纳米技术有哪些用途（纳米那么“小”，到底能干啥）

小稿 • 2024年3月11日下午11:50 • 投稿

纳米是非常小的长度单位，只有“十亿分之一米”，相当于人类头发丝直径的万分之一。日常生活中的很多物品、商品早就带上了“纳米”二字。不过，从“纳米能量杯”到“纳米内裤”，从手机的7nm芯片到科幻电影中的“纳米战甲”，再到现实世界的纳米机器人、纳米材料，到底哪些才真正蕴含着纳米科技？

纳米这么“小”怎么有那么多作用？

一个长度单位又为何能成为一门学问？20世纪80年代，人类通过扫描隧道显微镜，第一次正式开启了对纳米尺度世界的科学观测与研究。它有多小？1纳米是10的-9次方米。如果把直径为1纳米的小球放在乒乓球上，差不多就相当于是把一个乒乓球放在了地球上。纳米技术研究的尺寸对象一般在1纳米到100纳米之间，但在具体的研究中也不局限在这个尺度范围，主要看纳米尺度结构或纳米物质是否出现新奇的物理特性、化学特性、生物学特性或医学功能等。

纳米世界能有什么新奇呢？

一些金属氧化物通常情况下没有磁性，但在20纳米尺度以下就会表现出顺磁性。金的熔点约为1064℃，但到了1～2纳米，在室温就会熔化。微粒的尺度不一样，性能会天差地别，这就是纳米尺寸效应。物质世界从无功能到有功能的过渡临界发生在纳米尺度，同时，生命世界从非生命到有生命的过渡临界也发生在纳米尺度，所以要调控物质世界，比如获取物质的新功能，从调控纳米尺度上的结构入手最有效，因为导致物质宏观功能的源头在这里。

目前，全世界有60多个国家专门成立了国家层面的纳米研究计划，我国也不例外。我国纳米科技研究起源于20世纪80年代后期。目前，在纳米科技的基础研究和应用基础研究领域，中国是全球最活跃也是最有影响力的国家之一。

从“纳米内裤”到“纳米战甲”纳米到底能干什么？

有人可能觉得，纳米有什么稀奇的，自己早就穿上了“纳米内裤”，垫上了“纳米鞋垫”。曾经，一些不良商家想蹭“纳米”热度，将其作为营销噱头，出现了很多名字带“纳米”二字，却和纳米毫无关系的商品，甚至有消费者因此认为纳米科技就是骗局。如今，纳米技术真的已经应用到很多方面、很多产品中，“纳米”二字反倒不再被用来标榜自己。在一部已经快成了“人体新器官”的智能手机中，有一百多个零部件都是纳米技术和纳米材料的产品。手机里面的计算芯片是用人类迄今最为精细的微纳加工技术制造出来的。

因此，5nm芯片每平方毫米的面积上就装有大约1.5亿个左右的晶体管，2nm芯片的晶体管密度大约是5nm芯片的2倍。一颗比人类指甲稍大的芯片里面装有上百亿个晶体管，比地球人口数量还多。

纳米技术还能治病？

纳米科技在原子、分子尺度上研究物质的特性和相互作用，对物质进行精确加工和原子制造，能够对生命健康和疾病过程进行精准调控。

到目前为止，疾病的诊断和治疗是建立在分子间反应基础上的，人们吃的药物叫分子药物。而纳米药物则是单一分子聚集到一起形成一个颗粒，也可以叫颗粒药物。这个颗粒有一个表面，可以在表面装上很多不同的药物，然后可以控制它，让其一层一层地往外释放。而把纳米颗粒作为治疗药物的载体，则可以让它在人体内输送药物，而且是像快递员一样定点递送。除了精准送药的“快递员”，未来，纳米机器人也可能进入人体，来给人们看病。它是能对纳米空间进行操作的“功能分子器件”集合形成的系统。这个“机器人”和通常的机器人形象有着很大差别。一根纳米棒、纳米管就可以是一个纳米机器人。

在纳米技术研发方面，中科东亚作为一家集纳米功能材料系列产品的研发、生产及销售为一体的国家高新技术企业、「纳米银行业标准起草单位及示范单位」、「北京市科委纳米新材料研发课题的承担单位」，一直专注于将纳米量子科技进行产业化应用。近几年研究发现了纳米碳量子点的特性，是一种颠覆传统皮肤愈合的应用材料，在伤口愈合、皮肤修复领域表现优秀，目前正在产业化运用研究中。