纳米的第一桶金

（文 / 纪江玮）

实验室里的“微小”发现，将推动人类生活的巨大改变(本刊资料)  

从实验室走向市场

这是一个实验室里的小把戏：把一块白色的黏团放在一个电场中，黏团立刻变硬了。关上电场，黏团又会变软，这个现象并不高深。这是因为黏团中有对电敏感的物质。一旦打开电场，这些带电物质就会排列成串，黏团因此变硬了。

这样的材料有很多用途。最有意义的是做汽车的离合器，低摩擦，易维护，不需要复杂的驱动装置。这样的装置在工业生产中也有很多用途。但迄今为止，还没有人能制出一块黏团，性能足够稳定，可以在市场上出售。

事实上，大部分纳米技术还停留在实验室阶段。在过去十年中，大家对纳米技术寄予厚望，但除了伟大的设想与漂亮的显微图片，几乎没有什么实用的东西产生。但现在情况有所不同。科学家对物质在原子级的特性有了更好的理解，能以更好的技术观察纳米世界。全世界的科学家都在努力把科幻变成现实，美国显然是这一领域的领头人。但亚洲公司，如日立、NEC、富士通以及三星，都迅速意识到，要想做21世纪的大公司，就必须在最小的刻度上下功夫。

最早能进入市场的产品是电脑显示器和手机电池，这些产品使用纳米材料后，性能会有极大改善。接下来会是电路和生物技术，纳米技术的具体应用前景越来越清晰。电子工业希望用纳米技术开发出更快的计算机处理器和容量巨大的存储器；生物工业希望的是做工精细的原子，以及小得可以进入人体的微型机器；制造业视纳米技术为新工具，可以制造出更结实、更轻便、更灵活的材料。

走在纳米产品潮流最前端的是三星电子，它正在研制一种非常省电的电视和电脑显示器。三星已在去年展示了原型机，计划在2003年推向市场。

三星还是世界领先的存储器芯片生产商，这也正是它重视纳米科研的原因之一。“显示器是我们迈进纳米技术世界的第一步。事实上，我们希望在电子领域有更多进展。”金松民说。他是三星高级技术研究院的执行总监。

具体而言，金说，公司相信纳米技术能制造出兆兆位的存储器芯片，可储存万亿字节的数据。目前最新一代的存储器芯片是千兆位的，可储存十亿字节的信息。

富士通，另一家领先的半导体公司最近宣布，要在川崎开一家纳米技术研究中心。首要课题是研究能替代硅的半导体材料，以适应计算机存储和处理技术的发展。

目前这些进展都来源于一项广为人知的纳米技术成果：碳纳米管。这是一种非常有前景的碳晶体，由日本NEC公司的一位科学家发现。

美丽的碳晶体

碳晶体在自然界有两种形式：石墨和金刚石。日本科学家所发现的是碳的第三种存在形式，它本来是一种单层碳原子的平面结构，在某种电压之下，会卷成管状。一旦卷成管状，它就变得无比稳定与结实。

碳纳米管比钢硬100倍，同时又是绝佳的热导体与电导体。这些令人赞叹的特性已被研究了多年，现在慢慢出现的是使用这些特性的能力。碳纳米管的确很硬，但它们又小得要用几千分之一毫米来度量。只是到最近，科学家才刚刚有办法把碳管绑成一条绳，或是把碳管结合到别的材料里，来增加合成物的强度。

批量生产形状整齐的碳纳米管是一个世界性难题。如果不能随意地制造纳米物体，如果不能把原子准确地放在所需的地方，很多有潜力的应用就依然是纸上谈兵。

以计算机行业为例，工艺上的进步非常重要。现在的潮流是更小，功能更强大，携带更便捷。传统的硅片上的铜丝线路已小到了极限。如果线路进一步变小，现有的工艺已无法做到准确布线。

日本的科学家松本正在接近问题的答案，他们使用离子束在纳米尺度上做三维的操作。最近，他们使用碳晶体制出了世界上最小的酒杯形状。松本希望，他们制出的合成物可以在纳米尺度上发挥作用。比如，固定住一个病毒，以便观察控制药物在体内的释放；找到并杀死肿瘤细胞等。

作为新产品的研发人员，三星公司的金先生认为，像碳纳米管这样的新型材料，要想在新产品中很容易地使用，尚需时日。“现在，我们需要的是符合商业要求的可靠性与稳定性。”对于金来说，主要问题不是如何控制新材料的特性，而是如何大批采购，如何很容易地把它们结合到公司的新产品中。

金可以得到新型显示器屏幕所需的碳纳米管，但制作时的温度太高，无法和塑料做在一起。不过，金认为，科研的进展这样迅速，这个问题很快就会解决。“每天我们都在用实验验证理论。一年之内，就会有公司在低温下制出稳定的产品。”

越来越多的碳纳米管开始上市。三菱与美国合作，成立新公司，准备商业化生产碳纳米管。同时，东京的一家公司宣布，他们已“种植”出特殊排列的碳纳米管。明年，生产商就可以用这种材料生产锂电池和显示器。

“显示器和手机电池是纳米技术走出实验室的第一步。”东京工学院的滕间先生说，“当然，还存在一些巨大的挑战。但是，从这里，纳米技术开始成为工业现实。”