走向未知的世界─“纳米”

生物科技、信息科技和纳米科技将成为下个世纪科技发展的主流。纳米科学研究的内容是什么，它将给人类社会带来什么好处？这份报纸将带你去神奇的纳米世界。

纳米科学是对原子、分子和其他类型物质在10-7到10-9亿分之一米范围内的运动和变化的研究。在这个范围内对原子和分子的操纵和处理被称为纳米技术。在本世纪，人们已经作出了巨大的努力，把世界上各种物质的运动减少到原子和分子的运动和性质。利用原子和分子描绘世界上各种物质形式也取得了巨大成功。

例如，从分子结构和运动的角度研究生物学就形成了分子生物学。激光是在原子光谱研究的基础上发明的。基于固态电子学的理论，大规模集成电路已经建立。光纤通信的发明是受光在固体中传播的启发。可以说，从原子和分子(大约10-10米大小)出发，在理解和改造宏观世界方面取得了巨大成就。现在人们可以合成各种药物，生产各种转基因食品。克隆羊的出现是最杰出的代表作品。同时，以大规模集成电路为基础发展起来的计算机和网络极大地促进了科学技术的发展，甚至改变了人们的生活方式。网上购物让女性不用出门就能参观一些著名的百货商店。

然而，当人们试图进一步推动现代科学技术时，他们遇到了巨大的障碍，主要是因为人们的理解中有一个盲点，或人类知识建设中有一个裂缝。裂缝的一边是以原子和分子为主体的微观世界，而另一边是人类活动的宏观世界。这两个世界并不像普通人想象的那样直接而简单地联系在一起，而是有一个过渡地带——纳米世界。也就是说，当数十个原子、分子或数千个原子和分子“结合”在一起时，它们表现出不同于单个原子和分子以及大物体的性质。有时这种“组合”被称为“超分子”或“人工分子”，以区别于正常的原子和分子。这种“超分子”通常具有意想不到的性质。

然而，当这些“超级分子”继续成长或以通常的方式聚集成大块的材料时，原有的特殊性质将再次丧失，就像一些不够大的孩子一样。此外，人们还发现，在这个崭新的世界里，电子和原子的运动规律完全不同。例如，当我们继续增加大规模集成电路中的元件数量时，假设如果元件中的电极是几纳米厚和几十纳米长，芯片的操作速度和存储器可以增加几万倍。然而，事实上，这一方面很难用当前流行的技术来实现。另一方面，即使制造了这种装置，电在这种小部件中运动的规律也是不同的。所有的芯片都需要根据新的原理来设计。理解这个由少量电子、原子或分子组成的系统中的新定律，以及如何操纵或组装它们，已经成为当今纳米技术的主要问题之一。