小纳米 大机会
内涵与特征
纳米是计量单位，1纳米是十亿分之一米，相当于1微米的千分之一，约为人发直径的八万分之一。
1959年，美国物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼先生在美国物理学协会会议上作了题为《在底层还有很大空间》的演讲，成为纳米技术研究内容的起源。1974年，在日本东京举办的有关生产工程的国际会议上，有专家首次提出了纳米技术一词。1986年，英国政府发布的国家纳米技术倡议中提及了纳米技术的概念。1990年7月，第一届国际纳米科技会议在美国巴尔的摩召开，标志着纳米科技在世界范围引起了一定的重视。2000年美国发布了“国家纳米技术倡议”，全球兴起研究纳米技术的热潮。
纳米技术研究0．1—100纳米范围的物质世界，其本质是操纵一个个原子和分子，目的是直接用原子和分子制造出具有新的分子组织的更大的结构，创造具有特定功能的材料和器件等产品，实现生产方式的飞跃。纳米技术是由物理学、化学、生物学以及电子学等各个学科交叉形成的新兴学科。
传统上用来解释材料性质的理论，只适用于100纳米以上的物质。当大块物体变成小到纳米尺度时，无论金属还是非金属物质，其物理和化学性质，尤其是力学、光学、声学、磁学、电学等性质都会发生变化，不再是原来我们所认识的物质。
在纳米尺度下出现的新现象往往不可能在大尺度下观察到，如小尺寸效应、表面效应、量子限域效应和巨磁阻等出现的主因是尺度降低到了纳米尺度。研究人员认为，一旦能控制结构和器件的特征尺度，那么将材料的性能和器件的功能增强到超越目前所知和所想的程度也就成为可能。
研究与开发
纳米技术的研究开发主要采取“自上而下”和“自下而上”两种方式。“自上而下”的方式是利用机械和蚀刻技术等制造纳米尺度结构，是从大做到小的技术，其潜力有限，因为它不仅仅会受物理极限的限制，还会因尺寸减小导致产品成本攀升从而难以维持产品的容限。如集成电路就是由电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路发展而来的从大做到小的技术。目前半导体技术已经接近50纳米尺度的物理极限。
“自下而上”是应用一个个原子，或一个个分子创造有机和无机结构的纳米结构，利用自装配将原子或分子单元组装成为更大的系统并具有越来越复杂的功能形式，是从小做到大的技术。这种方法的优势表现在理论上可以设计好器件，再用化学的方法合成，然后将合成好的更大的原子、分子单元组装成为更大的结构，创造特定功能的产品。“自下而上”的方式为材料制备提出了新的范式。
潜力与商机
发展纳米技术主要受科学技术和市场两方面的驱动。普通光学显微镜无法看清纳米尺度的物质。上世纪80年代以来，用于微观表征和操纵技术的仪器相继问世，如扫描隧道显微镜、原子力显微镜、扫描近场光学显微镜等，为测量和操纵纳米结构提供了“眼睛”和“手指”。同时，并行计算也扩大了计算能力，使在纳米尺度下模拟材料的复杂行为成为可能。纳米技术对无法解释其新现象和新特征的传统模式和理论也提出了挑战。
现代技术创新的趋势是更小、更廉价、更快、性能更好。工业界必须通过越来越小的机械容限来提高产品质量。从实用性来看，小型化意味着在制造中用料少、能耗少；从性能来看，纳米结构在信息存储能力和计算能力方面有着巨大的潜力，它们的集成度高，传递信息的速度快。如果要使现有的逻辑记忆芯片尺度达到更小的纳米尺度，制造纳米功能结构，利用今天的集成电路技术意味着将花数十亿甚至数百亿美元，其成本是十分惊人的。而利用纳米技术制备的功能纳米结构就具备了性能和价格的优势，其中蕴藏着巨大的市场潜力和商机。为顺应科技和经济发展的需要，科技向更小的尺度———纳米尺度推进已势在必行。
重大影响
纳米技术的潜在优势体现在各个领域，其技术浪潮的冲击将影响到国家安全和人们生活的方方面面：
———材料与制造：纳米技术将根本改变未来的材料生产方式，随之而来的将是生产出重量更轻、强度更大并可编程的材料，创造基于新原理和结构的新器件。
———医学和卫生：纳米技术使人类扩展了表征单个基因组成、测量单个分子性能的能力，将引发临床学和治疗学的革命，促进细胞生物学和病理学基础研究的发展。利用纳米技术可显著加快基因排序和测定基因表达的过程，可诊断癌细胞，可为药物传递提供新的方式和路线，可通过自装配或生物拟态方法生成有生物灵性的纳米系统和材料。
———航空与航天探索：纳米结构是设计和制造用于飞机、火箭、空间站和行星／太阳探索平台等的更轻、更强、更稳定的材料的关键，它的利用便于完成更多的宇宙探索任务。
———环境与能源：纳米技术可用于监测和解决环境问题，开发新的“绿色”处理技术，管理环境和核废料。利用纳米技术可开发新的储能、节能和清洁能源技术。
———生物技术和农业：利用纳米技术可把蛋白质、脂肪等有独特性能的生物纳米材料聚集成为合成材料和器件，模拟生物系统。利用纳米技术生产的生物可降解化学药品可滋养植物和保护植物免遭昆虫侵害，并改良动物和植物的基因等。利用纳米技术可测试DNA，了解植物的基因排列和表达。
———国家安全：利用纳米电子学可建立更复杂的虚拟军事培训系统，将纳米器件和微器件结合起来可用于控制核安全系统等等。
———科学与教育：纳米尺度跨学科研究的高度交叉和综合性对各学科提出了更高的要求，其研究的动力将增强现有各学科与新兴领域间的联系，改变现有的教育和培训方式。
此外，纳米技术对社会伦理道德产生的影响也不可低估。总之，纳米技术在总体上对社会的冲击将远比上世纪70年代出现的微电子技术大得多，它将影响几乎所有现代技术领域的创新和技术进步。
竞争态势
自美国2000年宣布“国家纳米技术倡议”以来，国际间已形成纳米科技研究开发的热潮。为了提高国家在全球未来竞争和战略技术方面的优势，许多国家已经根据各自的资源特征和战略需求，选择了研究开发重点。
美国选择5大类纳米技术的研究开发战略领域进行长期投资：纳米科学与工程的长期基础研究；重大挑战项目研究；杰出中心和研究网络；研究基础设施；伦理、法律和社会影响以及教育培训。美国还颁布了纳米技术法律，以保障纳米技术的研究开发，应对纳米技术带来的社会影响。
欧盟则瞄准了信息处理和存储系统方面的纳米器件、纳米材料等方面的研究。德国看好面向产业的研究开发，将研究精力集中在超薄功能薄膜、光电子领域的应用、最新纳米结构的开发、超精细表面测量和纳米结构的分析方法上。英国在2003年确定了6个纳米技术重点领域：电子与通信、药品传递系统、生物组织工程和药物移植及器件、纳米材料、纳米仪器和工具及度量、传感器和制动器。今年在微纳米制造倡议中首次资助25个项目。法国主要瞄准量子信息、纳米对象的组织和装配，纳米电子学、纳米材料和纳米生物科学。
日本将研究重点确定在纳米材料研究、纳米生物技术，并开发用于下一代半导体器件的基础技术上。经济产业省近年来在制定纳米技术的政策中，强调提升日本产业竞争力和提高生命质量，增强并加速诸如纳米制造和测量技术等方面的基础研究，加速纳米技术的商业化，促进国际合作。
实际应用
目前，纳米技术正向物理、化学、生物学、新材料、生物技术、农业、环境和能源等诸多领域渗透，取得了重要进展并得到不同程度的应用。美国2002年在硅谷建立了世界上第一条纳米芯片生产线。美国康奈尔大学利用纳米技术，用晶体硅制作了10微米长、每根弦只有50纳米宽、共6根琴弦的世界上最小的吉他，这表明纳米电子机械器件的新一代技术的发展。研究人员开发了不受光衍射极限限制的近场光学储存新技术，表明了超高密度纳米光学信息存储技术的突破。英特尔公司技术开发小组的研究人员经过多年的努力，于今年5月宣布研究成功了一种取代二氧化硅作为门电介质的“high－K”的新材料，有望将半导体集成电路芯片的尺度降低到45纳米，从而使莫尔斯定律在未来依然有效。美国的纳米材料发现公司不久前与美国国防部联手研究开发燃料电池，将未完全利用的军火的爆炸力转换为电力用作燃料电池的能量，旨在为军队的将士提供能量便携器。
纳米科技的迅猛发展使纳米产品日益融入人类的生产和生活。美国国家基金会的一份研究表明，受纳米技术影响的产品在2001年后的10—15年估计将超过1万亿美元。目前全球纳米技术的年产值已达到500亿美元。当然，纳米科技在发展中还面临着很多问题和严峻的挑战，将向着与生物技术、信息技术、认知科学融合的方向发展。
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