假如给你一根1米长的绳子,它的 1/1000 就是1毫米,这大约是一张银行卡的厚度,银行卡厚度的 1/1000 是1微米,空气中的污染物PM2.5就是直径小于2.5微米的颗粒,已经小到肉眼不可见。那 么,再把1微米缩小至 1/1000就是1纳米。在这个涓埃之微的尺度下研究物质的科技就是纳米科技。
纳米科技指在原子、分子或分子团簇尺度操纵物质的科学技术。原子的半径大约是 0.1 纳米。纳米科技的研究内容从科学界到工业界涉及相当之广,主要包括:纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。
对于宏观物质,当研究尺度缩小到纳米尺度(0.1 ~ 100 纳米) 时,性质会和它们在宏观时有天壤之别。例如,不透明的物质会变成透明的(铜);惰性的物质可以变成催化剂(铂);稳定的物质变得易燃(铝);半导体变成了导体(硅)等。这些性质来自于物质在纳米尺度下所表现出的量子尺寸效应和表面效应。因此,当物质的体系缩小到纳米尺度时,即使宏观尺度下很普通的材料也会出现新的奇异性质。
不但纳米科学涉及多学科交叉领域,纳米技术付诸实际应用的领域同样不胜枚举,包括材料、能源、信息、制造业、生物及医药、化学及环境监测、农业等。纳米产品已经悄然走入了我们的日 常生活,并将在未来成为重要产业领域。
当今,世界各国纷纷制订相关战略或计划,抢占纳米技术战略高地。美国将纳米计划视为下一次工业革命的核心,批准了“国 家纳米科技基础结构网络计划”。欧盟议会向欧洲地区与国际社会发表一系列有关纳米科技的专案计划,宣示欧洲对于提高纳米科技竞争力的决心。日本也设立了纳米材料研究中心,想在纳米科技大发展的背景下分一杯羹。中国同样不甘落后,成立了国家纳米科学中心,将纳米科技列为国家重点基础研究发展计划(“973 计划”), 对相关产业进行大力扶持,剑指纳米科技或纳米产业的世界之巅。