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[交流] 纳米科学是今天的时髦

今天，纳米科学很时髦。西方世界所有的管理机构都强调它们对纳米器件和纳米技术的兴趣。通常情况下，这类大型科学潮流总是有它有利和不利的一面。许多科学家甚至没有对自己正在进行的工作作必要的改变，就加入了浩浩荡荡的纳米科学队伍。比如，对相当多的化学家来说，合成的新分子或许就被称为纳米器件。但是，也是在通常情况下，这种大型科学运动总会产生出具有重要意义的新内容。

比如，让我们看看纳米结构在化学中的作用吧。从一方面来说，大自然已经为我们提供了漂亮而又坚固耐用的纳米结构，如富勒希和碳(纳米)管，它们都拥有令人惊叹的特性。我们今天面临的挑战，就是如何才能以合理的价格大量获得它们。这才是一个真正的问题。

化学纳米器件学则可以让我们获得一种截然不同的东西，在这样的器件中，随着氧化还原作用势能或pH值的变化，纳米尺度的分子单元会对应于另一个分子而运动。科学家们已经创建了一些这样的器件。与此同时，我对这些器件持相当怀疑的态度，因为它们极端昂贵又相当脆弱（对毒素很敏感），不容易用适合的涂层或局部的抗毒中心对之进行保护。这又是一个挑战。

让我们转向生物学。我们发现了大量正在工作的纳米机械系列：酶、离子通道、感应蛋白质和黏附分子等。它们给人留下极为深刻的印象，这是肯定的，因为它们代表了经过十亿多年的反复试验的进步结构。我们是试图模仿这些器件呢，还是利用它们本身的功能来实现技术意图，比如根据分子遗传的技术，在工业化水平生长植物或创建新的蛋白质？这是一个重要的问题。

在第三方面，目前尚未确立的一面是量子物理学和（具有遥远）可能的量子计算机。在我年轻时，我曾希望通过量子流的量化来进行数字储存：IBM公司获得了建立约瑟夫森效应上的相应技术的专利，但IBM最终放弃了这项技术。这表明即使是由大型、有足够竞争能力的小组来进行研究，纳米技术也仍然极具艰辛。但这并不是说没有了希望，也许我们的孩子们会使用一些我们今天无法想象的量子计算机。

因此，我们面临的是真正的挑战，而不是在某些匿名的公告板上提出的模糊建议。是的，我们需要新工具。我们需要知道材料在纳米水平上的行为、用于制造纳米颗粒或纳米孔的物理化学的妙计、关联小系统（纳米磁铁、纳米超导体、纳米铁电体）的特性、组装功能单元的能力，等等。

出版这套手册的目的，就是通过适当的模型化方法，来提供能够帮助我们的工具。它由前沿专家们撰写，从普通的理论原理开始，逐步进入详细的制作诀窍。

在18世纪的后半叶、工业革命开始之初，精力充沛的（法国学者）德尼斯·狄德罗将西方世界的所有知识（基本原理和实践知识）都浓缩进一本卓越的百科全书中。今天，在更为谦和的水平上，我们希望能够提供类似的帮助。在包括这本书在内的第一次浪潮后，某种形式的纳米工业也许会诞生出来。

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