小科学 大未来

译海撷英

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硬核技术和纳米技术没有太多共同之处，但是，当涉及到纳米技术的定义时，已故的美国最高法院大法官波特·斯图尔特对前者的描述“我看到它才知道它”，似乎与寻求后者定义的研究者们产生了共鸣。

很多科学家在纳米领域工作，但是当问及纳米技术的定义时，他们大都倾向于美国国家纳米科技计划（NNI）给出的定义：纳米技术是在纳米范围内（1～100 nm）的科学、工程和技术。研究人员承认这是一个相当宽泛的定义，它向所有人打开了大门，不管是医学科学家还是材料科学家，都称他们的研究为纳米技术。

起初，纳米技术有一个更特定的含义。如果要追溯“纳米”一词的起源，就不得不提日本东京理工大学已故科学家Norio Taniguchi。Norio Taniguchi在1974年工程会议上的一篇演讲,标题中使用了“纳米”，该标题为“关于‘纳米技术’的基本概念”，内容涉及半导体加工。如今，Norio Taniguchi连名号都早已被人忘记。

“纳米”的普及可能更多地归功于正在牛津大学马丁学院“未来技术的影响”项目做访问学者的K. Eric Drexler，他在1986年出版的《创造的引擎：纳米技术的时代即将到来》一书的副标题中使用了“纳米”一词。

当时Drexler所谈论的纳米技术并不是现今具有如此宽泛范围的纳米技术，“我脑海中最先想象的是纳米系统，类似于我们今天在电子学领域所见到的，其重点是纳米器件，可以通过引导分子的运动提供合成新材料和新结构的方式。”

Drexler认为他定义的纳米技术适合所有纳米领域的相关研究人员，因为很多科学家都倾向于将自己从事的纳米尺度的研究称为纳米技术。“在20世纪90年代，它是一个形式的笑话，人们热衷于谈论一些新的或改进的研究领域，而目前，则以原子为尺度。”当涉及到尺寸问题时，Drexler关于纳米技术的远景让位给了今天范围更加广泛的纳米科学技术。

“通常来说，任何物质微型化到一定程度都会产生新的、令人难以置信的强大的变化。”美国西北大学国际纳米技术研究所主任Chad A.Mirkin如是说，“将任何块状材料缩小到小于100 nm的尺度范围，将得到一种拥有新的化学性质和新的物理特性的材料。”

关于纳米尺度物质的设想使纳米技术在我们今天所知道的领域开花成长。值得一提的是，Drexler在1986年出版的《创造的引擎：纳米技术的时代即将到来》使得纳米技术如同先进的显微工具——扫描隧道显微镜（1981由IBM研究人员Gerd K.Binnig和Heinrich Rohrer发明）和原子力显微镜（1986年由Binnig，Calvin Quate和Christoph Gerber发明）一样，被加入到科学词典中。

加州纳米技术研究院主任和加州大学洛杉矶分校的教授Paul S.Weiss认为：这些工具使得科学家们可以前所未有的方式对原子、分子以及大结构物质进行观察。从扫描探针显微镜开始，人们的潜意识就发生了变化。现在，我们以一种新的方式看待纳米世界，并且可以非常精确地控制材料的化学、物理和生物学特性。

“纳米技术是50%的化学加50%的仪器。”Mirkin补充道，“你必须能够看到你在合成什么物质，必须能够操控你所合成的物质以充分了解它、利用它。”

纳米技术已应用于多个领域并提供了许多具备特殊性能的产品，如更小的手机、更耐用的网球、持续时间更长的可充电电池、防臭袜子等，并且改善了医疗诊断水平。伍德罗·威尔逊国际学者中心新兴纳米技术项目对经过纳米技术改进的消费者产品建立了一个详细目录，目前已包括1 300多个条目。

即便如此，世界还在等待纳米技术来实现其最初的承诺。“人们都待杀手级应用：大的新东西、有趣的设备、医疗保健方面的大发现等，这些目前都还没有发生。”阿尔伯塔大学专门从事纳米材料研究的化学家Jillian M.Buriak说，“很多打着纳米技术旗号的产品都是挂羊头卖狗肉。”

“我最喜欢的关于纳米技术的可替代定义来自于一个客户：纳米技术是这样一个词汇，人们将它附加到某种事物上面以吸引投资。”美国勒克斯研究公司研究总监Michael Holman风趣地说。

Holman认为，目前比较严重的事情是在过去10年左右的时间内，对企业来说，纳米技术已经失去了它神秘的面纱。追溯到勒克斯刚成立的2004年，他说：“客户想知道什么是纳米技术？它能对我的企业产生什么影响？那时起，很多客户已经了解，纳米技术是一个非常广泛的术语，它可以通过各种各样的技术以不同的方式影响很多行业和产品。如果一个公司正在研究某个领域的尖端科学，那么她一定正在研究纳米技术。”

“纳米技术经历了痛苦的缓慢发展和令人难以置信的快速发展。”加利福尼亚州阿尔马登区IBM扫描探针显微镜小组组长Andreas Heinrich说。纳米技术曾经发展得很缓慢，其速度与对它的大肆宣扬不相符合；但是从科学的角度来看，纳米技术的发展迅速地促进了不同学科科学家之间的合作。“在科学界，打破学科之间的界限也许是纳米技术或纳米科学已经取得的最重要的成就。”

Buriak对Heinrich的话表示赞同。“我认为纳米技术对科学的实际影响，远远比几件有趣的小工具或一些孤立的突破性发现要深刻。”她说，“纳米技术做了什么呢？它将来自不同领域，之前相互隔离、毫无瓜葛的人联系在一起。传统学科的交叉处是科学最有趣的地方，也是最困难的问题所在，在这里，你会碰到一些具有重大现实影响的大问题。”

“人们可以看到纳米技术的兴起与我们教授化学知识方式的巨大变化之间的联系。”莱斯大学研究纳米技术的无机化学教授James M.Tour如此评价，“30年前，在我取得学位的年代，研究人员都只是专注于一个特定的领域，从来不曾与其他领域的人员有任何合作，而现在的学生追求更广泛的学科和技术。”Tour同时表示他乐意看到从事工程或材料科学研究的人员到他的实验室攻读博士后，目前已有部分无机化学家接收了一些其他学科的研究人员。

尽管关于纳米技术的话题促进了一系列的多学科研究，但并不是所有的科学家都热衷于此，不可避免地，纳米技术也遇到了一些反对的声音。对纳米技术的大肆宣扬自然遇到一些科学界的不屑，但同时也出现了外界的反对。

人类自然遗传学组织（THONG）于2005年在芝加哥爱迪堡（Eddie Bauer，美国户外品牌）商店外组织了一场近乎全裸的抗议活动。他们的目标是让人们关注纳米技术，其被描述为一个激进的和不可预测的新技术，而该活动的起因是爱迪堡的抗污衣物使用了纳米纺织材料制备的织物涂层。

更加令人震惊的是，2011年，瑞士ELF（地球解放阵线）的3个所谓的环境恐怖主义者试图炸掉IBM公司在瑞士正在建设的纳米技术设备，事件以3人的被捕告终。同年，墨西哥的一个恐怖组织向该国纳米技术研究人员寄送了信件炸弹，造成若干人受伤。

尽管如此，环境恐怖主义者和纳米科学家们有一个共同点，他们都预见到随着纳米技术的发展将会发生很多大事件。所不同的是，前者担心出现环境灾难或科幻场景成为现实，如纳米机器人到处横行；而后者所指的是纳米技术的应用将使医疗保健、材料和能源等领域出现重大进展，一些研究成果已初露端倪。

麻省理工学院专门从事纳米技术研究的工程学教授Paula T. Hammond认为，纳米技术将最终渗透到现实世界大部分领域中。纳米技术将无处不在，就像人们生活中接触到的电脑和塑料一样，纳米技术将大大改变人们的做事方式。

“我认为我们对纳米技术的研究仍然处于一个非常基础的水平。”来自北卡罗来纳大学教堂山分校和北卡来罗那州立大学的纳米技术专家Joseph M.DeSimone说，“如果你仔细研究一下纳米技术从出现初期到现在的发展历程，你可能不会认为它会持久发展下去。但是我相信你肯定已经看到一个新浪潮的到来，因为一些工程学科已将纳米技术吸纳进来。当纳米技术与工程技术完美融合并用来制备材料，生产一系列消费品时，它将真正改变人们的生活。”

（本栏目编辑：李丽平）