第三部分
納米的另一種屬性
平常我們接觸到的是宏觀世界，在宏觀世界裏，一些量子力學的現象是表現不出來的，或者我們根本察覺不到。然而，進入納米尺度情況可就不一樣了，一係列量子力學的古怪現象紛紛跑出來展示自己。
在現實生活中，我們知道金屬能夠導電，是導體，可是到了納米世界，它們卻可能變成非導體。而原來的一些絕緣體卻變成了導體。宏觀世界裏的金屬絕大多數都有金屬光澤，可是變成納米顆粒，那麼它們就都成了黑色。看來世界真是很奇妙。
我們知道金屬能夠導電，靠的是物質內部電子的運動，大量電子的定向運動就產生了電流。如果把自由運動的電子囚禁在一個小的納米顆粒內，或者在一根非常細的短金屬線內，線的寬度隻有幾個納米，會發生十分奇妙的事情。由於顆粒內的電子運動受到限製，電子運動的能量被量子化了，結果在金屬顆粒的兩端加上電壓後，電壓合適時，金屬顆粒導電；而電壓不合適時，金屬顆粒不導電。這樣一來，原本在宏觀世界內奉為經典的計算電阻的歐姆定律在納米世界內不再成立了。還有一種奇怪的現象，當金屬納米顆粒從外電路得到一個額外的電子時，金屬顆粒具有了負電性，它的庫侖力足以排斥下一個電子從外電路進入金屬顆粒內，切斷了電流的連續性。這也使得人們想到是否可以發展出用一個電子來控製的電子器件，即所謂單電子器件。單電子器件的尺寸很小，一旦實現，並把它們集成起來做成計算機芯片，計算機的容量和計算速度不知要提高多少倍。然而，事情可不是像人們所設想的那麼簡單，起碼有兩個方麵的問題向當前的科學技術提出了挑戰。實際上，被囚禁的電子可不那麼“老實”，按照量子力學的規律，有時它可以穿過“監獄”的牆壁逃逸出來，一方麵新一代單電子器件芯片中似乎不用連線就可以相互關聯在一起，另一方麵芯片的動作卻會不可控製。所以，盡管單電子器件已經在實驗室裏得以實現，但是真的要用在工業上，還需要一段時間。
被囚禁在小尺寸內的電子的另一種貢獻，是會使材料發出強光。利用納米技術製造的新激光器，發光的強度高，驅動它們發光的電壓低，可發生藍光和綠光，用於讀寫光盤可使光盤的存貯密度提高幾倍。還有甚者，如果用“囚禁”原子的小顆粒量子點來存貯數據，製成量子磁盤，存貯量可提高成千上萬倍，會給信息存貯的技術帶來一場革命。
新的材料戰爭
目前，納米技術廣泛應用於光學、醫藥、半導體、信息通訊。科學家為我們勾勒了一幅若幹年後的藍圖：納米電子學將使量子元件代替微電子器件，巨型計算機能裝入我們的口袋裏；通過納米化，易碎的陶瓷可以變成韌性的，成為一種重要的材料，用它做成的裝甲車重量輕，並可以抵禦射來的炮彈；世界上還將出現1微米以下的機器，甚至機器人；納米技術還能給藥物的傳輸提供新的方式和途徑。
科學家相信納米技術未來的應用將遠遠超過計算機技術，並成為未來信息時代的核心。納米技術異軍突起，受到全世界的關注，世界各主要國家均把納米科技當作在未來最有可能取得突破的科學和工程領域。下麵就讓我們看看，世界各國如何開始進行這場沒有硝煙的納米技術爭奪戰的。
1991年，美國正式把納米技術列入“國家關鍵技術”和“2005年的戰略技術”，並指出：對先進的納米技術的研究，可能導致納米機械裝置和傳感器的產生……納米技術的發展可能使許多領域產生突破性進展。
1996年，以美國國家科學基金會為首的十幾個政府部門聯合出資，委托世界技術評估中心對“納米結構的科學和技術”的研究開發現狀和發展趨勢進行調研。為此，該中心成立了一個8人小組，自1996～1998年調查研究了3年，除了在美國國內調查之外，該專家組還走訪了西歐、日本和我國台灣的42所大學、工業公司和國家實驗室。專家們得到了兩個重要發現：一是以納米技術製成的材料，可以得到全新的性能；二是納米技術涉及的學科範圍極廣，許多新的發現都是在各學科的交叉點上。該小組的調查結果還發現了兩個引起美國重視的問題：一是在納米技術研究經費方麵政府的投入，1997年各國財政投入就接近5億美元，其中西歐為128億美元，日本為12億美元，美國為116億美元，而其他各國和地區總計才07億美元，即美國在這方麵的投資落後於西歐和日本；二是美、日、歐在納米技術方麵的實力競爭中，美國僅在合成、化學製品和生物學方麵領先，而在納米器件、納米儀器設備、超精密工程、陶瓷和其他結構材料方麵相對滯後，日本在納米器件和強化納米結構方麵有優勢，歐洲在分散物、塗層和新儀器方麵較強，同時日本、德國、英國、瑞典、瑞士等正在納米技術的一些特定領域建立了優秀的納米技術中心。
1998年4月，美國總統科技顧問萊思說：“如果我被問及明日最能產生突破的一個科技領域，我將指出這是納米科學和技術。”
1999年1月，美國國家科學基金會發表了一個聲明，指出：“當我們進入21世紀的時候，納米技術將對世界人民的健康、財富和安全產生重大影響，至少如同20世紀的抗生素、集成電路和人工合成聚合物那樣。”
“納米技術將與信息技術和生物技術一樣，對21世紀經濟、國防和社會產生重大影響，並可能引導下一場工業革命。”
“70年代重視微米技術的國家如今都成為發達國家，現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀的先進國家。”
“納米技術未來的應用將遠遠超過計算機工業。”
“納米技術將對人類產生深遠的影響，甚至改變人們的傳統思維方式和生活方式。”
美國《商業周刊》將納米技術列為21世紀可能取得重要突破的領域之一。
鑒於納米技術的重要性，為了確保21世紀前半個世紀美國在經濟方麵的領導地位和國家的安全，美國政府認為是行動的時候了。美國國家科技委員會在上述調研的基礎上，擬定了“國家納米技術計劃(NNI)”。
美國國家納米技術計劃(NNI)的“能源”項目中列出了8項優先研究項目，其中6項是關於納米材料的。
2000年1月，美國總統克林頓在加州理工學院正式宣布了美國的國家納米技術計劃(NNI)，並在2001年財政年度計劃中增加科技支出26億美元，其中近5億美元用於發展納米技術。克林頓說：“我的預算支持一個比較重要的、新的國家納米技術計劃，即在原子和分子水平上操縱物質的能力，價值為5億美元。試設想一下這些納米材料將10倍於鋼的強度而重量隻有其幾分之一；國會圖書館內所有信息可以壓縮在一塊拇指大的矽片上；當癌病變隻有幾個細胞那樣大小時就可以探測到。我們的某些目標可能需要20年或更長的時間才能達到，但這恰恰是為什麼聯邦政府要在此起重要作用的原因。”