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纳米和纳米技术介绍(二之二) 纳米技术真正起源于二十世纪九十年代,它被正式定义为研究在0.10至100纳米尺度的空间范围内,原子、分子的运动规律和特性的崭新技术。0.10至100纳米尺度是介乎于微观和宏观之间的“介观”,是科学研究上一大块从未开垦的“处女地”。
归纳起来,纳米技术目前有三大方面的研究和应用:
一.“分子纳米技术”,即在0.10至100纳米尺度的空间范围内,直接对分子、原子进行制造、加工,使之符合人类的特定需要,实现人类生产方式的质的飞跃。比如人类可以使用一种纳米机器,把廉价的天然碳分子在三维空间逐个排列,制成稀少而昂贵的钻石。
二.微加工技术,这是目前人们最直接可见的、并已获益匪浅的技术。几年前,我买了个容量1GB的硬碟,花了300多美元。如今300多美元可以买一个几百GB的硬碟,性价比是几年前的几百倍。而300美元买个一千GB的硬碟也指日可待。造成如此巨大差异的奥妙就在于,过去电脑硬碟和晶片的加工技术都是微米级的(一微米等于1000纳米)和亚微米级的,如今已经进入纳米级。现在的硬碟尺寸和耗电量都没有改变,容量却呈几何级数的增长,动辄几十、几百甚至上千个GB,这是过去的加工技术根本无法达到的。
三。纳米生物技术,生物在细胞和生物膜内的结构原本就以纳米尺度来丈量,可以说每个细胞都是活生生的纳米尺度的机器的例子。现在,纳米生物技术在生物材料、生物医学(包括生物制药、生物预防、生物诊断、生物治疗)、生物芯片(分为蛋白质芯片和基因芯片)、分子马达、纳米探针等方面都有日新月异的发展和应用。
如果说二十世纪是原子能和电脑的世纪,则二十一世纪是纳米技术、信息技术和生物技术的世纪,而纳米技术是信息技术和生物技术的共同基础,并具有无限的发展潜力。正因为纳米技术如此重要,在经济、军事上的价值极其巨大,所以人类历史上的任何重大科学发现,都没有像纳米技术那样受到各国政府的高度重视,并如此快地做出实质性的反应和战略安排。现在,美、英、法、德、中、俄、日等主要国家和欧盟几乎同时提出了国家级的纳米科技战略规划。各国政府和民间机构之间既进行广泛的合作,也面临着空前激烈的竞争。
纳米技术是门新兴的技术,人类对它的认识还很肤浅。纳米技术具有超乎人们想象的神奇魔力,但它是一把双刃的剑。它不仅带给人类新颖美妙的生活,它也会在人类的健康、社会伦理、生态环境、可持续发展等诸方面引发许多问题。举个简单的例子:科学家用显微操作技术移动果蝇染色体的基因,可以培育出比正常的果蝇多长了一个胸脯和翅膀的变异果蝇。科学家也可以用基因操作,把果蝇的眼睛搬到不该有眼睛的地方,把翅膀搬到不该长翅膀的地方。人类忧虑的还不仅仅是这些“怪物”的问世给人类带来的灾难,真正恐怖的是恐怖分子可以应用同样的操作原理和方法。如果他们“改造”了禽流感的病毒,发展出一种世界上所有的医学预防手段都束手无策的超级禽流感病毒,届时整个人类将面临巨大的灾难。(2005年10月22日)
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