納米技術被稱為是人類曆史上的第四次工業革命,如今已經成了科學研究領域的熱門,也是世界許多國家競相研究的領域。那麼,納米為什麼能在世界上引起這麼大的轟動呢?它是如何起源的呢?它又具有什麼樣的特征呢?
納米的起源是個很偶然的機會。1985年,美國賴斯大學教授羅伯特?柯爾和理查德?斯莫利以及英國薩塞克斯大學教授哈羅德?克羅托,在一次偶然的實驗中發現了碳的球狀結構。這是碳元素的新結構,又被稱為是富勒式結構,它是由60個的碳原子組成的空心球狀(諾貝爾博物館裏的富勒烯模型球碳,又名巴基球),也就是我們後來所說的碳60,形狀和足球很相似。更有意思的是人們給它取了一個名字叫“巴基球”,它是一種非常小的顆粒,據說直徑隻有0.7納米。同時,碳60的發現者也因此獲得了1996年由瑞典皇家科學院頒發的諾貝爾化學獎。
這是納米首次以長度單位出現。它剛開始被稱為毫微米,也就是1/100微米。它是原子的4倍,比單個細菌的長度還要小。單個細菌用肉眼根本看不到,如果用顯微鏡去測它的直徑,差不多隻有5微米。你知道嗎?假設一根頭發的直徑是0.05毫米,我們再把它徑向平均分成5萬根,每一根的厚度差不多就是1納米。由此我們就能形象地理解納米是多麼的小了。
那麼,納米是怎麼樣被科學家應用起來的呢?在很早以前,科學家就希望能通過一種很小的並且帶有洞的物質來容納原子和離子,把原子和離子與它相摻合,從而製作出若幹新型物質的分子容器,這樣對於研究宇宙化學、超導材料、材料化學、材料物理,甚至醫學等都有重大意義。然而,這隻是科學家的最初設想,由於技術的局限一直沒能付諸實踐,直到納米的出現才使得他們夢想成真。後來,利用納米來發展的技術被稱為納米技術。但是,納米技術並不是由納米的發現者倡導出來的,而是由工程師埃裏克?德雷克斯勒於20世紀70年代中期想到的。那時他還在麻省理工學院做學生。當他偶然讀到關於遺傳工程的內容時,就想為什麼不能用原子建造無機機器呢?後來經過研究他發現,以前的科學家就已經提到過與他現在的想法幾乎完全相同的觀點。於是他對納米技術更為著迷。他認為,如果納米技術能被應用,就能為人類帶來更多的方便,利用它的自行複製能力就能使1台機器變成2台、2台變成4台、4台變成8台……能為那些饑餓的人們帶來更多的食物;能為無家可歸的人建造無數的房屋;還可以在人的血管裏自由遊動並修複細胞,從而可以防止疾病和衰老等等。但是,這也隻是埃裏克?德雷克斯勒的設想,當時他的這些想法並不被人們所接受,有的人甚至還認為他是個瘋子。
後來,隨著科學的發展,許多科學家對埃裏克?德雷克斯勒的想法產生了興趣。於是,在20世紀80年代到90年代期間,賓尼希和羅雷爾等人發明了以前科學家所期望的納米科技研究的重要儀器——掃描隧穿顯微鏡。它的出現在納米的發展史上起到推動作用,因為它不僅以極高的分辨率揭示出了“可見”的原子、分子微觀世界,同時也為操縱原子、分子提供了有力工具,從而為人類進入納米世界打開了一扇更加寬廣的大門。科學家很快就開始利用這台機器。90年代初,詹姆斯?金澤夫斯基和他的同事在使用掃描隧穿顯微鏡時發現它有極小的探頭,並且能像盲人閱讀盲文那樣,透過物質的表麵來記錄原子的存在。因此他們就用35個氙原子拚出了IBM3個英文字母,這3個字母加起來不到3納米長。後來,他和他的同事在這個基礎上又製作出一台能計算的機器,即世界上的第一台分子算盤。該算盤很簡單,隻是10個巴基球沿銅質表麵上的一條細微的溝排成一列。從理論上來講,該算盤儲存信息的容量是常規電子計算機存儲器的10億倍。它盡管在應用上還是比較煩瑣,但已經顯示了科學家在處理十分微小的物體方麵所取得的驚人成就。這也是人們在納米領域取得的巨大進步。
1990年7月,第一屆國際納米科學技術大會和第五屆國際掃描隧穿顯微學大會在美國巴爾的摩同時召開,正式宣告了納米科技作為一門學科的誕生。從這以後,納米就被更多的科學家所關注,例如“納米技術”、“納米生物學”、“納米粒子研究”等關於納米的科學技術逐漸興起,並且不斷地推出新的研究成果。由此,納米科技便正式步入科學殿堂,並迅速成為一顆耀眼的新星。