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核心提示：纳米技术是一个涵盖了众多研究领域的总称，这些领域的研究对象都用纳米来衡量。一纳米（nm）是一米的十亿分之一，即一毫米的百万分之一。在本文中，你将了解纳米机器是如何制造产品的，以及在未来数十年中纳米技术将会对不同的行业产生什么样的影响。

20世纪初叶，亨利·福特在密歇根州沿着鲁日河（Rouge River）一带约8.1平方公里的土地上建立了一家汽车制造厂。为了能更加高效地批量生产汽车，鲁日河厂区里安置了汽车制造的每个阶段所需的设备，包括高炉、轧钢厂和玻璃厂。超过140公里长的轨道和传送带使福特的汽车装配线不停地运转着。在那个“越大越好”的时代，鲁日河模式被推崇为最有效的生产方法。

如图中所示的纳米齿轮可能会取代目前的生产工艺。

对于那些在21世纪出生和长大的人来说，福特的装配厂简直大得出奇。在今后的50年中，机器会变得越来越小—小到可以将成千上万台这样的机器装到这句话结尾的句点里去。在几十年之内，我们将使用这些纳米机器在分子水平上生产消费品，将原子或分子逐个结合起来，以便制造出棒球、电话机和汽车。这就是纳米技术的目标。正如电视机、飞机和计算机使世界在上个世纪中发生革命性的变化一样，科学家们声称纳米技术将对下个世纪产生更加深远的影响。

纳米技术是一个涵盖了众多研究领域的总称，这些领域的研究对象都用纳米来衡量。一纳米（nm）是一米的十亿分之一，即一毫米的百万分之一。在本文中，你将了解纳米机器是如何制造产品的，以及在未来数十年中纳米技术将会对不同的行业产生什么样的影响。

原子是构成我们宇宙中一切物质的基本单位。你和你周围的所有物质都是由原子组成的。大自然从分子水平制造物质的技艺已经达到了精妙绝伦的程度。举例来说，我们的身体就是由数百万的活细胞按照某种特定方式装配而成的。细胞就是自然界的纳米机器。要以这么小的尺度构建物质，人类仍有很多东西需要学习。现在我们所购买的消费品都是通过将原子堆粗糙地垒在一起而得到的。试想一下，如果我们能够单独操纵物体中的每一个原子，又会如何呢？这正是纳米技术的基本思想。而且，许多科学家相信，只需几十年我们就可以实现这一目标。

美国航空航天局（NASA）艾姆斯研究中心供图宽度不超过一纳米的纳米齿轮可以用来构造物质装配器。物质装配器能将输入的原材料的原子排列起来以构建某种宏观结构。

纳米技术是一种结合了工程学和化学的交叉科学。原子和分子依靠它们互补的外形“锁”在一起，或者由于带有不同性质的电荷而相互吸引。和磁铁一样，带正电的原子会与带负电的原子结合。在纳米机器的作用下，无数这样的原子相互结合就可以构造出某种特定的产品。纳米技术的目标就是通过操纵单个原子并将它们按照某种模式排列，从而形成所需的结构。

生产纳米产品要经过下列三个步骤：

科学家必须能够操纵单个原子。这意味着他们需要发明一种能抓住单个原子并将其移动到所需位置的技术。1990年，IBM公司的研究人员证明了操纵单个原子是可能的。他们使用原子力显微仪器将35个氙原子摆放在一块镍晶体的表面上。这些被人为摆放的原子拼成了字母“IBM”。你可以访问此页面查看这个纳米标志。下一步是要开发一种称为装配器的纳米机器，人们可以对它进行编程来任意操纵原子和分子。如果只使用单个装配器逐一操纵原子的话，那么要生产任何一种材料都要经过成千上万年的时间。因此，必须使用数万亿个装配器，才能在可行的时间范围内完成产品的制造。为了产生足够的装配器来制造消费品，人们需要先对一种称为复制器的纳米机器进行编程，使它制造更多的装配器。

即使是数万亿个装配器和复制器加在一起，也装不满一立方毫米的空间，而且我们用肉眼仍然看不到。装配器和复制器一起工作，像人的双手一样自动地制造产品，并最终取代所有传统劳动方式。这将大大降低生产成本，从而使消费品变得更加丰富、便宜和耐用。在下一部分中，你将了解纳米技术将如何影响社会生活的各个方面（包括医药和计算机等等）。

2000年1月，美国总统比尔·克林顿要求增加22700万美元的政府投资用于纳米技术的研发，其中包括一项称为国家纳米技术计划（NNI）的重大计划。此项计划几乎在美国2000年纳米技术预算投资的基础上翻了一番，使2001年的纳米技术国家预算总投资达到49700万美元。在一份书面声明中，白宫官员称：“纳米技术已成为新的科技前沿，其潜在影响不容忽视。”

在新的纳米技术经费中，大约70%将被用于美国的大学科研项目，这将有助于满足那些兼具纳米级科学知识和工程技能的工作人员的需要。该计划还将资助一些政府机构的研究项目，这些机构包括美国的国家科学基金会、国防部、能源部、国立卫生研究院、国家航空航天局和国家标准与技术研究所。许多研究工作要花超过20年的时间才能完成，但是研究过程本身可能引发一场新的产业革命。纳米技术很可能改变包括医药、计算机和汽车在内的几乎所有产品的设计和制造方式。纳米技术在今后的5至15年内才能实现，而且我们不会立刻觉察到周围世界发生巨大的变化。但是，我们可以对纳米技术的潜在影响做一下展望：

纳米机器将首先生产出强度更高的纤维。最终，我们将能够复制任何东西，包括钻石、水和食物。食物可以用机器生产出来供饥饿的人食用，饥荒将不复存在。 在计算机工业中，减小硅微处理器上的晶体管大小的能力会很快达到极限。人们将需要使用纳米技术来生产新一代的计算机部件。分子计算机可以用方糖大小的存储设备存储数万亿字节的信息。 纳米技术的最大的受益者可能是医疗行业。病人将服用一种含有纳米机器人的液体，这些被编程的纳米机器人专门攻击癌细胞和病毒并重建其分子结构，使它们变得无害。甚至有推测认为，纳米机器人能够减缓或者扭转人的衰老过程，使人的预期寿命大大增长。人们还可以对纳米机器人进行编程，以便完成精细的手术—这种纳米外科医生可以在比最锋利的手术刀精准一千倍的水平上工作。通过在如此之小的尺度上工作，纳米机器人在进行手术时不会留下常规手术难以避免的疤痕。此外，纳米机器人还可以改变人的外貌。人们可以对它们进行编程来实施整容外科手术，重新排列人身上的原子来改变耳朵和鼻子的形状、眼睛的颜色或人们希望改变的其他任何身体特征。 纳米技术还可能对环境产生积极的影响。例如，人们可以对空中纳米机器人进行编程以重建正在变薄的臭氧层。通过纳米技术，可以自动消除水源的污染物，还可以立刻清理干净泄漏的石油。而且，使用自下而上的纳米技术制造工艺来制造材料，将比常规的制造工艺产生更少的污染。随着纳米技术的普及，我们对不可再生资源的依赖也会减少。许多资源可以使用纳米机器来合成。伐木、采煤和石油钻探可能不再需要，因为使用纳米机器就可以合成资源。

纳米技术的前景听起来真奇妙，不是吗？甚至还有些难以置信？但研究人员说，我们在下一个世纪内就可以将它们变成现实。如果纳米技术真的实现了，它就可能成为人类历史上最伟大的科学成就，并彻底改变我们的生活的方方面面。

原题：纳米技术揭秘