微小的学问伟大的科学（走进纳米技术<一>）

【美国《科学美国人》月刊9月号文章】题：小小的大科学（作者　加里·斯蒂克斯）
爱因斯坦以糖在水中扩散的实验数据计算出单个糖分子的体积，作为他博士论文的一部分。他的研究证明，每个分子的直径大约为一纳米。
尽管生物医学研究、癌症防治和建立导弹防御体系依然是科学研究的重点，纳米技术已经成为科学技术中最活跃的学科。该领域结合了与建造微型产品相关的所有知识。该学科不拘一格地借鉴了凝聚态物理学、工程学、分子生物学和大量的化学知识。曾自称是材料学家或有机化学家的研究人员变成了纳米技术学家。
纯粹的学院派可能更愿意形容自己是中尺度工程师。但是，“纳米”一词引发了争论。 
超越硅的性能
电子芯片集成电路体积的逐渐缩小引发了人们对纳米的大部分兴趣。具有大型研究实验室的计算机公司，例如，国际商用机器公司（IBM）和惠普公司，实际上都有纳米研究计划。一度普及的硅电子设备风光不再，也许在未来10年到25年中的某个时期，新型纳米技术电子设备很可能会取代它们。没有人知道，利用纳米管或其他某种新型材料生产电子设备是否会使芯片的性能不断提高，而成本不会相应增加。
即便分子级晶体管不会在奔腾XXV处理器中处理“0”或“1”，由纳米技术学家制成的电子设备可能会成为揭示最小型机器奥秘——生物学细胞——的设备。其实，在后硅时代的纳米计算机出现之前，生物纳米就在寻找真正的用途。由半导体材料制成数量相对较少的纳米标牌在探测细胞活动中是必需的，这与纳米计算机中数十亿或数万亿晶体管同时工作、发挥功能的情况相反。量子点公司已经开始利用半导体量子点作为生物实验、药物发现研究和诊断测试的标注，它还具有其他方面的应用。
在生物学领域之外，最早的一批产品涉及利用纳米粒子来提高基本材料的性能。例如，纳米态技术公司是该领域公开上市的为数不多的几家公司之一，该公司生产用于遮光剂的纳米级氧化锌粒子，由于微小粒子不散射可见光，因此，使通常为白色的霜剂变成了透明的。
美国政府的纳米技术研究不止于遮光剂。它认为，以纳米技术制成的材料可能有助于缩小太空飞船的体积、重量和能量需求，创立使多余副产品的产出量降到最低程度的绿色生产工序，构成以分子工艺生产的生物可降解杀虫剂的基础。该领域的范围如此广阔，一些纳米分科的基础研究仍然处于新兴阶段，因此，引起了人们对纳米技术实现宏伟技术目标能力的担忧，这些目标的实现可能需要20年的时间。
纳米梦想
任何先进研究本身都带有风险。但是，纳米技术却承担着特殊责任。由于人们将“纳米”一词同一批未来学家相联系，这些学者预计纳米是通向技术乌托邦的道路，因此纳米研究为赢得人们尊重的努力受到了影响。
由于该领域试图统一各应用学科，它必须显示出结合各种具有广泛差别的研究工作的好处。研究用于遮光剂的纳米粉末的科学家和工程师与那些进行DNA计算工作的人的兴趣一致吗？在某些情况下，这些学科交叉的梦想也许是能够实现的。最初为电子设备研制的半导体量子点如今用以探测细胞的生物活动，这便是此类学科交叉研究工作原则的力证。如果纳米结合在一起，事实上，它能够为新的工业革命奠定基础。但是，如果要成功，它需要摒弃的不仅是纳米机器人使冰冻僵尸复活的空话，还要摒弃可能使新的大规模融资偏离轨道的激烈争论。
图片：
原子力显微镜的顶端可以用来探测分子表面并对其进行操作，它是纳米技术革命的象征。