从纳米科学技术的发展看新科技革命

从纳米科学技术的发展看新科技革命

纳米科技是20世纪80年代逐步形成和发展起来的前沿技术，它的发展大大拓展和深化了人们对客观世界的认识，并带来的新一轮的技术变革。我国著名的空气动力学科学家钱学森前辈曾说过，纳米科技将是一次革命，将是21世纪的又一次科技革命。纳米技术对原子和分子的进一步驾驭，将引发一场比微米技术更为深远的大规模变革。在医药保健、计算机、化学和航天等性质迥异的领域，纳米技术更是将成为一种革命性技术。纳米科技将对人类产生深远的影响，甚至改变人们的思维方式和生活方式。纳米技术给我们生活带来的变革，将不亚于电力代替蒸汽的变革。

更为重要的是纳米技术是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础，所以纳米技术的意义已远远超过了信息技术和生命科学。利用纳米化材料特殊的磁、光、电等性质，还可以开发出难以计数的新的元器件，在信息工程、生物工程等方面发挥重要作用，从而衍生出新兴的高科技产业群。纳米技术渗入生物学领域将迅速改变农业和医学的面貌，人类生活方式将在这两项科技的结合中迅速出现革命性的变革。

纳米科学技术是指在0.1nm~100nm尺度空间内，研究电子，原子和分子运动规律与特性的高技术学科。纳米科学技术涵盖纳米物理学，纳米电子学，纳米材料学，纳米机械学，纳米制造学，纳米显微学，纳米计量学，纳米化学，纳米生物学，纳米医学。纳米科学技术是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是基础研究与应用探索紧密联系的新兴高尖端科学技术，是新科技革命涉及的五大学科之一。

虽说纳米科技是尖端科技，却早就存在身旁。举一个最常见的例子，就是莲花表面的出污泥而不染的特性。莲花表面的细致结构和粗糙度大小都在纳米尺度的范围内，所以不易吸附污泥灰尘。莲花的出污泥而不染是自然天成，这比人类的任何清洁技术还高明。这种莲花表面纳米化结构，自我清洁的物理现象，就被称作莲花效应(lotus effect)。

纳米科技是学习纳米尺度下的现象以及物质的掌控，尤其是现存科技在纳米时的延伸。纳米科技的世界为原子、分子、高分子、量子点和高分子集合，并且被表面效应所掌控，如范德瓦耳斯力、氢键、电荷、离子键、共价键、疏水性、亲水性和量子穿隧效应等，而惯性和湍流等巨观效应则小得可以被忽略掉。举个例子，当表面积对体积的比例剧烈地增大时，开启了如催化学等以表面为主的科学新的可能性。

随着纳米科技这一革命性技术的到来，我们观察微观世界的工具也同样发生着革命性的变化，这些设备使我们可以精密地运作并生成纳米结构。实现纳米量级结构和器件的科技主要有两大类，一类是自上而下的加工工艺，如光刻、纳米压印、显微探针技术等，另一类则是操纵分子自组装技术形成微结构的自下而上工艺，两种制备方式均可得到纳米量级的微型结构和器件。物质在纳米尺度时，会和它们在宏观状态时有很大的不同，例如：不透明的物质会变成透明的(铜) 、惰性的物质变成可以当催化剂(铂) 、稳定的物质变得易燃(铝) 、固体在

室温下变成了液体(金) 、绝缘体变成了导体(硅) 。这些性质上的巨大差异引起了科研工作者的广泛兴趣和研究，大大促进了纳米科技的迅速发展。

就我本人的专业学习而言，从硕士研究生开始，逐步地接触、了解、学习、理解、掌握一些比较基本的纳米加工技术，该技术是整个纳米科学技术领域内非常重要的一部分，从最开始接触纳米材料的概念开始，脑海里无法想象出在那么微小的量级下，在那么微妙的微观世界里，纳米材料同样具有着与现实宏观物体一样精彩的多姿多态。纳米压印技术克服了传统光刻技术的缺陷，实现了低成本高生产效率的加工。话句话说，就是能够在纳米量级的情况下，对大部分材料特别是目前比较重视的贵金属材料，压印出精度和保真度都很高的理想图形，以制备生产中需要的微型器件，满足现代工业发展的需要。

在学习阶段，从最开始的茫然到慢慢的对概念进行抽象，直到最后通过非常高端的电子透射显微镜进行纳米材料特性的观察和研究，让我也深刻的感觉到科学技术的发展能够给我们带来很多意想不到的收获，更能感受到人类在一次又一次科技革命中智慧的展现和灵感的迸发。通过了硕士三年的努力，最后有幸被东南大学微电子学与固体电子学专业招为考核博士生，能够让我在接下来的几年里，继续探索和研究纳米科学技术，不仅让自己更清楚的认识微观世界，也能够让自己的思想更加细腻，不敢出现一丝一毫的差错。

根据科学家们的预计，在21世纪的头20年，纳米科学和纳米技术、生命科学和生物技术、信息科学和信息技术以及认知科学将迅猛发展，这四大领域交互作用并有机融合，将推动整个科技领域的革命性变革。这是新世纪的一次新的科技革命。这场新的科技革命，不仅推动着人类整体认识能力的飞跃，对客观世界的认识在深度和广度上有更大的进展，而且使社会生产力的发展跃进到一个斩新的质的阶段，使本世纪先进生产力发展具有新的特征。

如今，纳米科学方兴未艾，纳米技术展示出广阔的开发应用前景。多技术融合，将以纳米水平上的材料统一和技术整合为基础，将引发材料领域和制造领域的革命性变革。新的科技革命的深入发展，越来越充分地表明，新的世纪将是科技革命带来的科技创新主导经济社会发展的时代。同时，需要人文社会科学与自然科学技术科学的紧密结合，需要现代人文理念与科学精神的交汇融合，需要呼唤人类的良知，确立人类所向往的美好目标，需要构建和谐社会和和谐世界。

参考文献：

[1] 习近平. 关于实现中华民族伟大复兴的中国梦论述. 人民网摘编, 2013

[2] 刘端直. 论当今纳米科技革命的酝酿和发展. 成都理工大学学报, 2008

[3] 何传启. 新科技革命加速中华民族伟大复兴. 中国社会科学报. 2013

[4] 李惠国. 二十一世纪科技革命与人类未来. 中国科学技术出版社, 2007