1959年12月，物理學家理查德·費曼發表了名為“底部充足的空間”的演講，他的主題是“在微小等級操縱和控制事物的問題”。在這次演講中，費曼不滿足于在針頭上刻字母的技術（這在當時已經是非常前沿的技術了），他問：“我們為什麼不能把整本的百科全書寫在針頭上？”

他給出了解決這個問題的答案：我們并不是盡量将字母變小去刻字，而是操縱針頭的原子本身去形成字母，納米技術被正式提出。1990年，首次出現了操縱原子“寫出”的字母，一共用了35個原子的英文字母“IBM”，實現了費曼的設想。

納米技術的設想出現以來，一直被定義為“明天的世界”，已經有上百部科幻小說描述過它。但其實，納米技術的工業革命已經悄悄興起，在一些領域已經開始大顯身手了。那麼，納米技術究竟有何不同，它将如何改變我們的世界？

什麼是納米技術？

納米是長度單位，但是這個單位非常的小，隻有一米的十億分之一。我們很難感受到1納米到底有多小，想象一下，一根頭發是75000納米，一條DNA雙鍊差不多是2納米寬。

所謂納米技術，就是在可控制的條件下，改變原子的連接結構以創造一種新的分子。納米技術生産不同種類的納米級材料（由納米粒子組成），納米粒子結構尺寸在1～100納米之間。

20世紀初人們已開始用蒸發法制備金屬及其氧化物的納米粒子。20世紀中期人們探索機械粉碎法使物質粒子細化，現在制備納米粒子的方法主要分為化學方法和物理方法兩大類。

物理方法一般是“自上而下”的，即通過物理的方法将比較大的物質破壞成納米級，再将這些納米級的小單元轉化成适宜的納米粒子。物理法分為粉碎法和構築法，其中，粉碎法主要是采用研磨、壓碎等方式；構築法包括氣體蒸發法，混合等離子體法等。

化學法主要是“自下而上”的方法，即通過适當的化學反應（包括液相、氣相和固相反應），從分子、原子出發制備納米顆粒物質。化學合成法包括氣相反應法和液相反應法，其中比較常用的方法有：溶膠凝膠法、氧化還原法、氣相分解法、氣相合成法等。

納米粒子不同凡響的特性

宏觀技術将大的物質塊以相對粗糙和近似的模式排列以建造微芯片、運動汽車、橡木餐桌和摩天大樓。而納米技術則能夠操縱單個原子，使人類技術提升到新的層面。

納米粒子最重要的不是它的尺寸特别小，而是在納米級下，物質的性質會有很大的不同。因為我們面對的是單個的原子或分子而不是成團的物質，在這裡，量子效應成了最重要的影響因素。對于宏觀物質來說，不管形狀、大小如何，物質的性質不會改變，但是對于納米級物質來說，面積體積比、相對尺寸改變，物質的性質也會改變。

舉個例子，納米粒子通常會有意想不到的光學性質，因為納米粒子可以限制它們的電子并産生量子效應，比如黃金的納米粒子在溶液中就會呈現紫紅色。納米粒子可以形成懸浮液，這是因為顆粒表面與溶劑的相互作用強到足以克服密度差異；如果是非納米材料，這種相互作用通常會導緻材料下沉或漂在液體中。納米粒子中不均勻的電子分布會導緻磁性，磁性納米粒子引起了不同學科研究人員的興趣。納米粒子獨特的機械性也在許多重要領域得到了應用，這些機械性能包括彈性模量、硬度、應力和應變、粘附力和摩擦力等。

通過在分子水平上改變事物的大小和形狀，科學家們能夠依據特定目的來定制納米粒子的性質。例如，“納米線”的直徑僅為1納米，因此限制了電子在其寬度上的流動，納米線的電導率可以被精确地控制。“量子點”的厚度為1原子，直徑為50原子，直徑的大小可做調整控制。因為它的物理形狀，量子點可将紫外線轉化成特定頻率的可見光，并且發出光的頻率會随着量子點的尺寸改變而變化。納米管是由一層1原子厚的碳卷成的一個圓柱體。不同的角度卷圓管，達到不同的直徑，可以改變其機械、電氣、熱學和光學性質。在目前發現的所有材料中，這種結構意味着這些管材具有最高的抗拉強度，比鋼材強了100多倍。

納米技術已經進入日常生活

現在人類已經進入一個人人都使用、需要納米技術的時代。許多早期科幻小說中所描述的納米技術已經實現，隻不過是以我們不易察覺的方式，比如它是智能手機或者其他各種設備的組件材料，但是我們并不知道這些是建立在納米技術上的。納米技術已經悄然滲透到了我們生活的各個方面，成為我們日常生活中的一部分。

如今，從防曬霜、衣服、汽車、太陽鏡到電腦和顯示屏，納米技術的應用無處不在，哪怕是在最日常的生活中。比如，防曬霜通常含有二氧化钛（TiO2）和氧化鋅（ZnO）的納米顆粒，兩者都是高度紫外線吸收劑。有些衣服中也添加二氧化钛和氧化鋅來抵禦紫外線，同時在衣服中添加二氧化矽納米粒子用于防水，銀納米粒子用于抗菌。2016年，中國研究者還利用相同的原理制成了一種布，這種布并不是阻斷紫外線，而是吸收紫外線并将它轉化為電能。同樣地，加州大學的研究者發明了一種隐形的布，這種布使用黃金納米粒子來使物體周圍的光重新分布，達到隐形的效果。

随着我們對納米工程更加深入了解，納米技術将對我們生産的東西有更多的影響。例如，我們正在拓寬納米管的應用。納米管和量子點一樣，目前科學家正在深入探索它在醫學方面的應用，不僅僅是在診斷和藥物輸送方面，而且還因為它們可以用作“納米海綿”。納米管在人體内會被很快地自然排出，因此，當用作納米海綿時，它會附着血液中的毒素，将毒素帶出體外。

類似地，研究人員也在探索納米管清理溢油和淨化水，納米管與污染物結合，然後使用專門針對其納米結構定制的過濾器進行去除。納米技術未來的發展趨勢将會包括：納米機器人、納米傳感器、癌症研究、遺傳療法和醫學、疏水材料、食品和農業等。

納米技術的風險

納米技術在我們的生活中有着廣泛的應用，因此關于納米技術的風險更加引起了我們的重視。問題之一是納米粒子是否有毒，早期的一些研究已經證實了同一材料的納米粒子比起更大的粒子确實存在一定的毒性——小鼠的某些器官受到納米粒子的嚴重影響，某些水生生物接觸到納米粒子後，其後代驟減。如果納米粒子對其他的動物有影響，那麼它對人體也很可能有相似的影響。納米粒子可以通過呼吸、攝入、皮膚吸收和藥物注射的方式進入人體，一旦它們進入人體，它們就可以在人體内自由的轉移，血腦屏障對一些納米粒子來說，根本不是屏障。

納米技術理論涉及一種稱為自組裝的過程，在這種過程中，分子被刺激，從而自發地形成某種結構，而不是通過強加力、堆疊、粘合使分子結合。這使我們不得不考慮如果自組裝過程變得不可控制了，該怎麼辦？如果一個特定的碳結構繼續無限地進行自組裝，将所有可用的碳（包括你）轉換成沒有用且統一的物質塊怎麼辦？

當然，對于以上的兩點問題，我們目前并不需要太過擔心。因為很大程度上，納米技術是在人為可控制的情況下，重新生産自然界已經存在的一些元素。随着對納米技術的深入研究，我們越了解這個系統，就越能學會更加安全地做事情，那些我們認為最危險的納米粒子在未來可能變成最普通的納米粒子。