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Text 8纳米技术如何工作 有很多致力于研究小到我们无法看见的世界 的科学家。他们从事不同学科，但是他们史无前 例地会聚在一起，他们研究的世界小得连借助精 致的显微镜都看不见。纳米技术是如此新以至于 没人真的确信它的发展结果会是什么。即便如 此，各种预言却都有，比如复制钻石和食物，还 有我们的世界会被自我复制的纳米机器人吞没。 为了了解纳米技术不同寻常的世界，我们需 要了解所涉及的测量单位，一厘米是一米的百分 之一，一毫米是一米的千分之一，一微米是百万 分之一米，但是和纳米级相比，这些都还是巨大 的数字。一纳米是十亿分之一米，比可见光的波 长还要小，还不到人类一根头发宽度的十万分之 O 尽管纳米很小，但是和原子水平比起来依然 很大。原子的直径大约是0.1纳米。原子的核更 是小得多——大约0.00001纳米。原子是宇宙所 有物质的基石。你和你身边的一切都是由原子组 成的。自然界从分子水平上完善了制造物质的科 学。比如，我们的身体是从千百万个活细胞以特 定的方式聚集在一起的。细胞是自然界的纳米机 器。在原子的层级，各种成分都处在最基本的水 平。在纳米层面，我们有潜力把这些原子聚集在 一起，这样就可以做成几乎任何物质。 在一次名为“小小的奇观:纳米科学的世界” 的讲座中，诺贝尔奖得主Horst Stormer博士说 纳米水平比原子水平更有趣，因为纳米水平是我 们可以聚集物质的第一点一一直到我们幵始把 原子放在一起，我们才可以做有用的东j 纳米技术正在迅速变成一个跨学科的领域。 生物学家、化学家、物理学家和工程师们都要参 与纳米水平物质的研宄。Stormer博士希望不同 学科都有相同的语言，可以彼此交流。他说，只 有那时我们才能有效地教授纳米科学，因为如果 没有多学科科学的扎实背景,你无法理解纳米技 术的世界。 纳米水平最令人激动和最具挑战性的方面 之一就是量子力学在其中起的作用。量子力学的 规则非常不同于经典物理学。这意味着在纳米水 平物质的行为有时和常识相矛盾，因为这个水平 物质的行为不稳定。你不能走向一面墙，马上又 穿墙而过到达墙的另一边，但是在纳米水平电子 这被称为电子隧穿。绝缘体物质，其 这被称为电子隧穿。绝缘体物质，其 就可以一- 含义是不能携带电荷，但是当降低到纳米水平 时，如果大批存在也许会变成半导体。因为表面 面积的增加物体的熔点也会变化。所以大部分纳 米材料要求你忘记你所了解的知识，开始重新学 习。 这一切意味着什么？现在，这意味着科学家 们正在用纳米水平的物质试验，以了解它们的性 质，以及在不同的应用领域我们如何能利用好它 们。工程师们正在尝试用纳米大小的金属线来创 造更小、更强大的微处理机，医生们正在寻找在 医疗应用领域使用纳米颗粒的方式。但是，在纳 米技术统治技术和医疗市场之前还有很长的路 要走。 在《星际迷航》的世界里，被称为复制者的 机器可以生产几乎任何物体,从武器到一杯冒着 热气的格雷伯爵茶。长久以来复制者被认为是科 幻小说专属的产品,可是现在有些人相信这些机 器是非常真实的并且有可能存在的。人们把它称 为分子制造者，如果这些机器真的变为现实，它 们将极大地改变世界。 原子和分子粘在一起是因为它们有互补的 形状，这样的形状锁在一起，或者它们的电荷互 相吸引。就像磁铁一样，带正电的原子会粘住带 负电的原子，千百万这样的原子由纳米机器粘在 一起，一个特殊的产品就将成形。分子制造的目 标就是控制单个的原子，把它们按照某种样子放 置，这样就可以生产出想要的结构。 第一步是研发纳米显示器，也被称为装配 器。这样科学家可以按照自己的意愿让这些装配 器控制原子和分子。莱斯大学的Richard教授 指出一台纳米装配器要花几百万年来安装有意 义数量的材料。为了让分子制造实用，需要无 的装配器同时工作。Eric相信，装配器首先要 复制自己，建造其它的装配器，每一代会建造另 一代，以指数方式增长，直到有足够的装配器生 产物品。 在概念描绘中，装配器可能有移动的零件比 如纳米齿轮,无数的装配器和复制者可以填满一 个比立方毫米还要小的区域,并且依然还是太小 以至于我们的肉眼看不见。装配器和复制者可以 一起工作，这样可以自动建造产品，可以最终取 代所有传统的劳动力方法。这可以大大降低制造 费用，可以让消费商品数量很多，并且更便宜， 更强大。最终，我们能够复制任何东西，包括钻 石、水和食物。饥荒会被消除，因为有机器制造 食物来喂养饥饿的人。 对于医疗工业纳米技术可能有最大的影响。 病人会喝下含有纳米机器人的液体，这些纳米机 器人按计划会攻击并且重建癌细胞和病毒的分 子结构。甚至有猜测说纳米机器人可以减缓或逆 转衰老的过程，寿命预期会大大增加。纳米机器 人也可以被计划用来做精巧的手术一一这样的 纳米外科医师工作的水平可以比最尖锐的解