納米火車是怎麼樣被研製出來的呢？據說它是由美國華盛頓科學家維奧拉？福格爾製造而成的。他用富含蛋白質的微管片段製造微小車廂，這些管道隻有人頭發直徑的0.1%那麼粗，它們在神經細胞中縱橫交錯地分布著。他把這些細絲切成微小的片段，然後把它們放到用薄薄的特氟隆（一種化學材料，可以用來做不粘鍋的塗層）做成的軌道上，這些微小的車廂就能在軌道上奔跑了。那麼，納米火車的出現標誌著什麼呢？早在1986年的時候，技術預言家埃裏克？德雷克斯勒在《創世的引擎》一書中描述了一個分子機器取代工廠的世界。他認為這些微小的“裝配者”將利用一桶一桶的原料，一個一個分子地製造出包括計算機和汽車在內的各種東西。在這個世界裏，納米機器人能夠實現自我複製與自我維修，由於它的複製和維修同時進行工作，因此這樣發展的速度很快，並且廉價得令人難以置信。他還說，在未來世界裏的某一日，人們將會用納米技術培育從塑料到火箭發動機等各種東西。而他的預言也是福格爾製造納米火車的意義所在。或許他並不知道他的這一舉動印證了德雷克斯勒預言，但是他的納米火車也許會首次填補納米技術領域沒有動力裝置的空白。
納米火車的出現並不是偶然。如果納米機器還不能自我複製，那麼就不會有納米火車的出現。任何一項技術的成功都是有一個過程的。我們知道，普通的火車是需要用燃料來推動其運行的。那麼，納米火車又是靠什麼來運行的呢？要想使納米火車能夠順利地運行起來，也是需要給它合適的動力才行的。所有的動物和植物的細胞內都含有一個運輸網絡，通過這個網絡能把生物所需要的原料、生物製造的成品以及它體內所產生的垃圾運送到目的地。那麼，是什麼在這個網絡中充當通道呢？其實，這些通道就是那些被稱為微管的蛋白質長杆。負責運輸的微小分子就在這些微管中行駛，把化學物質從一個地點拖到另一個地點。人的身體內最長的細胞延伸物——我們的神經纖維中就布滿了這樣的微管。
在本節的一開始我們就說納米火車是以神經細胞中的微管片段為車廂、以牛腦細胞中驅動蛋白為引力的一種特殊交通工具。那麼，你知道什麼是驅動蛋白嗎？驅動蛋白是一種細長的蛋白質，這種分子的一端有兩條短而粗的“腿”，另一端有兩個肥大的“頭”，它能夠順著微管“走動”，每走一步，跨出的距離隻有8納米。在走動的時候，他的一條“腿”附著在微管上，另外一條“腿”向前擺動，跨出一小段距離同時纏繞在微管上。一般當驅動蛋白行走時，每個分子所使出的力隻有6×10-9牛那麼大。在我們看來這個力非常的微小，然而放在納米的階層上來看，這個力已經很大了，大得足以把一根結實的微管折成兩段。這也是驅動蛋白之所以能成為納米火車引擎力的原因。有了驅動力之後，納米火車就能在微管內隨意地遊動了。但是，這種隨意的遊動並不會起到什麼關鍵的作用，因此福格爾就設計了一種能夠使納米火車固定行走的微小軌道。這個軌道是用特氟隆製造而成的，是一條大約高25微米的平行山脊，且山脊的間距大致相同，滑道上平鋪的是驅動蛋白分子。有了這個軌道之後，通過顯微鏡就可以觀察到納米火車在軌道上相互平行地行駛，或者逆向而行，彼此分離。偶爾會有一個火車似乎要切換軌道，轉到左邊或右邊，但隨後這些火車又會與其他火車相互平行運動，非常有意思。
那麼，納米火車是怎麼樣來工作的呢？福格爾設想的納米火車工作場景是，在一個貨場裝載組件，把組件卸到組裝地點，然後再回來運送更多的組件。不過，在運送的貨物中，可能會用到納米管。不過，這隻是福格爾的設想，離真正的分子組裝還有很長的距離。但是，由此可以推斷福格爾下一步的工作並不太複雜。如果他根據設想來進行繼續研究，那麼他首先要證明他的火車能夠運送東西。納米火車運送的第一種東西將是容易看見的微小光珠。因此福格爾希望在一年以後能夠看到這些光珠搭載在納米火車上四處奔馳。
在納米火車中存在的另一個問題是，它隻能沿著軌道往前行而不能實現倒車。因此，納米火車在組裝方麵還需要改進。不僅使它的速度容易控製而且還要使它像普通的火車那樣，容易被操縱。納米火車的出現將會實現人類廢物利用的願望。但是，目前納米火車還是人們的一個目標，如果要真正地投入使用，還需要科學家的不斷探究。
2.納米電子的發展
隨著時代的變化，科學也在不斷地進步與發展。從一些電子產品中我們就能明顯地看到。例如，計算機剛問世的時候，體積非常龐大，曾經有人用“巨人”來形容它。它不僅體積笨重，搬運不方便，存儲能力還非常小，運行的速度很慢。目前我們所使用的計算機是可以隨身攜帶的小型計算機，也就是我們通常說的筆記本電腦，也稱微型計算機。從“巨人”計算機到微型計算機，不能不說是一個飛躍。
那麼，這個飛躍代表了什麼呢？它是人類智慧的結晶。特別是近幾年納米電子產品的問世，更是電子產品中的一隻奇葩！什麼是納米電子呢？或許還有很多人對它持疑問的態度。其實，所謂的納米電子就是利用納米技術與納米材料生產出來的電子元器件，它是一種新型的電子產品。
（1）納米芯片的製造
納米技術在電子領域的最先應用是納米芯片的製造。那麼，究竟是怎麼樣利用納米技術來製造芯片的呢？目前計算機的芯片都是用半導體材料做成的。上個世紀是半導體發展最快的世紀，因此被稱為微電子世紀。那麼，什麼是微電子技術呢？微電子技術就是指在半導體晶體材料薄片上，利用微米和亞微米的精細結構技術。微電子產品就是用成千上萬的微電子晶體管和電子元件構成的各種各樣的電子儀器、儀表與計算機等。芯片實際上也就是我們常說的集成電路塊，集成電路塊從小規模向大規模發展的過程實際上就是一個不斷向微型化發展的過程。小規模集成電路是在20世紀50年代發展起來的，它的集成度（一個芯片包含的元件數）一般為10元件；到了20世紀60年代的時候，中等規模的集成電路興起，它的集成度已經大大增強，一般有1000個元件；大規模的集成電路於20世紀70年代興起，集成度已經遠遠超於中等規模的集成度，為10萬個元件；這時的科學技術要用飛速發展來形容了。因此，到了20世紀80年代的時候，出現了特大規模的集成電路，它的集成度是100萬個元件。因此，此時用集成電路研製出的電子產品也越來越多。其中美國的IBN公司就用它研製出了存儲容量為64兆的動態隨機存儲器。今天，集成電路的集成度已經發展到1000萬個元件了。我們知道，隨著集成度的增高，集成電路的條寬也在不斷縮小，但是，今天的集成條寬已經達到極致，不能再縮小了，如果再縮小就可能會出現其他問題。但是，科學家還想繼續提高集成度，因此，為了解決這個難題，他們就想到了納米。利用納米技術也許能夠解決這一難題。這也意味著，芯片中的條寬將越來越小，對集成電路材料的質量要求也越來越高。
我們知道，芯片是電腦的重要組成部分。如果把中央處理器CPU比喻成整個電腦係統的心髒，那麼主板上的芯片組就是整個身體的軀幹。對於主板而言，芯片組幾乎決定了這塊主板的功能，進而影響到整個電腦係統性能的發揮，所以芯片組又是主板的靈魂。因此，人類對芯片的開發也是對電腦技術的一種突破！並且還有一些專家設想，可以把這些最新的芯片與人類的活細胞相結合，開發一種特殊的電腦。這種電腦的核心元件就是納米芯片。並且，自從納米芯片被提出後，科學家又陸續提出了蛋白質芯片以及DNA芯片等。那麼，什麼是蛋白質芯片呢？
蛋白質芯片是指用蛋白質分子等生物材料，通過特殊的工藝製造成的超薄膜組織的積層結構。超薄膜組織結構是什麼演變來的呢？首先是把蛋白質製成適當濃度的液體，使它能夠在水麵展開一層單分子膜，然後再把它放在石英層上。再以同樣的方法製備一層有機薄膜，這樣一層層地堆積下去，直到能夠得到80～480納米厚的生物薄膜為止。這種薄膜由兩層有機薄膜組成，它們的變化和紫外線有很大的關係。當一種薄膜受紫外線照射時，電阻上升約40%左右，但是用可見光照射時，又可以恢複原型；而另一種薄膜則不受可見光影響，但它受到紫外線照射時，電阻會減少6%左右。根據它的這個特性，日本的三菱電機公司把兩種生物材料組合在一起，製成了可以用光來控製的新型開關元器件。蛋白質芯片不僅為進一步開發生物電子元件奠定了實驗基礎，也為它創造了良好的條件。
蛋白質芯片的體積雖然很小，但是它的元件密度卻很高，每平方厘米可達1015個左右，比矽芯片集成電路要高出萬倍呢！它的元件密度相當高，也就意味著這種芯片製成的裝置，運行速度要比目前的集成電路快得多。並且，由蛋白質分子組成的芯片在一定程度上具有自我修複的能力，就相當於一部活體機器。因此，它還具有直接與生物體結合的功能。例如它能與人的大腦、神經係統有機地連接起來，可以擴展腦的延伸。因此，有人設想將蛋白質芯片植入人的大腦將會有意想不到的事情發生。這對於人類特殊疾病的治療也有一定的幫助。視覺先天缺陷者，或是後天損傷者都可以利用這種方法得到治療，恢複視力，使他們重見光明。
當然，這隻是人類的一個美好設想，要想達到這種效果還需要人類不斷地探索和努力。當我們知道蛋白質芯片是怎麼回事後，那麼，什麼又是DNA芯片呢？
DNA芯片又稱基因芯片。DNA是生命遺傳物質脫氧核糖核酸的簡稱，因此，DNA芯片是和遺傳物質有關的一種芯片。它采用在位組合合成化學與微電子芯片的光刻技術或者用其他方法，將大量特定順序的DNA片段，有序地固定在玻璃或者矽片上，從而構成儲存有大量生命信息的DNA芯片，它是近年來在高新科技領域出現的具有時代特征的重大技術創新。因此，利用DNA芯片可以進行生命科學和醫學中所涉及的各種生物化學反應，以達到對基因、抗原和活體細胞等進行測試分析的目的。通過分析可得到大量具有生物學、醫學的信息，是人類生物學和醫學上的一次重大突破。
那麼，DNA芯片是不是從一開始就有呢？關於DNA芯片的設想萌發於1989年的美國，當時美國的一些科學家想用分子來研製出一種硬幣大小的裝置。他們就想出一種巧妙的辦法，利用光刻法與光化學合成法相結合。他們在一塊平滑的玻璃片上，用不同的分子構建一個高密度網絡。起初，他們把一些蛋白質堆放在玻璃片上，一位名叫斯蒂芬？福多的年輕科學家立即看出了采用DNA的可能性，他認為芯片上的DNA分子就好像一條條細細的分子“維可牢”（“維可牢”是一種尼龍刺粘搭鏈，兩麵相合即可粘住，一扯就又分開，用以替代服裝上的紐扣等），能夠選擇性地與一些基因，也就是DNA的短片段相結合，從而檢查出變異型基因。另外，福多在理論上推定，讓未知的DNA樣品與分布在DNA芯片上已知的DNA序列接觸，就能對其做出鑒定。DNA雙螺旋的兩條單核苷酸鏈總是遵循“堿基互補”的原則配對，因此，當一條鏈上的堿基序列確定之後，即可推知另一條鏈上的堿基序列。這類帶有已知DNA序列的芯片就能檢測突變基因或堿基的各種改變了。
其實，DNA芯片不僅在生物學和醫學上的貢獻突出，而且在電子產業中也是功不可沒的。每一個DAN就相當於一個微處理器，如果將它應用到計算機中，它的計算速度是非常快的，就隻從理論上來看，每小時就能達到1015次，是矽芯片運算速度的1000倍。此外，DNA的存儲量也非常的大。據研究，在重量為一克的DNA上就能存儲上億個光盤的信息。DNA的這些特點成就了DNA芯片的特殊功能。科學家推測，DNA芯片能夠將人體的全部基因集中固定在一個1平方厘米的芯片上。DNA芯片還能檢測出大量的生命信息，例如可以利用它來尋找DNA與癌症、傳染病、常見疾病以及遺傳病的關係，從而使醫藥界得到更確切的信息，為病人提供更好的治療。
另外，英特爾公司於2000年12月份公布了“芯片巨人”。它是英特爾公司用最新的納米技術研製成功的，被稱為30納米晶體管芯片。它的出現是電腦芯片上的一次大飛躍，用了這種芯片的電腦，其運行速度將比目前的電腦快10倍左右。這也使矽芯片技術向物理極限更近了一步。
因特爾公司還表示，這種芯片的出現將為研製模擬人的計算機創造一定條件，說不定在未來的某一天將會出現能夠和人進行交流的計算機。這種晶體芯片是目前世界上最小最快的晶體管，它的厚度僅有30納米。目前，由這種芯片製造的計算機已在被人們使用。英特爾公司還計劃從2009年開始生產32納米芯片的產品。這一款32納米芯片，是一個隻有小數點大小的麵，但卻擁有超過400萬個晶體管。
科學的發展速度極快，雖然這種納米芯片是目前世界上最好的芯片，但是，誰也不能預言它的存在有多長時間。說不定在以後的10年或者是15年，又將有新的芯片來取代它。但是，不管是哪種芯片的出現，都是人類智慧的結晶。
（2）納米電腦
我們知道，芯片是電腦的靈魂。那麼，納米級的芯片出現後，會不會有納米級的電腦出現呢？答案是肯定的，這種電腦不僅比普通的電腦個頭小，而且還有很大的存儲功能！
不過在了解納米電腦前，還是先讓我們了解一下電腦的發展曆程吧！
首先是分子計算機。我們知道，目前使用的計算機是根據二進製的原理製造的，也就是說計算機內所有的數據指令都是以二進製來表達的。所謂的二進製就是說計算機的語言是用0和1這兩個數字來表達。在電腦中，一個晶體管有打開和關閉兩種狀態，科學家根據電腦的使用情況，一般用1表示打開狀態，用0表示關閉狀態。後來，科學家發現，不僅用數字0和1能表示打開和關閉的狀態，也可以用分子中的化學鍵來表示鏈接和斷開。既然這樣，那麼能不能用分子中化學鍵來代替電腦中以前的那種打開和關閉的開關，進而製造出更高級的電腦呢？