纳米

　　纳米、纳米、纳米……诱人的“超级蛋糕”!

就在人们刚刚熟悉了计算机和网络，对基因还没弄太明白的时候，这个物理学的老名词带出来的新技术，又开始席卷全球。美国科学技术委员会2000年3月正式向美国政府提出报告，称纳米技术将成为21 世纪前20年的主导技术，成为下一次工业革命的核心。克林顿政府迅速做出反应，于7月间在原批准的研究经费5亿美元基础上又增加了三倍拨款。德日英法等国和我国均已将纳米研究列入国家重点发展领域。

　　纳米作为度量的单位怎么会成为技术，成为材料，如此之热呢？

　　一个纳米仅仅相当于一米的十亿分之一，这在过去显然是一个根本不可“望”当然无法“及”的超超超微观。直到1982年扫描遂道显微镜发明后，人们才有了窥测纳米的工具，纳米学由此诞生，而且极为迅速地进入到各个领域，形成了纳米材料学、纳米电子学、纳米医药生物学……

　　让我们再从人类生命发育过程来认识一下纳米吧：

　　人体是由细胞组成，细胞又是由蛋白质组成。蛋白质呢，是由分子和原子组成。原子的排列方式决定了物质的属性，例如，煤和金钢石都由碳原子组成，只因排列方式不同而身价一贱一贵。人们得了病或是患上癌症，用纳米技术一查，哦，原来是细胞的原子排列方式发生了改变。最新一期的《Science》（科学）杂志已报道了纳米技术用于临床诊断。

　　在近日召开的“首届纳米医药生物学”研讨会上，国家药品监督管理局副局长、中国工程院院士桑国卫以及从事物理、生物、化学、工程和临床的专家们的报告，为人们描绘了神话般的纳米医药梦幻。

　　1993年，美国科学家首次成功地在电镜下“搬动”原子团，用原子团“拼写”出斯坦福大学的英文名字，这意味着，纳米技术将使人类可以按自己的意志操纵单个原子，组装具有特定功能的产品。如果说计算机技术拉近了人与人之间的距离；基因技术使人类开始认识和变革自身，那么，纳米技术则为这两大技术的深入发展提供了最精细的工具。科学家们已经设想，用基因芯片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人”，通过血管送入人体去侦察疾病；携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段。这当然还比较遥远，而美国已发明了携带纳米药物的芯片放入人体，在外部加以导向，使药物集中到患处，提高药物疗效。最近德国柏林医疗中心将铁氧体纳米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入肿瘤部位，使癌细胞和磁性纳米粒子浓缩在一起，肿瘤部位完全被磁场封闭，通电加热时温度达到47℃，慢慢杀死癌细胞，而周围的正常组织丝毫不受影响，以改变目前化疗、放疗中“好人坏人统统杀光”的状况。有的科学家用磁性纳米颗粒成功分离了动物的癌细胞和正常细胞，已在治疗人骨髓癌的临床实验中初获成功。还有，用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断仪只需检测微量血液就可从蛋白质和DNA上诊断出各种疾病。纳米颗粒还可用于细胞的分离和染色。美国研究小组还报告说在器官外涂上纳米粒子，可预防移植后的排异反应。现在已能制备出包含几百、几千个原子的颗粒，长度只有几十个纳米，表面活性很大，可以在血管中自由移动，就像一个巡航导弹，能自动寻找沉积于静脉血管壁上的胆固醇，然后一一分解，也可以清除心脏动脉脂肪沉积物，疏通脑血管中的血栓，因此纳米技术在治疗心血管疾病上十分看好。

　　学界更看好的是纳米药物。例如将不易被人体吸收的药物（如雌二醇）或食品做成纳米粉或悬浮液，就变得容易吸收，提高了药物的生物利用度，把纳米药物做成膏药贴在患处，可通过皮肤直接吸收而无须注射。

　　令人欣喜的是，我们在纳米研究和开发上与别国基本上处在同一起跑线上。中国科学院北京真空物理实验室已能自如地操纵原子，成功地排列“中国”二字和中国地图；深圳安信纳米科技集团推出了由我国首先研制开发的“广谱速效纳米抗菌颗粒”，据检索，国外尚无此类报道。由于这种颗粒是从改变感染部位的原子排列进行抗感染治疗的，从而不存在耐药问题。

　　可以说，每一个细胞都是一个活生生的纳米技术应用的实例。通过对不同物种的DNA重组，基因工程学家已经学会建造新的这类纳米工具，例如用细菌细胞来生产医用激素、微型药丸。就在1999年，巴西和美国科学家发明了“纳米秤”，能够称量出十亿分之一克的物体，相当于一个病毒的重量。人们已经认识到，纳米技术与其说是为人类提供更为丰富的精密、精细的产品，更重要的是建立了一种新的思维方式。纳米在农业和医学上的应用，将最直接地显示出纳米对人类生活的革命性的影响。它不仅仅是梦幻，它已经成为触手可及、炙手正热的新时尚。

继互联网、基因等名词成为人们关注的热点后，作为一种尺度单位，“纳米”一词也越来越多地跃入人们的眼帘。然而，一纳米仅为十亿分之一米，对普通百姓来说，这似乎既不可“望”也不可及，仿佛是一个距离我们十分遥远的梦。

其实这是一种错觉。事实上，生活中的化妆品、涂料、食品……都可能是应用了纳米技术的产物。科学家告诉我们，于细微处显神奇的纳米技术“润物细无声”已经悄然进入寻常百姓的生活，渗透到了衣、食、住、行等领域。

纳米技术可使许多传统产品“旧貌换新颜”，把纳米颗粒或者纳米材料添加到传统材料中，可改进或获得一系列的功能。这种改进并不见得昂贵，但却使产品更具市场竞争力。

在市场前景的巨大诱惑下，一些敏感的企业已将一些纳米技术产品推向市场。比如说，在化纤制品和纺织品中添加纳米微粒，可以除味杀菌。冰箱、洗衣机可以抗菌，也是因为用了纳米材料。无菌餐具、无菌扑克牌、无菌纱布等产品也已面世。

化纤布料应用纳米技术，加入少量的金属纳米微粒就可以摆脱因摩擦而引起烦人的静电现象。食品制造采用纳米技术，可以帮助我们提高肠胃吸收能力，安徽有一家公司就已经生产出了纳米硒食品。

涂料可以美化居室，但是传统涂料由于耐洗刷性差，时间不长，墙壁就可能变得斑驳陆离。纳米技术的运用，使涂料的许多指标都大幅度提高，外墙涂料的耐洗刷性由原来的１０００多次提高到了１万多次，老化时间也延长了两倍多。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，任何粘污在表面上的物质，包括油污、细菌在光的照射下，由纳米的催化作用，可以变成气体或者容易被擦掉的物质。

大气和太阳光中存在对人体有害的紫外线，而有的纳米微粒就有吸收对人体有害的紫外线的特征和性能。因此，目前已有许多防晒油、化妆品因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。用纳米微粒衬在灯泡里，不但不影响透光，而且还可以提高发光效率，节省１５％以上的电。这种纳米灯泡８０年代就已出现，在它的照射下，你不会有像摄影棚里强灯光下温度骤升的感觉。

彩电等家电一般都是黑色，被称为黑色家电，这是因材料中需加入碳黑进行静电屏蔽。而利用纳米技术，人们已研制出可静电屏蔽的纳米涂料，通过控制纳米微粒的种类，人们可进而控制涂料颜色，黑色家电将变成彩色家电。

轮胎通常也是黑的，但运用纳米材料生产的轮胎不仅色彩鲜艳，性能上也大大提高，轮胎侧面胶的抗折性能由１０万次提高到５０万次。陶瓷是我国一个古老行业，近年来国际陶瓷市场一片兴旺，仅建筑陶瓷一年贸易额就达５０亿美元，但我国陶瓷行业因为技术含量低在市场上受到冷落。专家认为，把纳米技术应用到陶瓷工艺中去，生产纳米复合或纳米改性的高科技陶瓷，将有巨大的市场前景，为我国陶瓷业的复苏带来了新的机遇。利用纳米粉末，甚至可以使废水彻底变成清水，在环保方面应用前景极为广阔。

据统计，全球纳米技术的年产值已经达到５００亿美元。我国虽然没有具体统计，但是以纳米技术为基础的企业已有１００家，７条纳米材料的生产线已投入生产或正在开发之中。

近年来科技的突飞猛进，正使梦幻一般的纳米时代提前到来，空中楼阁变成了真实的世界。很多未来学家甚至乐观地预计，纳米技术在今后二三十年内将从根本上改变人类的处境。

预测表明，到２０１０年，全球纳米技术创造的年产值将达到１４４００亿美元，相当于目前法国一年的ＧＤＰ。这无疑是一个诱人的“超级蛋糕”。

纳米技术已经悄悄给人类生活带来了种种变化，而对原子和分子的进一步驾驭，将引发一场比微米技术更为深远的大规模变革。在医药保健、计算机、化学和航天等性质迥异的领域，纳米技术更是将成为一种革命性技术。

未来某一天，现在的硅质芯片将被体积缩小数百倍的纳米管元件代替，现在像“银河”那样的巨型计算机小到可被随手放进口袋；而美国国会图书馆的全部信息，将被压缩到一个糖块大小的设备中；纳米机器人可能随意进入我们身体的任何地方，帮助清除垃圾和病灶。不甚久远的将来，甚至星际旅行也将因为纳米技术变成现实。纳米技术导致的微型化趋势将如汹涌的大潮一样，席卷众多领域。

这一切听起来仿佛天方夜谭，但纳米科技进展的出人意料，将使一切变得不再遥远。“我们正处在变革的边缘，而大多数人竟然一无所知。”我国重点基础研究纳米项目首席科学家张立德研究员的话让人深思。