」和「手指」。形像地說，如果人站在月球上看地球，肉眼看見地球是一個球體，無法分辨出細節。用放大二○○○倍的光學顯微鏡可以看到地球上的樓房。但如果使用放大上億倍的掃描隧道顯微鏡，則可以看到建築物水泥牆或泥土中的沙粒。

　納米科技以空前的分辨率為人類揭示了一個可見的原子、分子世界，它的最終目標是直接以原子和分子來製造具有特定弁鄋熔ㄚ~。科學家預言，「與原子共舞」的納米時代即將到來，它在未來的應用將遠遠超過電腦工業。正如我國著名科學家錢學森所說的，納米將會帶來一次技術革命，從而將引起二十一世紀又一次產業革命。

各國搶佔制高點

　目前，納米技術廣泛應用於光學、醫藥、半導體、信息通訊，一年的營業額已經達到五百億美元。有預測說，到二○一○年，納米技術的市場容量將達一萬四千四百億美元。細微之處見神奇，知微見著的納米科技孕育著巨大的商機。

　從大西洋到太平洋，從日本到歐洲，一些國家紛紛制定相關戰略或者計劃，投入巨資搶佔納米技術戰略高地。美國更是將納米計劃視為下一次工業革命的核心，僅美國政府部門在納米科技基礎研究方面的投資，就將從一九九七年的一億多美元增加到二○○一年的近五億美元，試圖像微電子技術那樣在這一領域獨佔老大地位。

　很多跨國公司、企業和財團一直在對納米技術的研究進行密切跟蹤，杜邦、柯達、惠普等大公司建立了專門的研究隊伍。一時間，「納米熱」遍及全球。

目前仍處基礎研究階段

　科學家為我們勾勒了一幅若干年後的藍圖：納米電子學將使量子元件代替微電子器件，巨型計算機能裝入口袋裡；通過納米化，易碎的陶瓷可以變成富有韌性的特殊材料；世界上還將出現一微米以下的機器甚至機器人；納米技術還能給藥物的傳輸提供新的方式和途徑，對基因進行定點等。

　一份報告分析，目前在納米研究中，美國在合成、化學品和生物方面處於領先地位，但是在納米裝置、納米設備的生產、陶瓷和其他結構材料方面落後於其他國家。日本在納米設備和強化納米結構領域具有優勢。歐洲在分散、塗層和新儀器應用方面處於領先地位。

　但科學家同時指出，無論國內還是國際，納米是一門前瞻性、戰略性、基礎性的科技，目前仍集中在基礎研究方面。科學家認為，雖然90年代初科學家已經成扑h動原子，但離自如操縱原子還很遠。納米科技要像信息技術一樣產生廣泛而又深刻的影響，那將是二三十年以後的事情。

　但有一點可以肯定地說：納米的未來不是夢。

中國科學家的業績

　外國諺語說，「智慧裝在中國人的頭腦裡」。近年來，我國科學家在納米科技領域屢創佳績。

　一九九三年，第七屆國際STM會議在北京舉行。與會專家、諾貝爾獎獲得者羅雷爾在給江澤民主席的信中寫道：我希望這次納米科技會議會在中華人民共和國留下印記。

　七年彈指一揮間，納米科技的發展日新月異。國家科技部、國家自然科學基金委員會、中國科學院等部門都設立了相關的重點項目，我國通過這些項目對納米科技領域資助的總經費大約相當於七百萬美元。讓我們一起記住中國科學家在納米研究方面的成弗敞薄G

　一九九三年，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成未g出「中國」二字，標誌著我國開始在國際納米科技領域佔有一席之地，並居於國際科技前沿。

　一九九八年，清華大學范守善小組成它a制備出直徑為3－50納米、長度達微米量級的氮化鎵半導體一維納米棒，使我國在國際上首次把氮化鎵制備成一維納米晶體。

　一九九八年，我國科學家用非水熱合成法，制備出金剛石納米粉，被國際刊物譽為「稻草變黃金——從四氯化碳製成金剛石。」

　近年，中國科學院解思深研究員率領的科研小組，不僅合成了世界上最長的「超級纖維」碳納米管，創造了一項「三毫米的世界之最」，而且合成出世界上最細的碳納米管。

　前不久，中科院金屬研究所盧柯博士率領的小組，在世界上首次直接發現納米金屬的「奇異」性能——超塑延展性，納米銅在室溫下竟可延伸五十多倍，被譽為「本領域的一次突破，它第一次向人們展示了無空隙納米材料是如何變形的」。

研究實力躋身世界前列

　今年六月二十八日，由清華大學與英國薩瑞大學合作研製的「航天清華一號」微小衛星在俄羅斯某發射場發射升空。當「航天清華一號」日夜不停地圍繞地球旋轉時，清華大學推動學科建設、進軍航天科技的腳步也在加快——更加先進的「納米衛星」的研製工作已經開始。

　不久前，我國科學家朱紅軍研製成未s譜速效納米抗菌顆粒，利用這種顆粒，能夠殺死絕大多數細菌。這一成果被製成了納米藥物。

　從總體上看，我國納米基礎研究實力已經躋身世界前列，近期美國《科學索引》核心期刊發表論文數顯示，我國論文總數繼美、日、德之後位居世界第四。