隨著科學的發展，加利福尼亞大學洛杉磯分校的科學家發明了一種新型分子開關，使分子計算機問世成了可能。並且這一發明曾被選為“2000年世界十大科技進展”之一。那麼，這種分子開關是什麼樣子的呢？它是一種非常細小的開關，利用套環烴作為物質基礎製成。它的結構是由銜接在一起的兩個小環構成，並且每個小環由原子連接而成。這兩個小環的相互作用方式就像是一小段鏈條。另外，每個小環上都有兩個叫做“識別位置”的結構，它們能夠相互發生電化學作用。分子開關有開和關兩種特殊的狀態。當一個電脈要通過套環烴分子開關時，其中一個環失去一個電子並繞另一個環轉動，這時分子開關就處於“開”的狀態；當失去電子的環重新得到原來的電子時，開關就處於“關”的狀態。這樣，套環烴開關就能夠反複被打開和關閉，並且還能在常溫和固態下工作。分子開關的實現，開了電子計算機最簡單的邏輯之門。那你知道邏輯門對於電子計算機來說是一個什麼樣的概念嗎？它是現有計算機中央處理器工作的基礎，是電腦中最重要的組成部分。
但是，有了這樣的分子開關是不是就能製造出分子電子計算機了呢？其實不是這樣的，因為，無論一件什麼樣的電子產品的誕生都不是隻靠某一個元器件就能實現的。因此要想製造出分子計算機還需要實現其他一些條件才行。它還需要合適的導線，對它的整體進行設計等。後來經過科學家的研究，發現納米碳管可作為它理想的導線材料。因此，科學家在這方麵又做了深入的研究。他們認為，如果這種分子計算機能夠研製成功的話，它運行時所需的電力要比現有計算機少很多，能夠大大節省電力資源。並且還能將它的功效達到目前矽芯片計算機所無法達到的地步，大約是矽芯片的100萬倍。另外，分子計算機還能夠安全保存大量的數據，使用它的用戶可不必進行文件刪除工作也可保持可用空間。此外，分子計算機還有希望免受計算機病毒、係統崩潰和碰撞等故障的影響。
其次是光子計算機。光子計算機又叫光腦，於1990年在美國的貝爾實驗室誕生的一台由激光器、透鏡、反射鏡等組成的電腦，這是光子計算機最原始的形態。與普通電腦不同的是，它不是靠電荷在線路中的流動來處理信息，而是靠激光束進入由反射鏡和透鏡組成的裝置中來對信息進行處理的。另外，它和普通電腦也有相似的地方，那就是它也要靠產生一係列邏輯操作來處理和解決問題。它的最大特點是能夠快速地對信息進行處理，這和它用光束來處理信息有直接關係。因為光子的速度就是光速，它每秒能夠達到30萬千米，在宇宙中它的速度是最快的。因此，光子計算機中的激光束對信息的處理速度要比半導體矽器件的快1000倍左右！並且，光子不需要在導線中進行傳播，它的介質有很多種，即使是在光和光之間也不會發生幹擾的現象。因此，在光子計算機中信息通道的密度很大，並且能夠在極小的空間內開辟很多平行的信息通道來進行信息的處理。所以說，光子計算機的出現是電子計算機上的一大突破。
再次是DNA計算機。在前麵我們提到DNA芯片，那麼，DNA計算機是不是用DNA芯片製造成的計算機呢？DNA是能夠攜帶生物各種細胞的大量基因物質，因此，科學家就根據它的這一特性將它應用到計算機的發展上。這種DNA計算機的工作原理是以瞬間發生的化學反應為基礎的，通過和酶的相互作用，將反映過程進行分子編碼，對計算機中所存在的問題以新的DNA編碼形式來加以解答。
從上圖中我們能夠形象地看到，DNA計算機和DNA結構，也就是我們常說的DNA核酶所構建而成的各種DNA分子邏輯門是有直接關係的，它也是DNA計算機發展的基礎。由此我們也可以看出，DNA計算就是計算機科學和分子生物學相結合而發展起來的。
DNA計算機與普通的計算機相比，它所具有的優點是體積小，存儲信息量大，並且它用於存儲信息的空間僅僅是普通計算機的幾兆分之一。它的信息存儲在DNA鏈中。在計算方麵它的作用更大，它隻需幾天時間就能完成到目前為止的所有計算機曾進行過的任何運算。另外，它還比較節能，所耗費的能量僅是普通計算機的十億分之一。那麼，DNA計算機為什麼會有這麼強大的功能呢？根本的原因是它的每一條鏈本身就是一個微型的處理器。
DNA計算機的另一個最主要的特點是，它能把二進製數翻譯成遺傳密碼的片段，每個片段就是雙螺旋的一個鏈。因此，科學家們根據它的這一特點，希望能把一切可能模式的DNA分解出來，並且利用它們來製造出互補數字鏈，從而為解決更複雜的運算提供依據。
最後是量子計算機。量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當這個物理裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。
在2000年的時候，IBM公司曾經宣布研製出了利用5個原子作為處理器和存儲器的量子計算機，量子計算機第一次問世，量子計算機也稱為量子電腦。
那麼，量子電腦的原理是什麼呢？它又具備哪些功能呢？從量子計算機的定義中就能看出，它與原子所具有的神秘量子物理特性是有直接關係的，原子能夠通過相互作用起到電腦處理器和存儲器的作用。所以說，量子計算機的基本元件就是原子和分子。量子計算機被認為是朝著具有超高速運算能力的新一代計算裝置邁出的新的一步。它可以用於諸如數據庫超高速搜索等方麵，也可以用於密碼技術上，即密碼的編製和破譯。曾經，科學家利用量子計算機的樣機解決了密碼技術中的一個典型的數學問題，即求解函數的周期。因此，量子計算機能夠一次性地解決這一問題的任何例題，但是如果用常規電腦，則需要重複很多次才能解決這樣的問題。量子計算機的出現也是電子計算機領域的一次重大的進步。
那麼，以上這4種電子計算機和我們所要說的納米電腦有什麼關係呢？無論是分子計算機、光子計算機、DNA計算機還是量子計算機，它們的組成元器件都是由納米級的粒子所構成的。如果沒有納米就不會有這些計算機的產生。那麼，是不是新型的電腦就能以這個發展速度一直發展下去呢？任何事物都有一個終結，在技術領域中也一樣。目前科學家認為光子計算機、DNA計算機和量子計算機，是最有發展潛力的，在這其中量子計算機被看好的幾率比其他幾種電子計算機又要大很多。
3.納米醫學
納米被人們認識以來，它就成了一種能夠應用到各行各業的新型技術。因此，它不但在機械領域、電子領域做出了很大的貢獻，而且在最重要的醫學領域中也是功不可沒的。那麼，納米技術在醫學領域都有哪些貢獻呢？首先讓我們來看一下納米技術在醫學界的發展狀況吧！
現在，社會雖然進步了，但是，由於環境的汙染與破壞，人類的健康也受到了不同層次的危害。關注自己的健康成了每個人心中的頭等大事。醫學是能夠檢驗人體健康的工具，隨著人們對健康的關注，醫學也在不斷地向前進步。目前，醫學出現了一支新秀，它就是納米醫學！什麼是納米醫學呢？它是隨著納米生物醫藥發展起來，用納米技術解決醫學問題的一門新型學科。
細胞是人體最基本的單位，這是每個人都了解的。那麼，你知道細胞是由什麼構成的嗎？細胞的主要成分是各種各樣的蛋白質、核酸、脂類以及其他的生物分子，這些生物的種類很多，並且具有獨特的生物活性，是構成人體的基本成分。由於人體是生物分子構成的，因此，當這些生物分子發生病變時，人就會患上各種各樣的疾病。例如，能合成蛋白質的核糖體、DNA複製所需的酶等，出現故障或者是工作失常時，就會導致細胞的死亡或異常。這樣也就直接的影響了細胞的功能，使人體發生病變。那麼，在醫學上有沒有能夠阻止或者是修複“分子機器”的技術呢？然而，醫療技術還沒有辦法達到分子修複的水平。當納米技術被應用到醫學後，這個夢想就變成了現實。新型納米醫學的出現正好彌補了這個不足，因為它可以在分子的水平上，利用一係列微小的工具來從事診斷、醫療、預防疾病、防止外傷、止痛、保健和改善健康狀況等工作。特別是對於那些難以治療的疾病，利用納米醫學技術將能得到很好的治療。
因此，這不能不說是醫學上一個令人振奮的突破。有了納米技術人們就能從分子的水平上來認識自己了，它是人們認識自己的分子基礎！那麼，人們是怎樣利用納米技術從分子上認識生命的呢？首先是要設計製造出納米裝置，並且這些納米裝置的幾何尺度隻有頭發絲的1/‰左右那麼粗，它們由一個個分子裝配起來，能發揮類似於組織和器官的功能，能準確和有效地發揮作用。另外，它們能夠在人體內部的各個地方遊動，能夠出入細胞內外，隻有這樣它才能在微觀的人體世界裏完成特殊使命。例如，利用它們來修複畸變的基因、扼殺癌細胞、捕捉侵入人體的細菌和病毒等，並且在它們發生病變前就把它們消滅掉；此外還可以利用它們來探測機體內化學或生物化學成分的變化，適時地釋放藥物和人體所需的微量物質，及時改善人的健康狀況等。
由此，我們可以看到，納米醫學的前景是美好的，作用是強大的。它不僅能夠為人類解除疾病的困擾，而且還能夠為健康的人們保駕護航。它體形渺小，但是對人類健康所做的貢獻卻很偉大！隨著科學的發展，人類一定會最終實現納米醫學，而擁有更多的健康。
那麼，納米醫學在醫學界到底取得了哪些成就呢？或許通過實例我們能更清楚地看到納米醫學給我們帶來的神奇力量。
如果納米醫學在醫學上能夠實際應用的話，它將能夠實現人類生病不用再用口來吃藥，而是直接通過皮膚就能達到吃藥的效果了！這是為什麼呢？我們可以利用納米技術把普通的藥片變成納米級的藥片，這樣，那些極小的顆粒就能通過皮膚來進入體內，被人體所吸收了。這樣的話，我們生病的時候不需要再經曆“良藥苦口”的階段了。
如果納米醫學能夠實際應用的話，它將為糖尿病患者帶來重新恢複健康的希望。我們知道，人之所以會患上糖尿病，是因為他們的胰髒出現了問題。那麼，如果我們能夠重新為糖尿病患者製造一個胰髒，是不是就能解除他們的病痛，使他們和正常的人一樣，健康地生活呢？答案是肯定的。納米技術能給他們帶來重生機會。科學家能夠利用納米技術來生產一種新型的藥物，如果將這種藥物植入糖尿病患者的胰髒內，就能修複病變的胰髒，使它慢慢地恢複到正常的水平。對於這個研究，曾經有科學家拿老鼠來做實驗，他把用納米技術製造成的能夠治療糖尿病的膠囊，植入患有糖尿病的老鼠體內，在沒有注射胰島素的情況下，這隻老鼠能夠活好幾個星期。由此說明，這種技術理論上是可以在醫學上使用的。不過，目前這種技術還隻停留在試驗階段。
如果納米醫學能夠實際應用的話，它將為白血病、貧血患者帶來新的希望。因為，納米技術能夠製造出人體內的紅細胞，而白血病與貧血者都是因為體內的紅細胞減少所致。因此，如果在人的體內能夠裝置一部製造紅細胞的機器，那麼困擾人類幾百年的血癌症就能夠被攻破。
美國的納米技術專家初步設計了一種人造紅血球，這個血球是個1微米大小的金剛石的氧氣容器，內部有1000個大氣壓。它輸送氧的能力是同等體積天然紅細胞的236倍。它可以應用於貧血症的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運動需要的額外耗氧等。
如果納米醫學能夠實際應用的話，它將會為更多的人帶來擁有健康的希望。例如，在人體細胞的表麵含有一些特定的成分，它隻允許一部分物質進入它的體內。然而，不幸的是，病毒就是能夠進入它體內的物質之一。那麼，如果我們要想保持細胞的健康，就必須要阻止病毒的侵入。這就需要生產出一種能夠阻止病毒入侵的藥物。這個想法由密歇根大學的科學家實現了，他們製造出了一種叫著“納米陷阱”的物質，當病毒到達細胞的表麵時，首先要接觸“納米陷阱”，但是，當它進入到“納米陷阱”中時就再也出不來。這樣，病毒就被這個陷阱給套住，也就不會再感染人體細胞了。另外，納米技術還可以被應用到人體的血液中，它在血液中就相當於一個巡查員一樣，能夠及時地發現病毒和細菌等對血液的侵害，同時也能在有效的時間內把這些病毒清理掉，從而消除傳染性疾病。納米技術在醫學上的這一功能對鐮刀狀紅細胞和感染了艾滋病病毒的細胞有很好的控製作用。此外，還有關於納米炸彈等其他的一些說法。但是，不管是哪種設想和探索，都是納米給醫學界帶來的一個新的希望。納米技術如果真的能夠投入使用，它將成就人類醫學史上一次重大飛躍！
最後，更值得一提的是納米技術在醫學上對治療腫瘤細胞的作用。我們知道，一般人如果患上腫瘤癌症之後，大部分是靠藥物和手術來治療的。但是，藥物在人體內的效果是分散的，並不是集中在某一個部位，因此不僅治療速度慢，而且效果也不明顯。手術相對於藥物要更有針對性，但是手術的風險大，複發率也比較高，所以也不是最好的辦法。當納米技術在醫學上出現以後，它可以在不做手術的情況下對腫瘤細胞進行集中的局部治療。所研製出來的藥物是一種導向型治癌藥物，具有識別腫瘤細胞和殺死腫瘤細胞的雙重功能。當它進人體內後，就會在人體內隨血液而流動，專門尋找癌細胞，並且對它進行扼殺，同時也不損傷其他正常細胞。
我國一些科研人員已經應用這種新型的藥物治療一批腫瘤患者，其中75%的患者的恢複情況比較好，並且有的患者經過治療後腫瘤差不多都已消失。治療的方法一般為靜脈注射，如果有條件，也可以進行動脈插管（將管子插至腫瘤附近的動脈，從插管內一次注入治療腫瘤的藥物）。根據臨床應用的經驗，該方法對很多腫瘤都有較理想的效果。依據目前所取得的成就，科學家設想在未來的醫學中，還可能製造出一種納米藥物，當它們定向識別到癌細胞後，會進入該細胞的內部，然後會引爆自身攜帶的微量藥物來炸毀癌細胞。當然，這隻是設想，如果能夠實現的話，癌症的治療將會變得更加容易。