的科學(xué)家愛因斯坦曾經(jīng)說過：未來科學(xué)的發(fā)展，無非是繼續(xù)向宏觀和微觀進(jìn)軍，那么宏觀是什么，宏觀就是說我們?nèi)祟惖娜庋劭梢苑直娉鰜淼奈矬w，當(dāng)然大至宇宙，宇宙的深處。 微觀指的是原子分子，以及原子分子以下那些層次。下面我們把科學(xué)家目前所研究的這個物質(zhì)的對象，都給予一個長度單位來表征出來。

　　比如以米作為單位，那么10²⁵米，大約十億光年。這個范圍是我們?nèi)祟惸壳耙呀?jīng)觀測到的宇宙大致的范圍。如果減小到10²¹米， 大約是十萬光年，這個范圍我們可以看到銀河系的全貌，到10¹⁴米， 是一千億公里，可以看到冥王星的完整軌道，到10⁷米， 是一萬公里，從航天飛機(jī)上可以看到我們就可以分辨出地球的一部分， 到10的³米是一公里，從飛機(jī)上，我們看到城市建筑物的排列和街區(qū)，到10¹米， 是十米，那么我們就可以看到足球場上運(yùn)動員。如果說我們把我們目光聚焦在運(yùn)動員的腿部，膝蓋 ，繼續(xù)縮小我們的觀測范圍，到10^-2米，是一個厘米，就可以看到他腿上汗毛孔了，皮膚表面的皺紋就可以看到。

　　再繼續(xù)往下走，到10^-4米，是一百個微米，就可以分辨細(xì)胞，細(xì)胞大小在十幾個微米，到10^-6米是一個微米，那么我們就可以看到染色體當(dāng)中聚集著染色質(zhì)，如果再繼續(xù)往下，到10^-7米，這是一百個納米，我們可以分辨染色體的兩個部分。 再往下，到10^-9米，這就是一個納米，我們可以分辨出DNA里邊的分子結(jié)構(gòu)，到10^-10米，是一百個皮米，我們可以看到電子云籠罩下的原子的輪廓，一個原子，它是由原子核和電子構(gòu)成的，外圍的電子它有一個大概的輪廓。

　　再繼續(xù)往下，到10^-13米，是一百個飛米，那么我們從整體上可以分辨出原子核。繼續(xù)往下，到10^-14米，是十個飛米，我們就可以看到，原子核當(dāng)中的質(zhì)子和中子，原子核是由質(zhì)子和中子組成的，再往下，到10^-15米，是一個飛米，我們就可以分辨出組成質(zhì)子和中子的夸克 ，六個夸克來組成原子核。

　　那么再往下，到10^-16米，是一百個阿米，我們可以進(jìn)一步看清夸克，那么一個夸克的大小大概在10-19米，就是0.1個阿米左右。

　　所以，用一個長度單位，從我們宏觀的宇宙深處，一直到構(gòu)成物質(zhì)最基本的粒子，夸克都可以把它連接起來。那么納米是處于一個宏觀和微觀中間的銜接點(diǎn)、交接點(diǎn)上。 在目前我們以米作為單位這個尺度上，從米、分米到納米， 我們可以看到：一個納米是10的－9次方米，十億分一之米，是一毫米的一百萬分，如果說用它這個單位來表征常見單位，例如，一個人一米八，那就是18億納米；手指上一點(diǎn)黑色的墨點(diǎn)，就幾百萬個納米，所以一個紅細(xì)胞得幾千個納米。 氫原子是最小的原子，氫原子的直徑大概一個納米 。納米也就是個長度單位。

　　納米科技是指在納米的尺度上（一個尺度范圍，既1到100個納米范圍 ，并不是指的就在一個納米上），在1到100納米這個范圍上來研究物質(zhì)的特性和相互作用，以及利用這些特性的一個多學(xué)科交叉的科學(xué)技術(shù)，包括原子分子的操縱。

　　納米科技使我們?nèi)祟愓J(rèn)識和改造物質(zhì)的手段和能力，延伸到了原子和分子。納米科技它的重要意義何在， 可以分成兩個大方面。一、 納米科技可以促使人類的認(rèn)知革命；二、 納米科技的發(fā)展，會帶來一場產(chǎn)業(yè)革命。

納米科技促使人類認(rèn)知革命

　　在宏觀上的科學(xué)研究，比如研究地球， 研究宇宙，研究天體， 有很多的理論，包括牛頓的力學(xué)、天文學(xué)、地球物理學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)等等，有很多理論。研究原子核微觀的，有量子理論、高能物理等，粒子物理是研究原子核以下層次的基本粒子的。

　　在宏觀和微觀的理論充分的完全之后，那么在納米的尺度上，還有很多新的現(xiàn)象、新的規(guī)律有待發(fā)現(xiàn)，新的理論有待建立。那么這些新規(guī)律、新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和在納米尺度上新理論的建立，并不是一個僅僅是基礎(chǔ)科學(xué)的問題。

　　例如，我們回顧20世紀(jì)科技的發(fā)展 ，都公認(rèn)：量子論和相對論的誕生，是奠定我們現(xiàn)在通訊、信息技術(shù)的基礎(chǔ)，盡管它當(dāng)初是一個純粹的、一個基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)。1953年建立的DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，就是一個分子的結(jié)構(gòu)模型，但是，它奠定了現(xiàn)在分子生物學(xué)的基礎(chǔ)，沒有這個DNA螺旋結(jié)構(gòu)模型，就沒有我們今天的基因技術(shù)，所以轉(zhuǎn)基因技術(shù)等等都不會有的 。

      同樣在納米的尺度上，發(fā)現(xiàn)的新的現(xiàn)象、新的規(guī)律，建立的新的理論，肯定也會是新技術(shù)發(fā)展的源頭，會帶來很多新的技術(shù)革命。 很重要一點(diǎn)，納米科技也是目前引起政府和企業(yè)極大關(guān)注的一個重要原因，就是說它會引發(fā)一場新的工業(yè)革命，那么納米科技它引發(fā)的工業(yè)革命，最主要的驅(qū)動力是來源于我們現(xiàn)在的信息產(chǎn)業(yè)。

　　另外我們生命科學(xué)研究、DNA蛋白質(zhì)，包括生物分子馬達(dá)，都在納米的尺寸上，所以說納米科技的發(fā)展，是未來信息科技與生命科技進(jìn)一步發(fā)展的共同的基礎(chǔ)。它會對生命科技信息科技產(chǎn)生非常重大的影響。納米科技它不僅僅是一個未來高技術(shù)的問題，高新技術(shù)的問題，它也可以促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造，納米技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)滲透到一些傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)中去，也已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)氖袌鲆?guī)模。例如，附著在紡織面料上的納米材料，使用這種面料制成的衣物達(dá)到防水、防油、防塵等污染的效果。

　　1993年，在北京組織的掃描隧道顯微學(xué)的國際會議，與會人員受到江澤民總書記的接見。 諾貝爾獎獲得者，Heniroler（羅雷爾），參加了這個會， 他回國以后給江澤民主席寫了一封信， 其中一段是：許多人認(rèn)為納米科技僅僅是遙遠(yuǎn)的未來基礎(chǔ)科學(xué)的事情，而沒有什么實(shí)際意義，但我確信納米科技現(xiàn)在已具有與150年前微米科技所具有的希望和重要意義。150年前，微米成為新的精度標(biāo)準(zhǔn)，并成為工業(yè)革命的技術(shù)基礎(chǔ)，最早和學(xué)會并使用微米技術(shù)的，都在工業(yè)發(fā)展中占據(jù)了巨大的優(yōu)勢，同樣，未來的技術(shù)，將屬于那些明智接受納米作為新標(biāo)準(zhǔn)，并首先學(xué)習(xí)和使用它的，我們應(yīng)當(dāng)記住，微米技術(shù)曾同樣被認(rèn)為對使用牛耕地的農(nóng)民無關(guān)緊要。 的確，微米與牛和耕犁毫無關(guān)系，但它卻改變了工作方式，帶來了拖拉機(jī)。

　　最早提出來納米科技的概念的是一個諾貝爾獎獲得者物理學(xué)家，理查德?費(fèi)因曼，他是美國加州理工學(xué)院的教授，他1959年做了一個很激動人心的演講，他說我們加工材料，來制造裝置， 都是從大到小，就是說，我們要加工一個桌子，需要把木頭不斷的切、磨、鋸，把它鋸掉再刨光， 東西浪費(fèi)了很多。他說我們都知道， 目前上任何東西，都是由原子分子組成的，包括我們?nèi)祟愖陨恚諝狻⒋髿狻⒑Ｑ蟆⒆雷印Ⅺ溈孙L(fēng)，什么都是原子分子組成的， 既然都是原子分子組成的，我們能不能夠通過，把原子一個一個的放在一起，把原子分子就像用磚蓋房子那樣 ，我就把它蓋成任何你想要的東西，就是由下至上來做你想要的東西。 如果這樣的話，就沒有浪費(fèi)和污染了。因為你需要什么我就拿什么放， 而且非常高效率。而且你要是由上往下加工，太小了沒法控制，你可以由下往上長， 就可以控制，就更好。

　　提出納米技術(shù)這個英文詞的是1974年Taniguchi，他最早用Nanotechnology（納米技術(shù)）這個詞完全是為了描述精細(xì)機(jī)械加工。他說微米和微米技術(shù)，在加工精度不夠的情況下就用納米技術(shù)來加工。70年代后期，美國麻省理工學(xué)院的德雷克斯勒， 提倡納米科技的研究，就是指通過原子分子組裝來制備裝置。

　　1990年，屆國際的納米科技會議在美國巴爾的磨，與第五屆的國際掃描隧道顯微學(xué)的會議同時舉辦， Nanotechnology（納米技術(shù)），在1990年創(chuàng)刊， 大家認(rèn)為，90年代是納米科技誕生的時候， 但是也有人不同意見， 美國科學(xué)家 認(rèn)為納米科技誕生的時候就是1981年，或者1982年，是掃描隧道顯微鏡誕生的時候，就是納米科技的誕生之日 。

　　1990年在美國巴爾的磨召開 屆的納米科技的國際會議，接著1993年莫斯科，1994年在丹佛爾，1996年在北京，1998年在伯明翰，2003年去年在美國波斯頓，目前已經(jīng)開了六界的納米科技的國際會議。在納米尺度上，這種多學(xué)科的交叉性，展現(xiàn)了巨大的生命力，迅速的形成了一個具有廣泛學(xué)科內(nèi)容和潛在應(yīng)用前景的研究領(lǐng)域。

納米科技帶來產(chǎn)業(yè)革命

　　納米材料的性能與傳統(tǒng)的材料有非常大的不同。有的是傳統(tǒng)材料所沒有的，有的是傳統(tǒng)材料的特性有了很顯著的提高，比如說納米金屬固體的硬度，一般要比傳統(tǒng)的、不是納米的粗晶材料要硬3到5倍，納米固體鐵的斷裂應(yīng)力， 比常規(guī)的鐵材料會提高近12倍， 納米的固體銅，它比一般的銅材料的熱擴(kuò)散增強(qiáng)近一倍， 納米的磁性金屬的磁化率，是普通磁性金屬的20倍。

　　因此說，同樣?xùn)|西，材料品質(zhì)不變，把它做成一個納米量級， 很多性能就發(fā)生了非常重要的顯著的改變 。

　　陶瓷耐高溫，有很好的硬度，但是易碎，掉地上會摔碎。如果把陶瓷的顆粒 做成納米量級，或者這里面摻雜一些納米量級的材料，就具有很高的硬度和耐高溫，它同時掉地也不會摔碎， 如果做陶瓷發(fā)動機(jī)，可以耐高溫，熱效率會提高。

　　另外納米氧化物在催化及環(huán)境保護(hù)方面，都有廣泛的應(yīng)用前景，比如說，用納米的二氧化鈦，它可以屬吸收紫外線，防曬，可以廣泛的應(yīng)用于防曬霜，防曬的化妝品當(dāng)中，另外它可以做轎車金屬色的面漆，可以做高壓絕緣材料，做銀光管等等。

　　二氧化鈦還具有催化性質(zhì)，它可以降解汽車尾氣， 日本已經(jīng)在高速公路的兩側(cè)，在公路的隧道之內(nèi)，設(shè)置了涂有二氧化鈦的光催化板來防止汽車尾氣，一旦汽車尾氣遇到催化板上，二氧化鈦就把汽車尾氣可給催化，變成性另外一種無毒的東西。

荷葉它為什么出污泥而不染，它表面上水不沾，是因為它表面有很微小的納米結(jié)構(gòu)。自清潔材料， 這也是一個納米材料很重要的應(yīng)用， 比如說，這種材料涂在玻璃上、鏡子上， 就不沾霧氣，窗戶玻璃經(jīng)常臟， 擦窗戶很難，涂上以后， 有土落上去，那么一下雨，或者拿水一沖它馬上下來了，沖完以后玻璃上不留下一圈一圈水印，就不用再去擦去了，還有瓷磚、衣服，也是一樣，就是說能夠有自清潔效果， 具有自清潔的這種功能。另外納米塑料也是這樣， 塑料瓶可以裝可樂，裝雪碧，裝礦泉水，但是塑料瓶不能裝啤酒， 啤酒是用玻璃瓶裝，很容易爆炸傷人， 運(yùn)輸也很不方便。

　　那為什么不能拿塑料瓶裝呢，就是塑料瓶氧氣透過率比較高，一般塑料瓶裝啤酒以后，當(dāng)天變質(zhì)，馬上就壞掉了，但是納米的塑料瓶它可以有效隔絕氧氣的透過率，它可以裝啤酒， 現(xiàn)在據(jù)說美國已經(jīng)有這種納米的塑料瓶裝啤酒，我們 已經(jīng)做出了這種材料出口到日本去，現(xiàn)在正在合作，考慮把它也作為我們的裝啤酒的塑料瓶。

　　所以在材料的發(fā)展上，要想做材料的目標(biāo)，還是要做更輕，更強(qiáng)可設(shè)計的材料，使材料提高它的使用壽命，從而降低維修的費(fèi)用，那么再一個就是以新的原理和新的結(jié)構(gòu)，在納米的層次上，來構(gòu)筑特定性質(zhì)的材料，或者自然界不存在的材料。