纳米这么“小”，到底能干啥？本文转自：光明网纳米是非常

本文转自：光明网
纳米是非常小的长度单位，只有“十亿分之一米” ，相当于人类头发丝直径的万分之一。日常生活中的很多物品、商品早就带上了“纳米”二字。不过，从“纳米能量杯”到“纳米内裤” ，从手机的7nm芯片到科幻电影中的“纳米战甲” ，再到现实世界的纳米机器人，到底哪些才真正蕴含着纳米科技？
未来，纳米机器人能进入体内给我们治病吗？几纳米的芯片能装下些什么？纳米战甲只是科幻编剧的万能道具吗？纳米这么“小” ，怎么有那么多作用？一个长度单位又为何能成为一门学问？
中国之声、央视频携手中国科协青少年科技中心，推出全媒体科普栏目——大师课堂《科学家讲科学》。20位院士名家畅谈热点事件，为公众科普答疑。本期中国科学院院士、国家纳米科学中心主任赵宇亮与您一同进入神奇的纳米世界。
是时候展示真正的纳米技术了！
20世纪80年代，人类通过扫描隧道显微镜，第一次正式开启了对纳米尺度世界的科学观测与研究。
它有多小？1纳米是10的-9次方米。如果把直径为1纳米的小球放在乒乓球上，差不多就相当于是把一个乒乓球放在了地球上。

文章图片

文章图片

纳米技术研究的尺寸对象一般在1纳米到100纳米之间， “但在具体的研究中也不局限在这个尺度范围，主要看纳米尺度结构或纳米物质是否出现新奇的物理特性、化学特性、生物学特性或医学功能等。”赵宇亮解释说。
纳米世界能有什么新奇呢？
一些金属氧化物通常情况下没有磁性，但在20纳米尺度以下就会表现出顺磁性。金的熔点约为1064℃ ，但到了1～2纳米，在室温就会熔化。微粒的尺度不一样，性能会天差地别，这就是纳米尺寸效应。
赵宇亮表示，物质世界从无功能到有功能的过渡临界发生在纳米尺度，同时，生命世界从非生命到有生命的过渡临界也发生在纳米尺度， “所以要调控物质世界。比如获取物质的新功能，从调控纳米尺度上的结构入手最有效，因为导致物质宏观功能的源头在这里。”

文章图片

文章图片

目前，全世界有60多个国家专门成立了国家层面的纳米研究计划，我国也不例外。我国纳米科技研究起源于20世纪80年代后期。赵宇亮认为：“目前，在纳米科技的基础研究和应用基础研究领域，中国是全球最活跃也是最有影响力的国家之一。”
从“纳米内裤”到“纳米战甲” ，纳米到底能干什么？
有人可能觉得，纳米有什么稀奇的，自己早就穿上了“纳米内裤” ，垫上了“纳米鞋垫” 。曾经，一些不良商家想蹭“纳米”热度，将其作为营销噱头，出现了很多名字带“纳米”二字，却和纳米毫无关系的商品，甚至有消费者因此认为纳米科技就是骗局。
赵宇亮指出，大约二十年前，出现了五花八门的纳米产品，但是其实那时纳米技术尚未大规模应用。如今，纳米技术真的已经应用到很多方面、很多产品中， “纳米”二字反倒不再被用来标榜自己。
在一部已经快成了“人体新器官”的智能手机中，有一百多个零部件都是纳米技术和纳米材料的产品。手机里面的计算芯片是用人类迄今最为精细的微纳加工技术制造出来的。因此， 5nm芯片每平方毫米的面积上就装有大约1.5亿个左右的晶体管， 2nm芯片的晶体管密度大约是5nm芯片的2倍。一颗比人类指甲稍大的芯片里面装有上百亿个晶体管，比地球人口数量还多。