納米技術

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在中世紀，哲學家試圖用煉金術將基礎材料變成金子。雖然他們的努力都是徒勞的，但是偽科學煉金術卻為真正的科學化學鋪平了道路。通過化學，我們更清楚的了解了周圍的世界，包括所有物質都是由原子構成的事實。原子的類型和它們組合在一起的方式決定了它所構成物質的性質。

納米技術（nanotechnology）是一門多學科的綜合性科學，它著眼于使我們可以在分子和原子水平處理物質。要做到這一點，工作要在納米尺度（nanoscale）內進行——這個尺度如此之小，以至于用光學顯微鏡也無法觀測到。事實上，一納米只有十億分之一米那么小。原子比這還要小。想要定量原子的大小很難——它們不易保持特定狀態。但是一般來說，典型的原子直徑大約為十分之一納米。

但是納米尺度是問題的關鍵所在。因為它是分子的測量尺度。通過操作分子，我們可以制造出各種各樣有意思的材料。但是就像古時候的煉金術師一樣，我們在制造黃金方面也沒有多大的進展。因為黃金是一種基本元素（basic element）——不可能將其分解成更簡單的構成形式。

不過我們還可以制造出其他有意思的物質。通過把分子排列組合成特定形狀，我們可以制造出有著驚人性能的材料。一個例子就是碳納米管。想要制成碳納米管，首先需要一張由石墨分子構成的薄板，然后把它卷成管狀。分子排列的方向決定了納米管的性能。例如，納米管最終可能是導體也可能是半導體。當用正確的方法卷成碳納米管時，它的強度可以達到鋼材的數百倍，而重量卻只有鋼材的六分之一[來源: NASA]。

這只是納米技術的一個方面。另一個方面就是材料在納米尺度和在更大尺度上是不一樣的。研究人員和美國能源部在2005年研究發現，黃金在納米尺度與在宏觀尺度相比，發光的情況是不同的。他們還注意到，材料在納米尺度內有不同的磁性和溫度[來源: U.S. Department of Energy]。

因為這門科學是研究物質的基本組成形式的，因此具有無數種用途。有的用途似乎很貼近生活——防曬霜里的納米氧化鋅粒子可以在皮膚表面形成一層透明的膜，保護皮膚。另外一些用途聽起來就像科幻小說——醫生們試圖用微小而大量的蛋白質包裹住針對病毒的藥物來治療癌癥。當我們進一步了解分子是如何運作和如何操控他們時，世界無疑將被改變。最大的啟示將會來自于最小的物質。