永遠站在時代最前端的"納米加州"

引言：利用納米技術製造的"蒼蠅轟炸機"，可在空中飛行、地面爬行或跳躍前進，裝上微型高能炸藥戰鬥部，其威力足以炸毀敵方火炮、坦克、飛機、指揮部和彈藥庫。"螞蟻士兵"是納米級機器人，背上馱有一臺微型太陽能動力裝置，腹中裝有微型探測裝置和自主式導航裝置，可以潛入建築物內竊聽或窺探敵情，通過通信系統將信息發送到控制中心。這就是未來戰爭的精銳特種兵：微型軍。

主文：每次技術上取得的重大突破之後總會引發新的產業革命，迎來一個經濟高速發展的時期。蒸汽機的出現、電的應用、微電子技術的突破以及網際網路經濟橫空出世都是如此。前加州大學柏克萊分校校長美國工程科學院院士田長霖曾說："美國經濟在20世紀取得驚人的高速發展，是以創新科技為主導、帶動相關企業技術革新獲得的。新的世紀經濟的快速成長仍然有賴創新科技的高速發展，並將集中在信息科學、生命科學、納米技術等領域。網際網路將日益進入家庭，極大地改變人們的日常生活。生命科學將可能產生革命性突破。納米技術將得到廣泛應用，機械越來越微小，功能越來越強大。"田長霖是老灣區，所以筆者很懷疑他在這裡說的其實是加州或矽谷的過去和未來。

矽谷每10年就要換一次血，舊產業淘汰，新產業冒出：1950年代的主流產業是國防，1960年代是半導體，1970年代是小型計算機，1980年是軟體和網路設備，1990年代是網際網路和無線通訊，2000年代是房地產（失落的10年），2010年代是什麼呢？田長霖認為新一輪的技術浪潮寵兒會是納米技術。納米技術在加州已顯露頭角，呈現出無限生機。美國《微時代》雜誌的一項調查報告表示，矽谷納米技術研發在美國排名第一，南加州地區名列第二。加州政府推動成立了美國加州納米研究院（California NanoSystems Institute，CNSI)。CNSI以加州大學洛杉磯分校，聖芭芭拉分校，柏克萊分校為技術支撐，緊密地將研究界、產業界和投資界聯繫到一起，促進了技術研究、成果轉化和產業投資的協調發展。

據美國國家科學基金會的預測，到2015年，全球納米技術和服務市場的規模將達到1萬億美元。美國政府對未來技術的調研結論是：集成電路的發現創造了"硅時代"和"信息時代"，而納米技術對社會的衝擊將遠比硅集成電路大得多，因為它不僅在電子學方面，還可以用到其他很多方面，將在二十一世紀推動產業革命。納米技術是信息技術和生物技術的共同基礎，將給眾多領域如計算機、激光、生物工程等帶來新的重大進展，在經濟、軍事、醫療上具有劃時代的意義。

美日歐要想在二十一世紀搶佔高新技術革命的制高點，就必須突破納米技術這一難關，誰能首先突破，誰才可以搶佔先機，並最終贏得廣泛領域的優勢。目前，美國在納米技術領域尚未佔據絕對領先的地位。日本和歐洲對納米技術研究的投入和水平與美國旗鼓相當。可以說，美、日、歐都是世界領先者，但在不同的研究領域各顯優勢。美國在合成、化學品和生物方面佔優，而在納米器件、納米儀器的生產，超精密工程、陶瓷和其他結構材料方面落後於其他國家。日本則在納米器件和匯合的納米結構方面佔優。歐洲在納米分散劑、塗層和新型儀器方面佔優。

愛因斯坦曾預言："未來科學的發展無非是繼續向宏觀世界和微觀世界進軍"。納米技術就是人類向微觀邁進的又一步，使人類能在原子和分子水平上操縱物質。"納米"是英文nano的譯名，是一種長度單位，原稱毫微米（10億分之一米），約相當於45個原子串起來那麼長。假設一根頭髮的直徑為0.05毫米，把它徑向平均剖成5萬根，每根的厚度即約為1納米。納米技術就是研究結構尺寸在0.1至100納米（有些資料為1至100納米）範圍內材料的性質和應用。納米技術的三大關鍵是：納米材料，超精度納米加工方法，和納米機電系統。

納米技術的靈感，來自於諾貝爾獎獲得者Richard Feyneman於1959年在美國加州理工學院召開的美國物理學會年會上的演講-《在底部還有很大空間》。他預言：如果人們可以在更小尺度上製備並控製材料的性質，將會打開一個嶄新的世界。但納米技術的真實開創始於掃瞄隧道顯微鏡（scanning tunneling microscope，STM）的發明。1981年，IBM公司瑞士蘇黎世研究所的兩位科學家Gerd Binnig和Heinrich Rohrer發明瞭基於量子的隧道效應原理的新型超高解析度掃瞄隧道顯微鏡。它能以原子級的空間尺度觀察宏觀物質表面上的原子和分子的幾何形狀和狀態分布；確定物體局部區域的光、電、磁、熱和機械特性；實時測量物體表面的三維空間形貌；在物體表面刻劃納米級的超細微的線條；搬運一個個的原子和分子。掃瞄隧道顯微鏡實現了人類長久以來孜孜以求的直接觀察和操縱原子和分子的願望，這項發明因此榮獲了1986年的諾貝爾物理學獎。掃瞄隧道顯微鏡在納米科技中佔有重要的地位，以其為分析和加工手段所做的工作佔一半以上。

納米技術在軍事，微電子，材料等方面都有廣闊的應用。但納米技術的實用價值將首先體現在生物醫學領域。隨著納米技術在醫學應用領域展現出來的誘人前景，美國越來越多的研究經費也正向這一領域湧入。目前納米生物醫學研究熱點與進展主要體現在：利用納米技術加速傳統新藥開發進程，在細胞水平上進行藥物活性分子篩選，以縮短新藥開發週期；在醫學檢測方面，利用納米技術對血樣與尿樣進行分析；納米顆粒"靶向性"藥物研究；利用納米技術研究針對疑難病和傳染病進行治療；作為基礎科研技術工具，對大批量的基因或蛋白質進行分析。

就在人們逐漸認識納米科學技術的優點和其潛在的巨大市場的同時，一個新的科學問題暨社會問題--納米生物效應與安全性，引起了科學界和各國政府的高度重視。納米毒理學，研究納米物質對人體健康、生存環境和社會安全等的潛在負面影響。2004年《科學》雜誌報導美國將把納米計畫NNI的總預算的11%投入納米健康與環境的研究。美國國家環保局宣布，美國國家環保局、國立衛生研究院開始實施"國家毒物學計畫"，美國職業安全和保健局、美國食品與藥物管理局也開始支持研究納米材料對環境和人可能造成影響的研究，比如對肺和皮膚影響的研究等。在2005年美國化學會春季年會上，已經將納米生物效應與納米毒理學作為新的研究領域。

(文章僅代表作者個人立場和觀點)