創造無限：神奇的納米技術與原子技術

有人說:「假若給我一根足夠短的槓桿,我就能夠移動單個原子。」納米和原子技術就是科學家找到的「一根足夠短的槓桿」。

納米是什麼?納米其實是一個度量單位,1納米等於10億分之一米,或10埃,但現代高科技賦予納米技術的含義又不僅僅是度量單位。納米技術是研究物質在0.1納米至100納米,即1埃到1000埃之間的世界裡的一門高新技術。

在納米那麼大小的世界裡,我們會看到什麼呢?單個的原子,氫原子的直徑在1埃左右,碳60的原子直徑為7埃;大腸桿菌的鞭毛直徑約30納米,厚度約50納米……。

在納米那麼大小的世界裡,物質會出現哪些質的飛躍呢?物質到了納米級後,物理、化學性質便會發生根本性的變化,如導電性能良好的銅在納米級就不導電了,而絕緣的二氧化硅在納米級就開始導電了;金的熔點通常為1064攝氏度,而2納米細的金粉熔點降到330攝氏度左右;二氧化硅陶瓷在通常情況下是很脆的,但當二氧化硅陶瓷顆粒縮小到納米級時,脆性的陶瓷竟然具有了韌性。

物質在納米世界裡的神奇變化使科學家們產生了很大興趣,決心要利用納米世界的物質來為人類服務。首先,他們想到了製造納米材料,設法使物質細化到納米級,製造出來的納米材料性質特殊,用途極大。他們將納米材料加入飛機中,用以吸收雷達波,於是,隱形飛機問世了。將鎳或銅鋅化合物加工成納米顆粒,可以代替昂貴的鉑或鈀作催化劑。在高分子塑料材料中加入納米材料製成的刀具,比鑽石刀具還硬。將電腦晶元和光碟,加工成納米級,其運算速度和記錄密度高於常態的各個數量級。

更為有意義的是,納米技術是在掃描隧道顯微鏡發明後出現的。隨著掃描隧道顯微鏡的面世,人們能夠直接觀察到原子。藉助掃描隧道顯微鏡,能在納米級藉助原子探針進行單個原子操作。1990年,美國阿爾登研究所率先利用掃描隧道顯微鏡的探針,讓探針攜帶氙原子,移到指定地方放下,拼成了用35個氙原子排成的三個字母:IBM,首開人類操作原子的先河。

人類能夠自由地操作原子了,這可是件了不得的大事。我們知道,人類所在的地球乃至整個宇宙,只不過是100多種原子的不同組合而已。人能夠像「上帝造物」一樣,自由組合各種原子,能夠創造出何等樣的奇蹟,窮盡你的想像也不會過分。

我們能夠用原子探針將原子按人類的願望重新排列組合,創造出大自然中不存在的新物質;把沙子的原子重新排列,加人一點磷,可以製成電腦的微處理器;操縱水、空氣和塵埃的原子,製造土豆和牛排;操縱原子或植入新原子,製造出新的智能生物,或把人類自身變成「超人」……。

納米技術和相關的原子技術,正在創造奇蹟。1991年,美國阿爾馬登研究所在操作氙原子的基礎上,於1991年開發出第1個原子開關元件。日本日立中央研究所也開發出能夠控制單個電子移動的「單個電子晶體管」。利用原子開關和電子開關來儲存信息,像現在磁碟大小的存儲器,便足以把全人類迄今為止所積累的全部知識都放進去。

1993年,日本開始執行耗資250億日元的「原子技術」計劃,開發極限電子元件,建立用「原子攝子」對一個個原子和分子進行觀察和加工的技術。該計劃預計2001年完成。目前,日本已開發出10納米大小的存儲信息的點,記錄信息的密度比常法高出3000倍。日本還研製成功光子掃描隧道顯微鏡,是一種能自地擺弄原-了的高效「原子攝子」。

「原子技術」計劃完成以後,人便能像「上帝」一樣,隨意造物了。這為造福人類增加了一個高技術手段,也為人類製造出了一個可能毀滅自身的超級炸彈。有人把納米技術及相關的原子技術視為能毀滅人類的三大技術之一,但是。我們相信,人類有力量控制各種高新技術,使之向有利於人類生存和發展的方向發展。

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