纺织新科》园地/第八期》纳米资料/1——决胜纳米时代

决胜纳米时代

●本刊记者 李斌 沈路涛

当人们还未从“基因大战”的预言中走出来时，一场新的“世纪之战”

已经悄然在世界各国之间打响，这场“战争”意味着一个崭新时代的

来临。对于发展中国家而言，和以往不同的是，这次几乎和发达国家

站在了同一起跑线上。

"眼睛"和"手指"的诞生

著名物理学家、诺贝尔奖获得者技曼教授在1955年提出一种设想，即人类能够用宏观的机器制造比其体积更小的机器，而这个较小的机器可以制作更小的机器，这样一步步进行可以达到分子状态，最后可以直接按意愿排列原子并制造产品。

但由于科学技术水平的限制，费曼的设想并没有实现。直到70年代，科学家才开始从不同的角度，提出许多关于纳米科技的构想，比如能否将一套大百科全书的内容记录到一个大头针大小的地方。

正如爱因斯坦所预言:"未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。"当人类进入太空时代，登月球、探火星之时，一场深人物质内部的革命正在不经意之中构造出一个崭新的微观王国。人类正试图从更微观的层次上探索世界奥秘，这就是纳米科技。

洞察微观世界的秘密，需要借助仪器来开拓视野、延仲双手。80年代初期。lBM公司在世界上第一次研制成功表面分析仪器——扫描隧道显微镜(STM)，使人类第一次能够观察到单个原子或分子的排列状态。它给我们提供了对纳米结构进行测量和处理的。眼晴"和"手指"。形象地说，如果人站在月球上看地球，肉眼看见地球是一个球体，无法分辨出细节。用放大2000倍的光学显微镜可以看到地球上的楼房。但如果使用放大上亿倍的扫描隧道显微镜，则可以看到建筑物水泥墙或泥土中的沙粒。

纳米科技以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它的最终目标是直接以原子和分子来制造具有特定功能的产品。科学家预言，"与原子共舞"的纳米时代即将到来，它在未来的应用将远远超过计算机工业。正如我国著名科学家钱学森所说的，纳米将会带来一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。

纳米热遍全球

目前，纳米技术广泛应用于光学、医药、半导体、信息通讯，一年的营业额己经达到500亿美元。有预测说，到2010年，纳米技术的市场容量将达14400亿美元。细微之处见神奇，知微见著的纳米科技孕育着巨大的商机。

从大西洋到太平洋。从日本到欧洲，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。美国更是将纳米计划视为下一次工业革命的核心，仅美国政府部门在纳米科技基础研究方面的投资。就将从1997年的1亿多美元增加到2001年的近5亿美元，试图像微电子技术那样在这一领域独占老大地位。

很多跨国公司、企业和财团一直在对纳米技术的研究进行密切跟踪，杜邦、柯达、惠普等大公司建立了专门的研究队伍。一时间，"纳米热"遍及全球。

科学家为我们勾勒了一幅若干年后的蓝图:纳米电子学将使量子元件代替微电子器件，巨型计算机能装人口袋里;通过纳米化，易碎的陶瓷可以变成富有韧性的特殊材料;世界上还将出现1微米以下的机器甚至机器人;纳米技术还能给药物的传输提供新的方式和途径，对基因进行定点等。

一份报告分析，目前在纳米研究中，美国在合成、化学品和生物方面处于领先地位，但是在纳米装置、纳米设备的生产、陶瓷和其他结构材料方面落后于其他国家。日本在纳米设备和强化纳米结构领域具有优势。欧洲在分散、涂层和新仪器应

用方面处于领先地位。

但科学家同时指出，无论国内还是国际，纳米是一门前瞻性、战略性、基础性的科技，目前仍集中在基础研究方面。科学家认为，虽然90年代初科学家已经成功搬动原子，但离自如操纵原子还很远。纳米科技要像信息技术一样产生广泛而又深刻的影响，那将是二三十年以后的事情。

但有一点可以肯定地说:纳米的未来不是梦。

中国科学家的业绩

（照片；新建成的微米，纳米加工技术国家重点实验室 王呈选摄）

外国谚语说，"智慧装在中国人的头脑里"。近年来，我国科学家在纳米科技领域屡创佳绩。

1993年，第7届国际STM会议在北京举行。与会专家、诺贝尔奖获得者罗雷尔在给江泽民主席的信中写道:我希望这次纳米科技会议会在中华人民共和国留下印记。'

7年弹指一挥间，纳米科技的发展日新月异。国家科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等部门都设立了相关的重点项目，我国通过这些项目对纳米科技领域资助的总经费大约相当于700万美元。让我们一起记住中国科学家在纳米研究方面的成功探索:

1993年，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出"中国"二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前沿。

1998年。清华大学范守善小组成功地制备出直径为3-50纳米、长度达微米量级的氮化锌半导体一维纳米棒，使我国在国际上首次把氮化嫁制备成一维纳米晶体。

1998年，我国科学家用非水热合成法，制备出金刚石纳米粉，被国际刊物誉为 "稻草变黄金——从四氯化碳制成金刚石。

近年，中国科学院解思深研究员率领的科研小组，不仅合成了世界上最长的"超级纤维"碳纳米管，创造了一项"3毫米的世界之最"，而且合成出世界上最细的碳纳米管。(照片；站立在金属表面单壁碳纳米管结构图 王呈选摄)

前不久，中科院金属研究所卢柯博士率领的小组，在世界上首次直接发现纳米金属的"奇异"性能超塑延展性，纳米铜在室温下竟可延伸50多倍，被誉为"本领域的一次突破，它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的"。

今年6月28日，由清华大学与英国萨瑞大学合作研制的"航天清华一号"微小卫星在俄罗斯某发射场发射升空。当“航天清华一号”日夜不停地围绕地球旋转时，清华大学推动学科建设、进军航天科技的脚步也在加快——更加先进的"纳米卫星"的研制工作已经开始。

不久前，我国科学家朱红军研制成功广谱速效纳米抗菌颗粒，利用这种颗粒，能够杀死绝大多数细菌。这一成果被制成了纳米药物。

从总体上看，我国纳米基础研究实力已经跻身世界前列，近期美国《科学索引》核心期刊发表论文数显示，我国论文总数继美、日、德之后位居世界第四。■

（全文摘自《半月谈》2000年第十九期）