納米是非常小的長度單位,只有“十億分之一米”,相當于人類頭發絲直徑的萬分之一。日常生活中的很多物品、商品早就帶上了“納米”二字。不過,從“納米能量杯”到“納米內褲”,從手機的7nm芯片到科幻電影中的“納米戰甲”,再到現實世界的納米機器人,到底哪些才真正蘊含著納米科技?
幾納米的芯片能裝下些什么?納米戰甲只是科幻編劇的萬能道具嗎?納米這么“小”,怎么有那么多作用?一個長度單位又為何能成為一門學問?
20世紀80年代,人類通過掃描隧道顯微鏡,第一次正式開啟了對納米尺度世界的科學觀測與研究。
它有多小?1納米是10的-9次方米。如果把直徑為1納米的小球放在乒乓球上,差不多就相當于是把一個乒乓球放在了地球上。
納米技術研究的尺寸對象一般在1納米到100納米之間,“但在具體的研究中也不局限在這個尺度范圍,主要看納米尺度結構或納米物質是否出現新奇的物理特性、化學特性、生物學特性或醫學功能等。” 中國科學院院士、國家納米科學中心主任趙宇亮解釋說。
一些金屬氧化物通常情況下沒有磁性,但在20納米尺度以下就會表現出順磁性。金的熔點約為1064℃,但到了1~2納米,在室溫就會熔化。微粒的尺度不一樣,性能會天差地別,這就是納米尺寸效應。
趙宇亮表示,物質世界從無功能到有功能的過渡臨界發生在納米尺度,同時,生命世界從非生命到有生命的過渡臨界也發生在納米尺度,“所以要調控物質世界。比如獲取物質的新功能,從調控納米尺度上的結構入手最有效,因為導致物質宏觀功能的源頭在這里?!?br>