物质是由原子构成的

物质是由原子构成的，其性质依赖于这些原子的排列形式。如果我们将煤炭中的原子重新排列，就能得到钻石；如果向沙子中加入一些微量元素，并将其原子重新排列，就能制成电脑芯片；而土壤、水和空气的原子重新排列后就能生产出马铃薯。听起来是不是有点玄？不过这决非天方夜谭，如果你能走进纳米世界，了解纳米技术，就会知道上述目标的实现指日可待。

科学家们已为我们勾勒了一幅若干年后的蓝图：超强轻型新型材料有可能使太空旅行变得便宜而且容易，甚至像一些作家预测的那样利用纳米技术在火星上制造出大气。如果新的"纳米医学"能够在细胞老化时一个分子一个分子地制造出新的细胞，从而把人们的寿命无限地延长，那么就有必要向太空移民。纳米技术已经创造出足够多的小奇迹，这至少能让一些科学泰斗们相信这些宏伟的想法也会实现。

纳米是啥“米”

纳米（nm），又称毫微米，如同厘米、分米和米一样，是长度的度量单位。具体地说，一纳米等于十亿分之一米的长度，相当于4倍原子大小，万分之一头发粗细；形象地讲，一纳米的物体放到乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上一般。这就是纳米长度的概念。

当代科学技术有认识上的盲区或人类知识大厦上存在着裂缝。裂缝的一边是以原子、分子为主体的微观世界，另一岸是人类活动的宏观世界。两个世界之间不是直接而简单的联结，存在一个过渡区--纳米世界。

几十个原子、分子或成千个原子、分子“组合”在一起时，表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于大块物体的性质。这种“组合”被称为“超分子”或“人工分子”。“分子”性质，如熔点、磁性、电容性、导电性、发光性和染色及水溶性有重大变化。当"超分子"继续长大或以通常的方式聚集成大块材料时，奇特的性质又会失去，真像是一些长不大的孩子。

神通广大的纳米材料

纳米颗粒是纳米材料基元。用物理、化学及生物学的方法制备出只包含几百个或几千个原子、分子的“颗粒”。这些“颗粒”的尺寸只有几个纳米。

脾气爆燥、易燃易爆的纳米金属颗粒

金属纳米颗粒表面上的原子十分活泼。实验上发现如果将金属铜或铝作成纳米颗粒，遇到空气就会激烈燃烧，发生爆炸。可用纳米颗粒的粉

体作成功固体火箭的燃料、催化剂

纳米金属铜的超延展性

材料世界中的大力士--纳米金属块体

金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料，它会变得

十分结实，强度比一般金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富于弹性。

奇妙的碳纳米管

碳纳米管是由石墨中一层或若干层碳原子而卷曲而成的笼状“纤维”，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米。比重只有钢的六分之一，而强度却是钢的100部。轻而柔软又非常结实的材料最好是作防弹背心。如果，用碳纳米管作出绳索，是从月球上挂到地球表面，而唯一不被自身重量所拉断的绳索。如果用它作为地球--月球乘人的电梯。

善变颜色的纳米氧化物材料

氧化物纳米颗粒最大的本领是在电场作用下或在光的照射下迅速改变颜色。作成士兵防护激光枪的眼镜和广告板，在电、光的作用下，会变得更加喧丽多

彩。

刚柔并济的纳米陶瓷

纳米陶瓷粉制成的陶瓷有一定的塑性，高硬度和耐高温，使发

动机工作在更高的温度下，汽车会跑得更快，飞机会飞得更高。

爱清洁的纳米材料

把透明疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或窗玻璃上，

大楼不会被空气中的油污弄脏，玻璃也不会沾上水蒸气而永远

透明。将这种纳米颗粒放到织物纤维中，做成的衣服不沾尘，

省去不少洗衣的麻烦。

法力无边的半导体纳米材料

半导体纳米材料的最大用处是可以发出各种颜色的光，可以做

纳米陶瓷

成超小型的激光光原。它还可以吸收太阳光中的光能；把它们

直接变成电能。

运送药物的“导弹”

把药物制成纳米颗粒或者把药物放入磁性纳米颗粒的内部。这些颗粒可以自由地在血管和人体组织内运动，如果在人体外部加以导向，使药物集中到患病的组织中，那么药物治疗的效果会大大地提高。

奇妙的碳纳米管

最近，科学家正在致力于一种新型纳米材料--碳

纳米管的研究，这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一

碳纳米管

层或若干层碳原子卷曲而成的笼状"纤维"，内部是空的，

外部直径只有几到几十纳米。这样的材料很轻，但很结实。

它的密度是钢的1/6，而强度却是钢的100倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球-月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。

纳米碳管的细尖极易发射电子。用于做电子枪，可做成几厘米厚的壁挂式电视屏，这是电视制造业的发展方向。

纳米技术从无到有

纳米技术的灵感，来自于已故物理学家理查德.范曼1959年所作的一次题为《在底部还有很大空间》的演讲。这位当时在加州理工大学任教的教授向同事们提出了一个新的想法。从石器时代开始，人类从磨尖箭头到光刻芯片的所有技术，都与一次性地削去或者融合数以亿计的原子以便把物质做成有用的形态有关。范曼质问道，为什么我们不可以从另外一个角度出发，从单个的分子甚至原子开始进行组装，以达到我们的要求？他说：“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”

1990年，IBM公司阿尔马登研究中心的科学家成功地对单个的原子进行了重排，纳米技术取得一项关键突破。他们使用一种称为扫描探针的设备慢慢地把35个原子移动到各自的位置，组成了IBM三个字母。这证明范曼是正确的，二个字母加起来还没有3个纳米长。不久，科学家不仅能够操纵单个的原子，而且还能够“喷涂原子”。使用分子束外延长生长技术，科学家们学会了制造极薄的特殊晶体薄膜的方法，每次只造出一层分子。目前，制造计算机硬盘读写头使用的就是这项技术。

纳米科技大事记

新华网北京８月２９日专电（记者李斌沈路涛）１９５９年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想；

７０年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，１９７４年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工；

１９８２年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用；

１９９０年７月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生；

１９９１年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的１０倍，成为纳米技术研究的热点，诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等；

１９９３年，继１９８９年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文、１９９０年美国国际商用机器公司在镍表面用３６个氙原子排出“ＩＢＭ”之后，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，标志着我国开始开始在国际纳米科技领域占有一席之地；

１９９７年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，利用这种技术可望在２０年后研制成功速度和存贮容量比现在提高成千上万倍的量子计算机；