崛起中的纳诺技术 [复制链接]

第7版(国际)
专栏：

　　崛起中的纳诺技术
　　姜岩　曾飞
近几年来，一种在微观环境下工作的新技术——纳诺技术正在迅速兴起，它将使人类认识和改造自然的能力直接延伸到分子和原子，从而成为实现新技术革命的一种重要手段。
纳诺技术是伴随着微电子技术的蓬勃发展于近几年兴起的。它是一种操纵原子、分子或原子团和分子团使其形成所需要的物质的技术。
实现纳诺技术的途径有二，一是由宏观向微观，即用宏观的方式将机器制造得越来越小，它为纳诺技术的实现和应用提供了必要的参考；二是由微观向宏观，即直接操纵原子和分子，对它们进行不同的排列组合，形成新的物质，制造出具有新功能的机器，这是实现纳诺技术的根本途径。
目前，由宏观到微观的工作已取得一定的成就，超大规模集成电路的结构越来越细微，各种微型机器不断问世。日本科学家现已制成６４兆位记忆芯片，在这个只有指甲大小的芯片上，密密麻麻地布满了１．４亿个电子元件，而连接它们的电路只有０．４微米宽，相当于人的头发丝直径的４‰。
由微观到宏观的工作刚刚起步。１９９０年４月，美国国际商用机器公司（ＩＢＭ）的两名科学家宣布，他们利用扫描隧道显微镜操纵氙原子，在镍板上拼出了“ＩＢＭ”字样；１９９１年７月，该公司的科学家又将单个或成团的硅原子移动到预定的位置上。另外，在分子量级上探讨计算机技术也有初步进展。据英国《科学与公共政策》杂志报道，科学家最近研制出一种大小只有４纳米的复杂分子，它具有“开”和“关”的特性，可由激光驱动并读出处理结果，其开关时间为３微微秒，为新型光计算机的研制提供了可能。
迄今为止，人类对自然界的控制范围绝大多数都在微米级以上，如果人们能够直接操纵分子和原子，那将是技术上的重大突破。
利用纳诺技术可制成万亿次计算机，目前科学家所期望的光芯片和生物芯片也成为可能。纳诺技术可使基因工程技术变得更为可控，人们可以按自己的需要制造出各种各样的生物“产品”，农、林、牧、渔业将因之发生一场深刻的革命，人类的食品也将大大丰富。整个化学工业也将直接建立在原子量级上。人们还可按需要利用原子和分子组装出纳诺机器，其速度、效率都将比现有的机器大大提高，并且很少污染环境。微型机器的问世将解决大量的疑难病症。医生可以利用微型机器直接打通血栓，杀死癌细胞，也可修复受损害的人体组织。微型手术刀只有一根头发的１／１００那么小，所以不用开胸就可进行心脏病手术。利用纳诺技术可以制造出大量特效新药，还可以制造出移植手术所需要的各种器官。另外，纳诺技术将使得不同形式能源之间的转换变得简单易行，从而大大满足人类对能源的需要。
目前，以美国、日本、西欧为代表的西方发达国家已开始在纳诺技术领域展开激烈竞争。美国在从宏观到微观的工作中与日本不相上下，而在由微观到宏观的工作则借其发达的基础学科而领先；日本利用其发达的应用技术在由宏观到微观的工作中取得了较大的成果，但因其基础研究薄弱在由微观到宏观的工作中显得力不从心；西欧国家因技术、资金和人才的匮乏，在这一领域竞争中取胜的可能性目前看来不大。