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1959年12月，物理学家理查德费曼(richard feynman)发表了题为“底部的充足空间”的演讲，他的主题是“微观层面上操纵和控制事物的问题”。在这次演讲中，费曼并不满足于在针上雕刻字母的技术(这在当时已经是非常前沿的技术了)。他问，“为什么我们不能把整部百科全书都写在针上？”

他给出了这个问题的答案：我们不是试图把字母做得更小来雕刻字符，而是操纵针的原子来形成字母，纳米技术正式提出。1990年，操纵原子“书写”的字母首次出现，共使用了35个英文字母“IBM”的原子，实现了费曼的想法。

自从纳米技术的想法出现以来，它就被定义为“明日世界”，数百部科幻小说都有描述。事实上，纳米技术的产业革命已经悄然兴起，在一些领域开始大显身手。那么，纳米技术的区别是什么，它将如何改变我们的世界？

什么是纳米技术？

它是纳米长度单位，但是这个单位非常小，只有十亿分之一米。我们很难感受到1纳米有多小。想象一下，一根头发有75000纳米，一条DNA双链差不多有2纳米宽。

所谓纳米技术，就是在可控的条件下改变原子的连接结构，创造出一种新的分子。纳米技术产生不同种类的纳米级材料(由纳米颗粒组成)，纳米颗粒的结构尺寸在1到100纳米之间。

20世纪初，人们开始用蒸发法制备金属及其氧化物的纳米颗粒。20世纪中期，人们探索用机械粉碎来细化物质颗粒。现在，制备纳米粒子的方法主要分为化学方法和物理方法。

物理方法一般是“自上而下”，即通过物理方法，将较大的物质破坏成纳米级，再将这些纳米级的小单元转化成合适的纳米颗粒。物理方法分为粉碎法和施工法，其中粉碎法主要采用研磨粉碎法；施工方法包括气体蒸发法、混合等离子体法等。

化学主要是一种“自下而上”的方法，即通过适当的化学反应(包括液相、气相和固相反应)，由分子和原子制备纳米颗粒。化学合成法包括气相反应法和液相反应法，其中常用的方法有溶胶-凝胶法、氧化还原法、气相分解法和气相合成法。

纳米粒子的非凡特性

宏技术以相对粗糙和近似的模式排列大块材料，以建造微芯片、跑车、橡木餐桌和摩天大楼。而纳米技术则可以操纵单个原子，从而将人类的科技提升到一个新的高度。

纳米粒子最重要的不是尺寸极小，而是物质的性质在纳米级别会有很大的不同。因为我们处理的是单个原子或分子而不是质量物质，所以量子效应是这里最重要的因素。对于宏观物质来说，无论形状大小，物质的性质都不会发生变化，但是对于纳米级物质来说，当面积体积比和相对大小发生变化时，物质的性质也会发生变化。

例如，纳米粒子通常具有意想不到的光学性质，因为纳米粒子可以限制其电子并产生量子效应。例如，金纳米颗粒在溶液中会呈现紫红色。纳米颗粒可以形成悬浮液，因为颗粒表面和溶剂之间的相互作用足够强，可以克服密度差异。如果是非纳米材料，这种相互作用通常会导致材料在液体中下沉或漂浮。电子在纳米粒子中的不均匀分布会导致磁性，磁性纳米粒子引起了不同学科研究者的兴趣。纳米粒子独特的力学性能也在许多重要领域得到了应用，包括弹性模量、硬度、应力应变、附着力和摩擦力等。

通过在分子水平上改变事物的大小和形状，科学家可以根据特定的目的定制纳米粒子的属性。比如“纳米线”的直径只有1 nm，因此电子在其宽度内的流动受到限制，可以精确控制纳米线的电导率。量子点的厚度为1个原子，直径为50个原子，直径可以调控。量子点由于其物理形状，可以将紫外线转化为特定频率的可见光，发出的光的频率会随着量子点的大小而变化。纳米管是由一层1原子厚的碳卷成的圆柱体。将圆管缠绕成不同的角度，达到不同的直径，可以改变其力学、电学、热学和光学性能。在目前发现的所有材料中，这种结构意味着这些管道的抗拉强度最高，比钢强100多倍。

纳米技术已经进入我们的日常生活。

现在，人类已经进入了一个人人都在使用纳米技术，人人都需要纳米技术的时代。许多早期科幻小说中描述的纳米技术已经实现，只是以我们不易察觉的方式实现。比如它是智能手机或者其他设备的组成材料，但是我们不知道这些是基于纳米技术的。纳米技术已经悄然渗透到我们生活的方方面面，成为我们日常生活的一部分。

如今，纳米技术的应用无处不在，从防晒霜、衣服、汽车、太阳镜到电脑和显示器，甚至在最日常的生活中。例如，防晒霜通常含有二氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)的纳米颗粒，这两种物质都是高度紫外线吸收剂。有些衣服还添加二氧化钛和氧化锌来抵抗紫外线，同时在衣服中添加二氧化硅纳米颗粒来防水，添加银纳米颗粒来抗菌。2016年，中国的研究人员也利用同样的原理制作了一种布料。这种布不是阻挡紫外线，而是吸收紫外线并将其转化为电能。同样，加州大学的研究人员发明了一种隐形布，它利用金纳米粒子来重新分布物体周围的光线，从而达到隐形的效果。

随着我们对纳米技术了解的越来越多，纳米技术将对我们的产品产生更大的影响。例如，我们正在拓宽纳米管的应用。像量子点一样，科学家们现在正在深入探索其在医学上的应用，不仅是在诊断和药物输送方面，还因为它们可以被用作“纳米海绵”。纳米管在人体内会很快自然排出，所以当用作纳米海绵时，会附着血液中的毒素，并将其带出体外。

同样，研究人员也在探索纳米管来清理漏油和净化水。纳米管与污染物结合，然后通过使用专门为其纳米结构定制的过滤器去除。未来纳米技术的发展趋势将包括纳米机器人、纳米传感器、癌症研究、基因治疗和医学、疏水材料、食品和农业等。

纳米技术的风险

纳米技术被广泛应用于我们的生活中，因此纳米技术的风险已经引起了我们的关注。一个问题是纳米粒子是否有毒。一些早期的研究证实，与更大的颗粒相比，相同材料的纳米颗粒确实是有毒的。——小鼠部分器官受到纳米粒子的严重影响，部分水生生物的后代在接触纳米粒子后急剧减少。如果纳米粒子对其他动物有影响，很可能对人体也有类似的影响。纳米粒子可以通过呼吸、摄入、皮肤吸收和药物注射进入人体。一旦它们进入人体，就可以在人体内自由活动。对于一些纳米粒子来说，血脑屏障根本不是屏障。

纳米技术理论涉及一个叫做自组装的过程，在这个过程中，分子受到刺激自发形成某种结构，而不是通过施加力、堆叠和键合来束缚分子。这让我们不得不考虑，如果自组装过程变得不可控，该怎么办。如果一个特定的碳结构继续无限地自我组装，将所有可用的碳(包括你)转化为无用的统一的物质块，会怎么样？

当然，对于以上两个问题，我们目前并不需要过于担心。因为在很大程度上，纳米技术就是在人为的控制下，重现自然界已经存在的一些元素。随着纳米技术的深入研究，我们对这个系统了解的越多，就越能学会更安全的做事。那些我们认为最危险的纳米粒子，未来可能会变成最常见的纳米粒子。

本文到此结束，希望对你有所帮助。

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