著名的科学家爱因斯坦曾经说过：未来科学的发展，无非是继续向宏观世界和微观世界进军，那么宏观世界是什么，宏观世界就是说我们人类的肉眼可以分辨出来的物体，当然大至宇宙，宇宙的深处。 微观世界指的是原子分子，以及原子分子以下那些层次。下面我们把科学家目前所研究的这个物质世界的对象，都给予一个长度单位来表征出来。

比如以米作为单位，那么10²⁵米，大约十亿光年。这个范围是我们人类目前已经观测到的宇宙大致的范围。如果减小到10²¹米， 大约是十万光年，这个范围我们可以看到银河系的全貌，到10¹⁴米， 是一千亿公里，可以看到冥王星的完整轨道，到10⁷米， 是一万公里，从航天飞机上可以看到我们就可以分辨出地球的一部分， 到10的³米是一公里，从飞机上，我们看到城市建筑物的排列和街区，到10¹米， 是十米，那么我们就可以看到足球场上运动员。如果说我们把我们目光聚焦在运动员的腿部，膝盖 ，继续缩小我们的观测范围，到10^-2米，是一个厘米，就可以看到他腿上汗毛孔了，皮肤表面的皱纹就可以看到。

再继续往下走，到10^-4米，是一百个微米，就可以分辨细胞，细胞大小在十几个微米，到10^-6米是一个微米，那么我们就可以看到染色体当中聚集着染色质，如果再继续往下，到10^-7米，这是一百个纳米，我们可以分辨染色体的两个部分。 再往下，到10^-9米，这就是一个纳米，我们可以分辨出DNA里边的分子结构，到10^-10米，是一百个皮米，我们可以看到电子云笼罩下的原子的轮廓，一个原子，它是由原子核和电子构成的，外围的电子它有一个大概的轮廓。

再继续往下，到10^-13米，是一百个飞米，那么我们从整体上可以分辨出原子核。继续往下，到10^-14米，是十个飞米，我们就可以看到，原子核当中的质子和中子，原子核是由质子和中子组成的，再往下，到10^-15米，是一个飞米，我们就可以分辨出组成质子和中子的夸克 ，六个夸克来组成原子核。

那么再往下，到10^-16米，是一百个阿米，我们可以进一步看清夸克，那么一个夸克的大小大概在10-19米，就是0.1个阿米左右。

所以，用一个长度单位，从我们宏观的宇宙深处，一直到构成物质最基本的粒子，夸克都可以把它连接起来。那么纳米是处于一个宏观世界和微观世界中间的衔接点、交接点上。 在目前我们以米作为单位这个尺度上，从米、分米到纳米， 我们可以看到：一个纳米是10的－9次方米，十亿分一之米，是一毫米的一百万分之一，如果说用它这个单位来表征常见单位，例如，一个人一米八，那就是18亿纳米；手指上一点黑色的墨点，就几百万个纳米，所以一个红细胞得几千个纳米。 氢原子是最小的原子，氢原子的直径大概一个纳米 。纳米也就是个长度单位。

纳米科技是指在纳米的尺度上（一个尺度范围，既1到100个纳米范围 ，并不是指的就在一个纳米上），在1到100纳米这个范围上来研究物质的特性和相互作用，以及利用这些特性的一个多学科交叉的科学技术，包括原子分子的操纵。

纳米科技使我们人类认识和改造物质世界的手段和能力，延伸到了原子和分子。纳米科技它的重要意义何在， 可以分成两个大方面。一、 纳米科技可以促使人类的认知革命；二、 纳米科技的发展，会带来一场产业革命。

纳米科技促使人类认知革命

在宏观上的科学研究，比如研究地球， 研究宇宙，研究天体， 有很多的理论，包括牛顿的力学、天文学、地球物理学、物理学、地质学等等，有很多理论。研究原子核微观的，有量子理论、高能物理等，粒子物理是研究原子核以下层次的基本粒子的。

在宏观和微观的理论充分的完全之后，那么在纳米的尺度上，还有很多新的现象、新的规律有待发现，新的理论有待建立。那么这些新规律、新现象的发现和在纳米尺度上新理论的建立，并不是一个仅仅是基础科学的问题。

例如，我们回顾20世纪科技的发展 ，都公认：量子论和相对论的诞生，是奠定我们现在通讯、信息技术的基础，尽管它当初是一个纯粹的、一个基础科学的发现。1953年建立的DNA的双螺旋结构模型，就是一个分子的结构模型，但是，它奠定了现在分子生物学的基础，没有这个DNA螺旋结构模型，就没有我们今天的基因技术，所以转基因技术等等都不会有的 。

      同样在纳米的尺度上，发现的新的现象、新的规律，建立的新的理论，肯定也会是新技术发展的源头，会带来很多新的技术革命。 很重要一点，纳米科技也是目前引起政府和企业极大关注的一个重要原因，就是说它会引发一场新的工业革命，那么纳米科技它引发的工业革命，最主要的驱动力是来源于我们现在的信息产业。

另外我们生命科学研究、DNA蛋白质，包括生物分子马达，都在纳米的尺寸上，所以说纳米科技的发展，是未来信息科技与生命科技进一步发展的共同的基础。它会对生命科技信息科技产生非常重大的影响。纳米科技它不仅仅是一个未来高技术的问题，高新技术的问题，它也可以促进传统产业的技术改造，纳米技术现在已经渗透到一些传统的产业中去，也已经形成了相当的市场规模。例如，附着在纺织面料上的纳米材料，使用这种面料制成的衣物达到防水、防油、防尘等污染的效果。

1993年，在北京组织的扫描隧道显微学的国际会议，与会人员受到江泽民总书记的接见。 诺贝尔奖获得者，Heniroler（罗雷尔），参加了这个会， 他回国以后给江泽民主席写了一封信， 其中一段是：许多人认为纳米科技仅仅是遥远的未来基础科学的事情，而没有什么实际意义，但我确信纳米科技现在已具有与150年前微米科技所具有的希望和重要意义。150年前，微米成为新的精度标准，并成为工业革命的技术基础，最早和最好学会并使用微米技术的国家，都在工业发展中占据了巨大的优势，同样，未来的技术，将属于那些明智接受纳米作为新标准，并首先学习和使用它的国家，我们应当记住，微米技术曾同样被认为对使用牛耕地的农民无关紧要。 的确，微米与牛和耕犁毫无关系，但它却改变了工作方式，带来了拖拉机。

最早提出来纳米科技的概念的是一个诺贝尔奖获得者物理学家，理查德?费因曼，他是美国加州理工学院的教授，他1959年做了一个很激动人心的演讲，他说我们加工材料，来制造装置， 都是从大到小，就是说，我们要加工一个桌子，需要把木头不断的切、磨、锯，把它锯掉再刨光， 东西浪费了很多。他说我们都知道， 目前世界上任何东西，都是由原子分子组成的，包括我们人类自身，包括空气、大气、海洋、桌子、麦克风，什么都是原子分子组成的， 既然都是原子分子组成的，我们能不能够通过，把原子一个一个的放在一起，把原子分子就像用砖盖房子那样 ，我就把它盖成任何你想要的东西，就是由下至上来做你想要的东西。 如果这样的话，就没有浪费和污染了。因为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，太小了没法控制，你可以由下往上长， 就可以控制，就更好。

提出纳米技术这个英文词的是1974年Taniguchi，他最早用Nanotechnology（纳米技术）这个词完全是为了描述精细机械加工。他说微米和微米技术，在加工精度不够的情况下就用纳米技术来加工。70年代后期，美国麻省理工学院的德雷克斯勒， 提倡纳米科技的研究，就是指通过原子分子组装来制备装置。

1990年，第一届国际的纳米科技会议在美国巴尔的磨，与第五届的国际扫描隧道显微学的会议同时举办， Nanotechnology（纳米技术），在1990年创刊， 大家认为，90年代是纳米科技诞生的时候， 但是也有人不同意见， 美国科学家 认为纳米科技诞生的时候就是1981年，或者1982年，是扫描隧道显微镜诞生的时候，就是纳米科技的诞生之日 。

1990年在美国巴尔的磨召开 第一届的纳米科技的国际会议，接着1993年莫斯科，1994年在丹佛尔，1996年在北京，1998年在伯明翰，2003年去年在美国波斯顿，目前已经开了六界的纳米科技的国际会议。在纳米尺度上，这种多学科的交叉性，展现了巨大的生命力，迅速的形成了一个具有广泛学科内容和潜在应用前景的研究领域。

纳米科技带来产业革命

纳米材料的性能与传统的材料有非常大的不同。有的是传统材料所没有的，有的是传统材料的特性有了很显著的提高，比如说纳米金属固体的硬度，一般要比传统的、不是纳米的粗晶材料要硬3到5倍，纳米固体铁的断裂应力， 比常规的铁材料会提高近12倍， 纳米的固体铜，它比一般的铜材料的热扩散增强近一倍， 纳米的磁性金属的磁化率，是普通磁性金属的20倍。

因此说，同样东西，材料品质不变，把它做成一个纳米量级， 很多性能就发生了非常重要的显著的改变 。

陶瓷耐高温，有很优级硬度，但是易碎，掉地上会摔碎。如果把陶瓷的颗粒 做成纳米量级，或者这里面掺杂一些纳米量级的材料，就具有很高的硬度和耐高温，它同时掉地也不会摔碎， 如果做陶瓷发动机，可以耐高温，热效率会提高。

另外纳米氧化物在催化及环境保护方面，都有广泛的应用前景，比如说，用纳米的二氧化钛，它可以属吸收紫外线，防晒，可以广泛的应用于防晒霜，防晒的化妆品当中，另外它可以做轿车金属色的面漆，可以做高压绝缘材料，做银光管等等。

二氧化钛还具有催化性质，它可以降解汽车尾气， 日本已经在高速公路的两侧，在公路的隧道之内，设置了涂有二氧化钛的光催化板来防止汽车尾气，一旦汽车尾气遇到催化板上，二氧化钛就把汽车尾气可给催化，变成性另外一种无毒的东西。

荷叶它为什么出污泥而不染，它表面上水不沾，是因为它表面有很微小的纳米结构。自清洁材料， 这也是一个纳米材料很重要的应用， 比如说，这种材料涂在玻璃上、镜子上， 就不沾雾气，窗户玻璃经常脏， 擦窗户很难，涂上以后， 有土落上去，那么一下雨，或者拿水一冲它马上下来了，冲完以后玻璃上不留下一圈一圈水印，就不用再去擦去了，还有瓷砖、衣服，也是一样，就是说能够有自清洁效果， 具有自清洁的这种功能。另外纳米塑料也是这样， 塑料瓶可以装可乐，装雪碧，装矿泉水，但是塑料瓶不能装啤酒， 啤酒是用玻璃瓶装，很容易爆炸伤人， 运输也很不方便。

那为什么不能拿塑料瓶装呢，就是塑料瓶氧气透过率比较高，一般塑料瓶装啤酒以后，当天变质，马上就坏掉了，但是纳米的塑料瓶它可以有效隔绝氧气的透过率，它可以装啤酒， 现在据说美国已经有这种纳米的塑料瓶装啤酒，我们国家 已经做出了这种材料出口到日本去，现在正在合作，考虑把它也作为我们国家的装啤酒的塑料瓶。

所以在材料的发展上，要想做材料的目标，还是要做更轻，更强可设计的材料，使材料提高它的使用寿命，从而降低维修的费用，那么再一个就是以新的原理和新的结构，在纳米的层次上，来构筑特定性质的材料，或者自然界不存在的材料。