譯海擷英

小科學(xué) 大未來

硬核技術(shù)和納米技術(shù)沒有太多共同之處，但是，當(dāng)涉及到納米技術(shù)的定義時(shí)，已故的美國最高法院大法官波特·斯圖爾特對前者的描述“我看到它才知道它”，似乎與尋求后者定義的研究者們產(chǎn)生了共鳴。

很多科學(xué)家在納米領(lǐng)域工作，但是當(dāng)問及納米技術(shù)的定義時(shí)，他們大都傾向于美國國家納米科技計(jì)劃（NNI）給出的定義：納米技術(shù)是在納米范圍內(nèi)（1～100 nm）的科學(xué)、工程和技術(shù)。研究人員承認(rèn)這是一個(gè)相當(dāng)寬泛的定義，它向所有人打開了大門，不管是醫(yī)學(xué)科學(xué)家還是材料科學(xué)家，都稱他們的研究為納米技術(shù)。

起初，納米技術(shù)有一個(gè)更特定的含義。如果要追溯“納米”一詞的起源，就不得不提日本東京理工大學(xué)已故科學(xué)家Norio Taniguchi。Norio Taniguchi在1974年工程會議上的一篇演講,標(biāo)題中使用了“納米”，該標(biāo)題為“關(guān)于‘納米技術(shù)’的基本概念”，內(nèi)容涉及半導(dǎo)體加工。如今，Norio Taniguchi連名號都早已被人忘記。

“納米”的普及可能更多地歸功于正在牛津大學(xué)馬丁學(xué)院“未來技術(shù)的影響”項(xiàng)目做訪問學(xué)者的K. Eric Drexler，他在1986年出版的《創(chuàng)造的引擎：納米技術(shù)的時(shí)代即將到來》一書的副標(biāo)題中使用了“納米”一詞。

當(dāng)時(shí)Drexler所談?wù)摰募{米技術(shù)并不是現(xiàn)今具有如此寬泛范圍的納米技術(shù)，“我腦海中最先想象的是納米系統(tǒng)，類似于我們今天在電子學(xué)領(lǐng)域所見到的，其重點(diǎn)是納米器件，可以通過引導(dǎo)分子的運(yùn)動提供合成新材料和新結(jié)構(gòu)的方式?！?/p>

Drexler認(rèn)為他定義的納米技術(shù)適合所有納米領(lǐng)域的相關(guān)研究人員，因?yàn)楹芏嗫茖W(xué)家都傾向于將自己從事的納米尺度的研究稱為納米技術(shù)?！霸?0世紀(jì)90年代，它是一個(gè)形式的笑話，人們熱衷于談?wù)撘恍┬碌幕蚋倪M(jìn)的研究領(lǐng)域，而目前，則以原子為尺度?！碑?dāng)涉及到尺寸問題時(shí)，Drexler關(guān)于納米技術(shù)的遠(yuǎn)景讓位給了今天范圍更加廣泛的納米科學(xué)技術(shù)。

“通常來說，任何物質(zhì)微型化到一定程度都會產(chǎn)生新的、令人難以置信的強(qiáng)大的變化?！泵绹鞅贝髮W(xué)國際納米技術(shù)研究所主任Chad A.Mirkin如是說，“將任何塊狀材料縮小到小于100 nm的尺度范圍，將得到一種擁有新的化學(xué)性質(zhì)和新的物理特性的材料?！?/p>

關(guān)于納米尺度物質(zhì)的設(shè)想使納米技術(shù)在我們今天所知道的領(lǐng)域開花成長。值得一提的是，Drexler在1986年出版的《創(chuàng)造的引擎：納米技術(shù)的時(shí)代即將到來》使得納米技術(shù)如同先進(jìn)的顯微工具——掃描隧道顯微鏡（1981由IBM研究人員Gerd K.Binnig和Heinrich Rohrer發(fā)明）和原子力顯微鏡（1986年由Binnig，Calvin Quate和Christoph Gerber發(fā)明）一樣，被加入到科學(xué)詞典中。

加州納米技術(shù)研究院主任和加州大學(xué)洛杉磯分校的教授Paul S.Weiss認(rèn)為：這些工具使得科學(xué)家們可以前所未有的方式對原子、分子以及大結(jié)構(gòu)物質(zhì)進(jìn)行觀察。從掃描探針顯微鏡開始，人們的潛意識就發(fā)生了變化。現(xiàn)在，我們以一種新的方式看待納米世界，并且可以非常精確地控制材料的化學(xué)、物理和生物學(xué)特性。

“納米技術(shù)是50%的化學(xué)加50%的儀器?！盡irkin補(bǔ)充道，“你必須能夠看到你在合成什么物質(zhì)，必須能夠操控你所合成的物質(zhì)以充分了解它、利用它?！?/p>

納米技術(shù)已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域并提供了許多具備特殊性能的產(chǎn)品，如更小的手機(jī)、更耐用的網(wǎng)球、持續(xù)時(shí)間更長的可充電電池、防臭襪子等，并且改善了醫(yī)療診斷水平。伍德羅·威爾遜國際學(xué)者中心新興納米技術(shù)項(xiàng)目對經(jīng)過納米技術(shù)改進(jìn)的消費(fèi)者產(chǎn)品建立了一個(gè)詳細(xì)目錄，目前已包括1 300多個(gè)條目。

即便如此，世界還在等待納米技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其最初的承諾。“人們都待殺手級應(yīng)用：大的新東西、有趣的設(shè)備、醫(yī)療保健方面的大發(fā)現(xiàn)等，這些目前都還沒有發(fā)生?！卑柌髮W(xué)專門從事納米材料研究的化學(xué)家Jillian M.Buriak說，“很多打著納米技術(shù)旗號的產(chǎn)品都是掛羊頭賣狗肉。”

“我最喜歡的關(guān)于納米技術(shù)的可替代定義來自于一個(gè)客戶：納米技術(shù)是這樣一個(gè)詞匯，人們將它附加到某種事物上面以吸引投資?！泵绹湛怂寡芯抗狙芯靠偙O(jiān)Michael Holman風(fēng)趣地說。

Holman認(rèn)為，目前比較嚴(yán)重的事情是在過去10年左右的時(shí)間內(nèi)，對企業(yè)來說，納米技術(shù)已經(jīng)失去了它神秘的面紗。追溯到勒克斯剛成立的2004年，他說：“客戶想知道什么是納米技術(shù)？它能對我的企業(yè)產(chǎn)生什么影響？那時(shí)起，很多客戶已經(jīng)了解，納米技術(shù)是一個(gè)非常廣泛的術(shù)語，它可以通過各種各樣的技術(shù)以不同的方式影響很多行業(yè)和產(chǎn)品。如果一個(gè)公司正在研究某個(gè)領(lǐng)域的尖端科學(xué)，那么她一定正在研究納米技術(shù)?！?/p>

“納米技術(shù)經(jīng)歷了痛苦的緩慢發(fā)展和令人難以置信的快速發(fā)展?！奔永Ｄ醽喼莅栺R登區(qū)IBM掃描探針顯微鏡小組組長Andreas Heinrich說。納米技術(shù)曾經(jīng)發(fā)展得很緩慢，其速度與對它的大肆宣揚(yáng)不相符合；但是從科學(xué)的角度來看，納米技術(shù)的發(fā)展迅速地促進(jìn)了不同學(xué)科科學(xué)家之間的合作。“在科學(xué)界，打破學(xué)科之間的界限也許是納米技術(shù)或納米科學(xué)已經(jīng)取得的最重要的成就?！?/p>

Buriak對Heinrich的話表示贊同?！拔艺J(rèn)為納米技術(shù)對科學(xué)的實(shí)際影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比幾件有趣的小工具或一些孤立的突破性發(fā)現(xiàn)要深刻。”她說，“納米技術(shù)做了什么呢？它將來自不同領(lǐng)域，之前相互隔離、毫無瓜葛的人聯(lián)系在一起。傳統(tǒng)學(xué)科的交叉處是科學(xué)最有趣的地方，也是最困難的問題所在，在這里，你會碰到一些具有重大現(xiàn)實(shí)影響的大問題?！?/p>

“人們可以看到納米技術(shù)的興起與我們教授化學(xué)知識方式的巨大變化之間的聯(lián)系。”萊斯大學(xué)研究納米技術(shù)的無機(jī)化學(xué)教授James M.Tour如此評價(jià)，“30年前，在我取得學(xué)位的年代，研究人員都只是專注于一個(gè)特定的領(lǐng)域，從來不曾與其他領(lǐng)域的人員有任何合作，而現(xiàn)在的學(xué)生追求更廣泛的學(xué)科和技術(shù)?！盩our同時(shí)表示他樂意看到從事工程或材料科學(xué)研究的人員到他的實(shí)驗(yàn)室攻讀博士后，目前已有部分無機(jī)化學(xué)家接收了一些其他學(xué)科的研究人員。

盡管關(guān)于納米技術(shù)的話題促進(jìn)了一系列的多學(xué)科研究，但并不是所有的科學(xué)家都熱衷于此，不可避免地，納米技術(shù)也遇到了一些反對的聲音。對納米技術(shù)的大肆宣揚(yáng)自然遇到一些科學(xué)界的不屑，但同時(shí)也出現(xiàn)了外界的反對。

人類自然遺傳學(xué)組織（THONG）于2005年在芝加哥愛迪堡（Eddie Bauer，美國戶外品牌）商店外組織了一場近乎全裸的抗議活動。他們的目標(biāo)是讓人們關(guān)注納米技術(shù)，其被描述為一個(gè)激進(jìn)的和不可預(yù)測的新技術(shù)，而該活動的起因是愛迪堡的抗污衣物使用了納米紡織材料制備的織物涂層。

更加令人震驚的是，2011年，瑞士ELF（地球解放陣線）的3個(gè)所謂的環(huán)境恐怖主義者試圖炸掉IBM公司在瑞士正在建設(shè)的納米技術(shù)設(shè)備，事件以3人的被捕告終。同年，墨西哥的一個(gè)恐怖組織向該國納米技術(shù)研究人員寄送了信件炸彈，造成若干人受傷。

盡管如此，環(huán)境恐怖主義者和納米科學(xué)家們有一個(gè)共同點(diǎn)，他們都預(yù)見到隨著納米技術(shù)的發(fā)展將會發(fā)生很多大事件。所不同的是，前者擔(dān)心出現(xiàn)環(huán)境災(zāi)難或科幻場景成為現(xiàn)實(shí)，如納米機(jī)器人到處橫行；而后者所指的是納米技術(shù)的應(yīng)用將使醫(yī)療保健、材料和能源等領(lǐng)域出現(xiàn)重大進(jìn)展，一些研究成果已初露端倪。

麻省理工學(xué)院專門從事納米技術(shù)研究的工程學(xué)教授Paula T. Hammond認(rèn)為，納米技術(shù)將最終滲透到現(xiàn)實(shí)世界大部分領(lǐng)域中。納米技術(shù)將無處不在，就像人們生活中接觸到的電腦和塑料一樣，納米技術(shù)將大大改變?nèi)藗兊淖鍪路绞健?/p>

“我認(rèn)為我們對納米技術(shù)的研究仍然處于一個(gè)非?；A(chǔ)的水平?！眮碜员笨_來納大學(xué)教堂山分校和北卡來羅那州立大學(xué)的納米技術(shù)專家Joseph M.DeSimone說，“如果你仔細(xì)研究一下納米技術(shù)從出現(xiàn)初期到現(xiàn)在的發(fā)展歷程，你可能不會認(rèn)為它會持久發(fā)展下去。但是我相信你肯定已經(jīng)看到一個(gè)新浪潮的到來，因?yàn)橐恍┕こ虒W(xué)科已將納米技術(shù)吸納進(jìn)來。當(dāng)納米技術(shù)與工程技術(shù)完美融合并用來制備材料，生產(chǎn)一系列消費(fèi)品時(shí)，它將真正改變?nèi)藗兊纳??！?/p>

（本欄目編輯：李麗平）