走近纳米材料　(张泽、秦禄昌)-第2部分

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上，或者朝下，这样我们可以把朝上的电子和朝下电子分开，这样来使整个的信息产业就变了一个样子，你过去只能利用电荷，我现在还可以利用自旋，所以说包括现在计算机的硬盘，这个秦博士过去在IBM就做过这个事情，它可以把它的存储的密度大大的提高，包括我们现在核心的部分，就是存储器，它的运算速度，存储密度大大提高。

　　秦博士刚才张院士讲了纳米技术在信息技术方面的重要应用，我们知道信息技术上有一个很著名的摩尔定律，就是尺寸越来越小，价钱越来越便宜，这里边有一个问题，我们现在的硅芯片，只能集成几千万个器件，如果换到纳米技术的话，可以几十亿个，这样的话，使得我们信息技术瓶颈问题就得到解决，可能随着纳米技术推广，我们现在讲的量子计算机，等等新型的计算机就可能变成现实，您认为这一天会到来吗？

　　我认为这一天肯定会到来，只是时间问题，但是，不能过于乐观，因为即时你看集成电路也好，其中里面的晶体管是其中的一个部分，并不是全部，现在大家更注意在晶体管的尺寸上，但实际上很多比如说封装，你要外部包装，如果我们看计算机的话，有人讲我现在的计算机如果用纳米技术的话，体积可以小一百万倍，但实际上我们计算机主要尺寸现在不在于晶体管的尺寸，而在于计算机里的小风扇，那个风扇因为它要散热，所以那是占体积最大的部分，而不是晶体管，晶体管已经小到肉眼看不到了，所以就说还有很多外围的东西，所有的相配的技术问题解决之后，才可能实现大家想象中的完美无缺的，所以很小的东西。

　　刚才我们讨论了纳米技术的信息技术上的应用，现在还有个重要应用在芯材料上的应用，比如咱们国家科学家研制出纳米铜，就非常好，这是沈阳技术所，我们二位都毕业于那儿，他们做这个工作是很有意义的，从科学上也很有意义的。

　　芯材料呢，我们现在看我们周围的一切，这个演播厅里一切都是材料做成的，建筑材料，金属材料，有机材料，无机材料等等，这些材料怎么让它发挥一些新的性质，这是大家所追求的，譬如说陶瓷的东西，掉地下它就摔碎了，如何使陶瓷具有一定延展性，刚才提出道路的铜，铜过去按照正常的尺寸，制备出来的材料不具有这个性能，把它每一个晶粒，每一个小的颗粒变成纳米尺寸之后，它这种新的性能就出来了，这种新的性能应该是大家所追求的，过去你想加工不容易，有了这种形式的材料它加工非常容易，像擀面条一样，实际上它们那个东西是用擀面条机擀出来的，做意大利面条的压面条机，压出来的，然后把纳米铜材料放在里边，一个块状的东西压成，像压面条一样，压出来，它最薄能压到什么程度，这个具体的数字我忘记了，数量级的概念，一二个数量级的概念，超出了过去所知道的理论极限，这是完全新的一个东西，类似这样的事情应该说在很多材料都有，比如我刚才讲到陶瓷，我们现在做的陶瓷是比较硬的，那么做到纳米之后，它可以有很好的延展性，所谓延展性就是类似很柔软，很柔软就像个橡皮一样，我们做陶瓷杯往下一摔能奔起来，你像我们现在汽车，汽车很核心的部分，发动机，发动机里边的气缸，为什么我们行驶十万公里，就进行大修，这个很多东西都不行，包括活塞等等，那么都跟它这个材料有关系，如果你使的这个材料，经过了十万公里运行之后，它毫无损伤，那么这个材料是我们大家追求的，而这个材料通过纳米加工技术可以实现，就表面上我们叫做表面加工的技术，使它表面的结构耐磨，而里边有很好的强度，就实现这两者的要求，纳米技术在芯材料领域非常广泛，将来给我们生活带来的变化也会非常大的，刚才我们两个讨论了关于纳米技术在芯材料领域的应用，而且我们刚才还讨论了在信息技术的应用，我们现在关注一下现在最热门的生命科学，它在生命科学中有没有应用呢？

　　如果从纳米技术本身来讲，如果我们按它的定义，是在原子或者分子水平上操纵原子，那么所有的生物系统本身就是最完美的纳米技术，因为它们通过自然界，自然规律它们在原子分子水平上自己结合在一起，我相信人们实际最后想象最完美的纳米技术也莫过于能够自己来控制这个过程，来操纵这个过程，这是另外一个原因，有一些社会学家，是反对纳米技术，他们认为如果纳米技术能做到想象中的那样完美无缺的话，他们可以在分子原子水平上任意操纵所有的结构，包括人类的生命，那么是一件对社会现有道德的一个极大冲击，但是我相信这种看法并不是很科学的。

　　我记得国外有一个媒体曾经报道一些科学家他们大声呼吁，我们成了上帝了，我们自己能从分子原子角度，我直接传出一个人来，这还得了，您认为这有可能吗。

　　在现在可以理解的基础上我认为是不可能的，因为其中有两个很基本的问题，一个问题就说如果我们看一下任意和一个分子无论多少的分子，里边有多少个原子，那么你可以想象有成千上万几亿几十亿几百亿，那么同时我们从另一个角度讲，看一看我们假如能做到操纵原子分子的话，我们在每个单元上所花的时间上来看的话，就会发现这个时间恐怕比宇宙的生命都会长，那么自然你所有时间实在是不够做任何类似的事。

　　还有很基本的问题，我们如果想要操纵单个原子或者分子，如果做到很准确的话，你就要需要一个很精确的工具，那么有些时候，这个是很矛盾的，就比如说你用手指你拿起黄豆粒可以做的很准，但是如果说用你的手指比如把空气中的粉尘抓下来恐怕还是很难的一件事，那么同样对纳米技术来讲，慢慢慢慢有可能会遇到类似的问题，使得最后还是要，或者是无法解决，或者是需要很长的时间去解决。

　　也就是说尽管从表面来看，我直接移动原子分子能传出一个人来，但是从实际操作讲，它并不可行，需要很长的时间，而且来讲，可能在某些程度上受到技术极限的限制。

　　就像龟兔赛跑一样，在有限的时间内，恐怕兔子永远追不上乌龟。

　　秦博士刚才我们讨论了一下纳米技术在生命科学的应用，很重要的咱们生命科学一个很重要的一个，生命医学科学，在好多科幻小说里边，有这么个描写，你吃一个药片进去，药片里有大量的纳米机器人，帮你在身体血管里边清除垃圾，缝合伤口，而且有时候你如果说疾病的话，就把那疾病信号发射到体外，让你的医生知道，那张院士您认为这一天会到来吗。

　　我想人类社会进步总是在幻想和追求中发展的，就说从延长寿命健康的生活，这是大家共同追求的目标，那么实际上现在通过新的技术的发展，已经使人类的寿命健康程度大大提高了，那么人们期盼着，有类似像刚才讲的利用纳米材料，形成有人叫它纳米导弹，那里有个癌细胞它自己能够识别出来，然后这颗导弹自动导航到那里去杀伤癌细胞，这是一个幻想，但是这种幻想实际是有它一定依据的，因为纳米材料它确实从理论上讲有一些鉴别能力，譬如跟那一类原子比较亲和，而且它可以自动识别出来，这是完全有科学的基本规律决定的，那么人们利用好这种规律，去实现让它现代一些医疗性的药物性的原子，或者是分子，原子不行，还是要分子，这样的话可能会实现某一些治疗，包括人体，我们现在很多人体关节受伤，需要换骨，尤其一些老年人，这个事情现在可能了，陶瓷你做到这种材料，它本身人的骨骼实际上是很好的纳米材料，在不同尺度上该硬的地方硬该软的地方它软，这些性能都实现，如何按照生物自身的水平去仿制，这完全可以实现。

　　我们在讨论纳米技术应用的时候，还应该重视方面，就是它在国防军事上，曾经我看了一个科幻小说，它造了一大批纳米级的机器人战士，往对方的国家一洒它就开始破坏，您觉得可能吗，秦博士。

　　我相信一模一样的事很难，但是显然技术的进步在军事上会有很大的应用，我相信世界各个国家都确实在上面很大的投资，比如最近美国陆军部他们投资大概五千万美元，在美国马什理功学院他们建立一个所谓纳米战士计划，但是这纳米战士计划并不是纳米孙悟空的小猴子到处跑，比如说现在的士兵好像是他们公开的数据说，现在每个士兵在战斗中他们平均负荷大概是150磅，也就是70公斤左右，他们希望通过技术改进，材料上的改进，那么把平均每个士兵的负荷减到一半，甚至更少，同时比如说可以做一些具有能量储存的特殊材料，那么放在鞋底，现在比如说你穿皮鞋跳高，可能就不如穿回力鞋跳的高一点，他们想象如果能造出更好的技术，比如说轻轻一弹可以跳个一米两米，也许有可能，这只是简单的，幻想的例子，我相信还有其他类似的东西。

　　刚才我们两位家介绍了纳米技术的概念以及它的应用范围，我不知道观众朋友在听完这两位专家的介绍之后，有什么新的收获，咱们还是请这位观众朋友您回答一下。

　　听了这么长时间，我觉得我比必修课还紧张，还认真，然后按照秦博士的话，给它下个定义，基于现实的科学幻想，可以这么说吧，纳米技术，然后按照我自己的理解，我认为在物质的微观里面，对物质里面的一些微粒进行重新的排列，然后使得实现我们需要它的一些特性，不管是物理上面还是化学上面，我这么说对不对。

　　那您能不能再进一步设想一下，比如说您就是一位纳米技术专家，您来设计一下纳米技术的具体应用，您设计一下。

　　譬如刚才说的防弹衣，我穿这么少一点，都可以达到防弹的效果。谢谢。

　　我们下面再请一位观众朋友来假设一下自己是个纳米技术专家，自己可以设计出那些纳米技术的具体的应用。

　　就是他刚才说不是可以攻克一些疾病，可不可以把那种纳米技术应用进去，给人体再增加一层免疫系统，就是预防疾病，不要得，譬如说那种细菌或者病毒侵入人体的时候，在它侵入的时候就把它消灭掉，不要让它造成危害。

　　新的纳米技术可否把那种就是说看似一个手提箱，里面是一些材料，然后因为现在纳米技术可以把分子原子，可以把它做的很小，实际上就是一种折叠吧，比如说手提箱操作一按的话，它就变成一辆汽车，一座房子，这类的，因为表面看上去它是一个普通材料，实际上它里面有很多机械结构，你是肉眼分辨不出来的，我就想，纳米技术如果发展到一定程度的话，应该把这个想法变成现实。

　　好谢谢大家。刚才我们的观众朋友，他们的设想非常具有创新性，能不能就他们的问题和设想进行一下评论。

　　我想呢，设想都非常好，这些问题我想回答会留给我们在座的各位，在以后的工作重，学习中呢，逐步警觉这个问题，我想说的是另外一件事情，通过这些问题我想到两件事，一件事就是纳米科学技术是整个科学技术领域里面的很小的一个分支，或