1959年，诺贝尔物理学奖获得者，被认为是继爱因斯坦之后最为睿智的理论物理学家理查德·费曼教授在美国加州理工大学发表了题为《在底部还有很大空间》的演讲，在他看来，人类社会目前的生产方式总是“从上而下”的，他提出：“为什么我们不可以从单个分子、甚至原子出发，进行组装，达到我们的需求？物理学的规律不排除一个原子一个原子制造物品的可能。”
　　这个看起来过于大胆的假想，在当时并未引起人们足够的注意，但到了21世纪的今天，当人类联合解破基因密码成功的消息传出后，人们立即猜想下一个将是哪个技术对人类社会影响最大？有人很快做出回答：“要使现在基因密码破解基础上的成果变成一场医疗革命，仍然需要更小的工具，而不仅仅是用药物来影响基因，那就需要纳米机器，需要可以在比细胞更小范围内改造生物体的工具，这只能靠纳米技术。”
　　在各国政府和企业的推动下，与网络、基因一起被人并称为“21世纪三剑客”的纳米技术，在新旧世纪交替之时正式登上21世纪的经济舞台，继网络热、基因热之后在市场上刮起一股纳米旋风。



　　揭开纳米的神秘面纱

　　目前被各界炒得沸沸扬扬的“纳米（nanometer）”，其实只是一种几何尺寸的计量单位，如同厘米、分米和米一样，1纳米等于10-10米（即十亿分之一米），相当于四五十个原子排到一起来的长度，还不到头发丝粗细的十万分之一。将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。当吸烟的人吐出蓝色的烟雾时，人看到的是碳分子团，它大约是50万纳米径。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。自1982年STM（扫描隧道显微镜）发明后，便诞生了一门以0.1至100纳米长度为研究对象、在这一水平上对物质和材料进行研究、处理的技术，这就是纳米技术。
　　纳米技术以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界，它的最终目的是直接以原子或分子来构造具有特定功能的产品。因此，纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术，也称之为“分子制造学”，可称得上是“在针尖上跳舞”的技术。纳米技术源于这样一种机理：当材料被加工到纳米一级的技术状态时，其物理性能和化学性质会发生出乎意料的变化，主要表现在强度、韧度、比热、导电率、扩散率、磁化率以及对电磁吸收性发生巨大变化等等，因此，利用纳米技术选定原子构成分子，制造出各种各样具有“特异功能”的新材料，将这些功能特异的新材料添加到产品中，可以使产品表现出意想不到的新性能。
　　纳米技术的研究始于1959年。1990年7月，第一届国际纳米科学技术大会在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科技正式诞生。目前，纳米技术已在新材料、通信、医药等领域得到普遍应用。例如，在陶瓷中掺入少量纳米粉，可使其具有类似于铁的可弯曲性；使金属产生室温下的超塑性；将材料表面纳米化，可大大提高材料的强度；在护肤品中加入纳米粉，能够使皮肤迅速恢复自身新陈代谢和抵抗病菌的功能；如果用纳米陶瓷强化防弹装甲，可达到使导弹滑落或弹射回去的奇迹。普通中药牛黄加工到纳米级水平，其理化性质和疗效发生了惊人的变化，甚至可以治疗疑难杂症，并具有极强的靶向作用。纳米颗粒还有防静电、防紫外线、抗菌等多种功能。



　　纳米技术孕育技术革命

　　“想象一下这样的可能性：强度为钢的10倍的材料而重量只有钢的一部分；把国会图书馆的所有信息缩进一个只有方糖大小的器件中；能检测出只有几个细胞大小的肿瘤”，2000年1月21日，在加州宣传“新国家纳米技术”时，前美国总统克林顿如是说。根据历史经验和最新的科技发展，世界各国的很多科学家都认定：由化学、物理学、生物学、电子学等各种学科交叉形成的新学科—纳米技术，正昭示着产业革命的曙光，其影响将比20世纪后半叶微电子学所起的作用还要大。美国IBM首席科学家阿蒙特预言：“正如20世纪70年代的微电子技术引发了信息革命一样，纳米科学技术将成为新世纪信息时代的核心。”
　　本世纪的技术革新，很大程度上是靠弄清更加微观的现象和据此发展操作技术来支撑的。但是，基于宏观的角度，追求更加微观的世界这种传统的技术开发，在很多领域都将迎来极限。如果没有与传统技术根本不同的新发现，就无法登上新的台阶。纳米技术就是发现量子效果的人工的独特的结构技术。也就是说，它在本质上从一开始就是以量子论支配世界为前提的。21世纪被称为“光的时代”、“高度信息化时代”和“生物工程时代”等，但是无论哪一个，它的技术的关键都是量子效果。因此纳米技术有可能引起计算机革命、光革命甚至生物工程革命，其影响将不亚于电力代替蒸汽的革命。
　　更为重要的是纳米技术本身所涉及的是科技发展到一定阶段必须解决的一个问题，是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础，所以，纳米技术的意义已远远超过了信息技术和生命科学。利用纳米化材料特殊的磁、光、电等性质，可以开发出难以计数的新的元器件，在信息工程、生物工程等方面发挥重要作用，从而衍生出新的技术、新的高科技产业群。纳米技术渗入生物学领域还将迅速改变农业和医学的面貌，人类生活方式将在这两项科技的结合中迅速出现革命性的变化。
　　当然，这并不是说现有的科学技术成就可以弃之脑后。相反，正是充分掌握和利用先进的现代科学技术才使对纳米技术的预言和研究成为可能，才使纳米技术的实验有了目前的成功，才使我们有可能进一步发展它。如果没有STM，IBM公司就不可能直接操作原子，成功地将35个氙原子在镍板上排成字母“IBM”，字母的大小仅是一个标点的50万分之一。然而，我们必须相信，今后的科学发展方向和手段将依赖纳米技术，这是应该认识的更重要的方面。



　　纳米离我们其实不远

　　在未来学家勾画的远景蓝图里：巨型计算机能装人口袋里；导弹可被做成蜜蜂一样大小；整个军队的防空系统可以放在一个桌子上；超强轻型材料有可能使太空旅行变得便宜而且容易；人类可以利用纳米技术在火星上制造出大气。应用到医学领域，纳米技术可使细胞老化时制造出新的细胞，从而把人们的寿命延长。纳米机器人可把药物送到人体内高度局部化的地点，清扫动脉，修复心脏、大脑和其他器官，从而免去外科手术之苦......
　　这些听起来可能很像天方夜谭，也许让人觉得有点太过遥远，事实上，纳米早已悄然进入了我们日常生活的诸多领域。例如市场上流行的“纳米钙”、“纳米磁贴”、抗菌洗衣机、无菌餐具，以及市场上最新出现的防静电、防紫外线、防电磁波辐射服装等，都含有纳米材料，利用“广谱速效纳米抗菌颗粒”为原料开发出来的纳米医药产品将大规模进入百姓家庭。
　　由于纳米技术具有使用范围广、见效显著的特点，因而通过纳米技术的应用，对产业进行升级换代，实现经济结构的调整具有普遍意义。我国一些具有战略眼光的企业已率先进入了这个21世纪最重要的技术领域，投资纳米技术的上市公司不断增加，在证券市场上形成了引人注目的纳米板块。其中，“苏威孚”与吉林大学合作开发纳米铝粉，“武汉塑料”的纳米复合材料，“鑫科材料”自主发明的纳米氧化铝、“太原化工”、“兰花科创”的纳米级超细碳酸钙等已先后投入2亿多元，通过嫁接纳米技术，实现产业升级取得明显效果，赢得了宝贵的发展机遇，使纳米技术在经济应用领域发挥越来越大的作用。
　　纳米技术在掀起一场产业革命的同时，也为企业带来了巨大的商业利润。据美国BBC公司报道，1996年美国纳米材料的市场额为4230万美元，预计2001年将达1.546亿美元，年均增幅达29.6%。专家预计，到2003年，全球纳米产品的营业额将增长到1000亿美元，到2010年，全球纳米技术创造的年产值将达14400亿美元。面对如此诱人的“香饽饽”，世界许多国家和企业都纷纷制定了相应的战略或计划，投入巨资抢占纳米技术的战略高地，国家间的竞争已经揭开战幕。可以预见，纳米将在这股竞争热潮中快步走进我们的生活。



　　世界各国决战纳米时代

　　21世纪是技术竞争的世纪。在世界经济一体化的背景下，各个国家在世界制造业的产业价值链中的位置决定了该国的经济地位，在新世纪来临之际，一场悄无声息的“战争”已在纳米领域拉开了序幕。
　　为了抢占纳米技术的战略高地，美国从1991年开始就把纳米技术列为“政府关键技术”和“2005年战略技术”，在发现美国1997年在纳米技术方面投资1.16亿美元少于日本的约1.2亿美元和西欧的1.28亿美元时，克林顿政府立即拟订了“国家纳米技术计划”，同时将本年度原1.7亿美元资助经费增至2.5亿美元。此外，在2001年财政年度，投资增加84%，达4.97亿美元，美国政府已把国家纳米技术战略作为最优先考虑的战略。美国的举动使日本大为震惊，日本科技厅决定设立“纳米材料研究中心”，通产省也决定实施为期7年的“纳米材料工程”计划，每年投入50亿日元。德国、法国、英国也分别拟订了本国的“国家纳米技术计划”，将纳米技术列为21世纪科研创新的战略领域。印度则公开宣称：要像重视抓软件一样重视纳米技术的研究。
　　我国对纳米事业也非常重视。1991年钱学森就指出：“我认为纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科学发展的重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪又一次产业革命。”纳米技术列入我国863计划，并且取得了突破性的成果，从在国际上首次把氮化镓制备成一维纳米晶体，到合成了世界上最长的“超级纤维”碳纳米管；从组装出世界上最细且性能最好的扫描隧道显微镜用探针到制备世界上最小的直径只有0.5纳米的碳纳米管；从合成高质量的储氢碳纳米材料到得到点直径为1.3纳米的超高密度信息存储材料......。我们在这一最活跃的前沿科学领域里取得一系列令世界瞩目的成绩，奠定了我国在这一领域的世界领先地位。
　　迄今为止，我国已建立了10多条纳米材料生产线，纳米复合塑料、橡胶和纤维的改性、纳米功能涂层材料的设计和应用、纳米材料在能源和环保等方面的应用开发正在我国蓬勃兴起。
　　但与世界各国尤其是发达国家对纳米科技研发的巨额投入相比，我国研发投入严重不足，资金的匮乏使得科学家在研究过程中深感吃力。例如，北京大学教授刘忠范主持的“超高密度信息存储材料的研究”课题得到专家的高度评价，然由于研究经费所限，在进行将近5年研究取得了“可喜成绩”之后，课题组成员不得不转入其他课题。以微电子器件为基础的计算机和自动化电器进入社会的各个领域，我国当时没有跟进，自从微电子核心技术受制于人，至今仍为制约我国信息产业发展的重要瓶颈，而在纳米电器件上，我国完全有实力争夺纳米材料的知识产权，如何保持乃至发扬现有优势，保证我国在纳米技术上不再落伍，将是今后很长一个时期我们必须面对的重点课题。