百年科学-澳大利亚重大创新成果亮点
百年科学-澳大利亚重大创新成果亮点
AUSTRALIA: 100 YEARS OF DISCOVERY AND INNOVATION IN SCIENCE AND TECHNOLOGY 澳大利亚百年科学探索与创新 百年科学-澳大利亚重大创新成果亮点聚酯钞票 &在澳大利亚，聚酯钞票已经替代了所有面值的纸币。随着每年超过180亿的聚酯钞票的发行，以及点钞机的广泛使用，澳大利亚的经验证明聚酯钞票可以使用而且效果很好。& &&澳大利亚储备银行 澳大利亚是全世界第一个发行整套聚酯钞票的国家。除了与众不同的透明窗口这一主要防伪功能以外，这种钞票还有其它包括光学可变图像、阴影图像、浮凸印刷以及金属性、位变异构性或异染性油墨的使用等安全防伪特色。聚酯钞票不仅增强了防伪功能，而且在耐久性方面也比其所取代的普通澳大利亚纸币强四倍，更能在其使用周期结束时得到循环利用，用于生产丰富多样的塑料制品。 太阳能电池技术 新南威尔士大学（The University of New South Wales）的澳大利亚研究理事会高级硅光电学与光子学精英中心被全球公认为世界一流的光电研究机构之一。1985年，由马丁&格林教授(Professor Martin Green)带领的一组研究人员对限制硅太阳能电池产能的因素进行了实质性的研究，从而将其性能提高了50%以上，由此创下了太阳能电池效率的最高记录。 格林教授始终在其研究领域处于领先地位，并于不久前被授予澳大利亚最具威望的奖项&&联邦研究金，以资助他所引导的对于纳米结构以硅为基础的串联太阳能电池的研究。格林教授志在研发出新一代低成本的硅太阳能电池，以大幅减少利用日光发电的成本。这既为澳大利亚工业创造新的机遇，也为缔造一个更加清洁的环境做出贡献。 农作物生长 两名澳大利亚人发现了决定植物何时停止生长和开始开花的基因。开花调节基因(FLC)的发现可以增加全世界农作物的产量，并提高最贫困国家农作物的营养价值。 采矿技术 澳大利亚在矿物和石油的勘探与开采领域具有悠久的历史，它也因此在采矿技术服务领域扮演了举足轻重的发明者角色。澳大利亚公司开发出了全世界约60%的采矿软件，并在诸多相关科技领域引领世界潮流，如：勘探评价和采矿处理技术；采矿设备；科学分析技术等等。澳大利亚在采矿领域的创新成果包括设计出全世界第一个能在钻孔核心对矿物质进行测绘的自动化系统，发现矿址修复新方法以及建造了世界上第一个综合型双向矿上急救通信系统。 纳米技术 &&伟大的头脑思考细微的东西 澳大利亚是纳米技术研究领域的领军者。1987年，澳大利亚科学家研制出世界上第一台纳米机，该设备体形极小，其部件仅为分子大小。这种生物传感机可用于医疗检查身体内部***、分析污染成分或支持微型电脑。现在，从服装、化妆品到量子计算和药品研发、纳米技术（一门对十亿分之一米宽度的材料进行操作和处理的科学）已经渗透到我们生活的各个方面。 澳大利亚拥有丰富的资源，跨学科的研究基地以及多样的国际合作经验。澳大利亚约有70个研究团体正在研发纳米技术，其中包括澳大利亚政府所属的研究机构、大学研究院及50多家纳米技术公司。政府和私营机构每年都会投入大约1亿澳元推动纳米技术的研究及其商业化应用。纳米材料和微粒是纳米科技的基础，也是纳米技术的研究和商业化应用中的两大重点攻关领域。 在培养下一代的纳米技术研究人员方面，澳大利亚也走在世界前列。南澳大利亚州的弗林德斯大学（Flinders University）于2003年开设了世界上第一个学习纳米技术的本科学位，另外还有12家教育机构和科研院校也在开展纳米技术领域的教学工作。 2003年11月，位于澳大利亚昆士兰大学（The University of Queensland）内的澳大利亚研究委员会（ARC）功能纳米材料中心成立。该中心将澳大利亚四所大学的研究专家和它们的国际合作伙伴紧密联系在一起，旨在从基础理论到实际应用的各个层面对各种纳米材料的合成、特性和应用进行具有世界水准的研究；同时与国际其他前沿研究机构建立紧密的交流与合作关系，从而确立澳大利亚在该新兴领域的主导地位。该中心的研究项目侧重于功能纳米材料的新兴合成技术、特性和应用，例如纳米微粒、纳米管、薄膜、纳米孔和纳米合成材料等。该中心的研究项目将通过创新技术和工艺，加强新型纳米材料和产品在清洁能源、环境保护和卫生保健等行业的应用，以期带来巨大的国际影响。 澳大利亚的生物科技 & 亚太第一, 世界第六 澳大利亚是亚太地区首屈一指的生物科技研发中心，其科研实力位居全球第六。澳大利亚在生物医药研究领域具有深厚的根基以及独特的生物多样性资源，其生物科学技术也因此而蓬勃发展。澳大利亚拥有众多围绕生物科技而开展研究的机构，其中包括企业、大学、联邦及州政府拨款设立的研究机构以及其他私立、非盈利性组织和科研机构等。目前，澳大利亚约有400多家以生物制品的研发为核心业务的科技公司。它们受益于政府公平的管理法规和对生物科技业的强大支持；它们坚实的科研力量为澳大利亚打造出一条从探索先进的治疗方法到研发医药新产品的健康通道。 澳大利亚是世界上举足轻重的生物医学研究基地，其主要的医学研究领域包括: 神经科学、免疫学、干细胞、人类生殖健康、癌症以及传染病的防治。澳大利亚国家健康和医疗研究委员会(NHMRC)、澳大利亚研究委员会(ARC)、澳大利亚合作研究中心（CRC）以及澳大利亚政府所提供的一系列创新计划为澳大利亚在生物医学领域的研究提供了充足的资金支持。 澳大利亚各大学的学术研究和科技创新能力突出，它们的努力使澳大利亚在生物技术、生物多样性、纳米技术、量子力学和医学等研究领域保持世界领先水平。 再生医学的前景 & 干细胞研究 再生医学是运用再生生物学的基本知识来解决临床上损伤组织与***的修复与重建的科学，是一个包含多学科的领域。近年来，随着分子、细胞生物学以及组织工程学有关技术的不断
中国广东省广州市天河珠江新城临江大道3号发展中心11-12楼邮政编号：510623总领事馆办公室及澳大利亚公民事务处***：&+86&20&consular.guangzhou@dfat.gov.au澳大利亚签证中心***：&+86&20&签证处***：+86&20&澳大利亚贸易委员会&***：+86&20&纳米科技的重要意义
一个时期以来，对纳米科技概念的片面认识以及伪纳米产品的出现，使得有些人对纳米科技本身产生某些误解。针对纳米科技发展过程中出现的这种现象提醒从事纳米科技的科技工作者和企业界人士，应该对当前的纳米"热"有清醒的认识，尤其需要对纳米科技的内涵和纳米科技的发展趋势作进一步的思考，防止一些概念上的谬误和炒作损害这一新兴的前沿科技在我国的健康发展。
一、纳米科技的真正内涵
目前社会对纳米科技认识上的偏差，主要表现在对纳米科技内涵的理解上比较模糊，不少认识都只从纳米科技的一个方面，甚至一个次要的方面来理解纳米科技，缺乏全面和系统的认识。
1．纳米科技不仅仅是纳米材料的问题
目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度（1～100纳米）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。
纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合，可产生众多的新的学科领域，并派生出许多新名词。这些新名词所体现的研究内容亦有交叉重叠。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。&
一个原子一个原子地组装机器：在未来，人们将可以用纳术技术一个一个地将原子组装起来，制成各种纳米机器。图为纳米泵（1）、纳米齿轮（2）、纳米轴承（3）和用于分子装配的精密运动控制器（4）
现在国内公众对纳米科技的理解，似乎仅仅是讲纳米材料，其实这是不全面的。主要原因是过去国内科研经费的资助以及有影响的成果的获得，主要集中在纳米材料领域，而且我国目前纳米科技在实际生活中的应用也最先在纳米材料这一领域表现出来。我国现在300余家从事纳米科技研发的公司也主要是从事纳米材料，尤其是纳术粉体材料的生产。而有关对社会生活和生产方式将产生深刻而广泛影响的纳米器件的研究，国内研究开发力量严重不足。国外在此方面的研究虽然主要还处在应用基础研究的阶段，但目前已申请了大量的专利，不断抢占战略制高点。我们必须要重视纳米器件的研制和纳米尺度的检测与表征的研究工作。如果现在不在这方面加强部署，给予重点支持，将会使我国在这一前沿领域的国际竞争，处于十分被动的局面。
2．纳米科技不仅仅是传统微加工技术的扩展和延伸
纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。纳米科技研究的技术路线可分为“自上而下”和“自下而上”两种方式。“自上而下”是指通过微加工或固态技术，不断在尺寸上将人类创造的功能产品微型化，而“自下而上”是指以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，这主要是利用化学和生物学技术。
“自下而上”的制作方式是纳米科技概念最早提出时的核心内涵。长期以来人们对任何希望得到的纳米结构材料（包括控制固态生成物的尺寸、形状、性质），还是习惯于从微电子的角度出发，通过"自上而下"的方式提高加工精度。预计到2010年，通过目前微加工方式在硅集成电路上的线条宽度和CMOS电路的设计原理将达到极限。要跨越量子效应障碍，必须考虑采用其他的方式使工业生产适应新的设计原理和纳术尺度的精度标准。因此，"自下而上"的制作方式伴随着纳米科技的迅猛发展将愈来愈受到重视。
在这种制作方式中，最为重要的研究方向是实现分子器件自组装。分子自组装就是在平衡条件下，分子自发组合而成为一种稳定的、结构确定的、以共价键和非共价键联结的聚集体。分子自组装在生命系统中普遍存在，而且是各种复杂生物结构形成的基础。现在科学家借助计算机模拟，并利用化学和生物技术，己成功地设计和制造出一些具有特定形状和性质的分子装置。因此，纳米科技并不仅仅是传统微加工技术的扩展和延伸。在目前，我们应在鼓励两种技术路线结合的同时，注重“自下而上”方法的探索。
3．纳米材料不仅仅是颗粒尺寸减小的问题
有些人，认为纳米技术与微米技术相比仅仅是尺寸缩小、精度提高的问题，检验一项技术或产品只要看它是否是纳术量级即可。这种认识是比较片面的，纳米科技的重要意义主要体现是在这样一个尺寸范围内，其所研究的物质对象将产生许多既不同于宏观物体也不同于单个原子、分子的奇异性质，或对原有性质有十分显著的改进和提高。导致纳米材料产生奇异性能的主要限域效应有比表面效应、小尺寸效应、界面效应和宏观量子效应等。这些效应使纳米体系的光、电、热、磁等物理性质与常规材料不同，出现许多新奇特性。
图2 自由地操纵单个原子或分子
左图是一个铁原子（Fe）与一人一氧化碳分子（CO）结合形成一个铁羰基（FeCO）分子的过程。先用扫描隧道显微镜针尖拾取一个铁原子（Fe）并将它移走，然后将CO放到Fe上面，两者结合形成FeCO分子。中图是用显微拍摄的该过程的照片，其中图C，图D显示的是继续利用一个CO和FeCO结合成Fe（CO）2分子的过程。用这种方法还可以用原子组成各种图形，如右图
因此，判断纳米材料，不仅仅是看是否颗粒在纳米量级，而重要的是要检测它在这一尺寸下，是否发生了性能的改变或原有性能显著的提高。由此可见，纳米材料的颗粒尺寸也应该均匀分布。如果颗粒尺寸分布的范围很广，甚至只有少部分颗粒尺寸在纳米级，材料整体性质就不会有显著变化。
图3 纳米存储器和DNA开关
左图为纳米存储器，存储密度可达每平方厘米10万亿字节。右图是利用DNA自我组合原理进行设计的DNA开关，利用它将可以制造出分子大小的电子电路，使未来的计算机体积更小，运算速度更快
4．重视纳米尺度的表征和检测研究
在当前纳米科技概念中，似乎忽视了纳米尺度的表征和检测。但是，这项工作是纳米科技研究和发展、理论和实验的重要基础。纳米尺度是如此之小，没有重要的工具和系统的表征、检测，纳米科技研究只能是一句空话，伪纳米产品也会乘虚而入。
20世纪80年代初出现的纳米科技研究的重要手段-----扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等微观表征和操纵技术对纳米科技的发展起到了积极的促进作用。参与美国纳米科技规划的有关科学家把STM、AFM等扫描探针显微镜（SPM）形象地称为纳米科技的“眼”和“手”。
所谓"眼睛"，即可利用SPM直接观察原子、分子以及纳米粒子的相互作用与特性，表征纳米器件。所谓“手”，是指SPM可用于移动原子、分子，构造纳米结构，在纳米尺度研究它们之间的相互作用，为科学家提供在纳米尺度下研究新现象、提出新理论的微小实验室，为微型器件的构筑提供了研究手段。除SPM外，我们应该重视开发其他实时、在线检测和表征技术，为纳米科技的研究提供必不可少的手段。
二、纳米科技时代何时来临？
图4 C60分子和碳纳米管
碳纳术管是在用电弧滚制备C60分子（上图）时发现的，是由类似石墨结构的六边形网格卷绕而成的一种一维纳米材料。这种中空的"微管"的电学性质非常奇特，而且强度比钢高100倍。我国科学家已经在国际上首次制成了长度达3毫米的碳纳米管
纳米科技时代应是纳米技术产生像当今信息技术那样对人类生活和生产方式产生广泛而深刻影响的时代。因此我们说，纳米器件的研制水平和应用程度是人类进入纳米利技时代重要的标志。纳米技术现在的发展水平只相当于计算机和信息技术在20世纪50年代的发展水平。人们研究基本的纳米尺度现象的工具和对这些现象的理解水平还只是初步的。要想实现纳米技术的目标，尚有很多基础科学问题需要解答，包括对分子自组装的理解、如何构筑纳米器件、复杂的纳米结构系统是如何运作的等等。只有在物理、化学、材料科学、电子工程学以及其他学科的很多方面得到充分的发展情况下，才能真正地形成一项具体的纳米技术。前不久，美国《科学》杂志引用一位科学家的话，认为现在还没有一项真正成熟的纳米技术就是基于这种对纳米技术真正内涵的理解。
尽管我们离纳米科技时代的来临还有一段路要走，但不能武断地认为纳米科技不同方面和不同阶段的所有成果，还都是停留在实验室阶段，也不能说当今时代就没有纳米科技的产品，所谓纳米技术产品部是商业炒作或者欺诈行为。
据国外资料统计，2000年全球仅纳米材料市场容量就达750亿美元，如包括部分采用纳米技术的与电子元器件相关的产品，纳米技术市场可达3750亿美元。这包括磁性信息存储领域内巨磁阻现象的应用。在基本的巨磁阻现象发现的10年内，这项技术已完全替代了在1998年拥有340亿美元市场的旧磁盘存储技术。德国科技部预期到2010年，纳米技术市场将达到14400亿羌元。企业为开拓巨大的潜在市场，正加强技术储备，努力占领战略制高点。由于目前的纳米科技，尤其是纳术材料在改造传统产业方面所表现的投入少、见效快、市场前景广阔等特点，在以传统产业为主的我国企业内比较容易推广，因此，纳米材料的应用已得到我国企业界的热情响应，为纳米科技在中国发展奠定了重要的动力基础。
美国一家公司预测纳米技术发展将经历五个阶段：
第一阶段是要准确地控制原子数量在100个以下的纳米结构材料。这需要使用计算机设计/制造技术和现有工厂设备、超精密电子装置。这一阶段的市场规模约为5亿美元。
第二阶段是生产纳米结构材料。在这个阶段，纳米结构物质和纳米复合材料的制造将达到实用化水平。其中包括从有机碳酸钙中***的有机纳米材料，其强度将达到无机单晶材料的3000倍。该阶段的市场规模在50亿～200亿美元之间。
第三阶段，大量制造复杂的纳米结构材料将成为可能。这要求有高级的计算机设计/制造系统、目标设计技术、计算机模拟技术和组装技术等。本阶段的市场规模将达到100亿～1000亿美元。
第四阶段，纳米计算机将得以实现。这一阶段的市场规模将达到2000亿～1万亿美元。
第五阶段，将研制出能够制造动力源与程序自律化的元件和装置，市场规模将高达6万亿美元。
该公司预期在2010年之前，纳米技术有可能发展到第三阶段，超越量子效应障碍"的技术将达到实用化水平。
纳米科技对于人类生产和生活方式产生重大的影响，对促进传统产业的改造和升级意义重大。并且纳米科技将有可能引发下一场工业革命，成为21世纪经济的新增长点。纳米科技的兴起，对我国提出了严峻的挑战，也为我国实现跨越式发展提供了难得的机遇。
为此，我们应该避免产生对纳米科技的一些认识误区，杜绝炒作，抓住机遇，坚持"有所为，有所不为"的方针，发挥优势，突出特色。要加强纳米科技研究基地的建设，改善基础设施条件，增加纳米科技的专项投入，同时要十分重视知识产权的保护。纳米材料是纳米科技的基础，我国已有相当的基础。这方面的布局应更注重与产业化的结合，尤其是与传统产业结合，积极吸纳企业的参与和投入；纳米器件的研究水平和应用程度标志着一个国家纳米科技的总体水平，与信息产业及社会、经济、国防的关联度最大，需要的投入也最大。而我国在这方面投入最少、基础薄弱，应积极组织力量，以明确的应用目的为目标，但在近20年内还是以基础研究和应用基础研究为主；纳米区域性质的探测、表征是纳米材料和纳米器件研究与发展的实验基础和必要条件，应在重视基础和应用研究的同时，兼顾与产业化的结合。
企业对纳米科技的高度关注的现象说明纳米科技在响应市场需求方面，己经开始崭露头角。推动科技成果产业化的主体是企业，应该积极鼓励企业参与纳米科技的发展。使企业界对纳米科技持续关注的根本所在是：一是要以国家目标与市场需求相结合，加强基础研究和应用研究，促使纳米科技的成果能够源源不断地涌现，二是要重视和加强纳米科技市场的培育，对纳米技术产品的技术标准制定工作给予高度重视。目前纳米技术产品在社会上出现的混乱状况，核心问题是没有技术标准，在这方面，国家有关部门应给予充分的重视。
什么是纳米科技
纳米（1纳米=10-9米）科技是在纳米尺度上，研究应用原子、分子现象及其结构信息的高新技术。它的最终目标是直接用原子、分子在纳米尺度上制造具有特定功能的产品。
纳米不仅意味着一定的空间尺度，而且提供了一种全新的认识方式和实践方式。
与以往的科学技术不同，纳米科技几乎涉及现代所有的科技领域，并引发了纳米电子学、纳米生物学、纳米化学以及纳米材料学、纳米机械工程学、纳米天文地质学等密切相关又自成体系的新科技领域。
1990年3月，在美国道尔基摩召开的世界首次纳米科技技术会议，正式宣布了纳米科技的诞生。
在短短的几年时间内，各国科学家在这个科技领域已取得了日新月异的成就。其中，纳米化学的研究与发展尤其令人注目。
纳米化学及其他纳米科技的发展，离不开扫描隧道显微镜（Scanning
Microrscope简称STM）。这一本领非凡的仪器于20世纪80年代初研制成功。1986年，其发明者G"Bimig和H?Rohrer博士因此而荣获诺贝尔物理学奖。
纳米科技的关键技术是借助STM直接操纵、移动原子和分子，目前这一技术已取得了重大突破。随着纳米科技的发展，人们已经能够直接利用原子、分子制备出包含几十个到几百万个原子的"纳米微粒"，并把它们排列成为三维的纳米固体。纳米固体有一般晶体材料和非晶体材料都不具备的优良特性，被誉为"21世纪最有前途的新型材料"。例如：
----合格的固体火箭推进粉剂是火箭发动机的生命。
这种燃料在燃烧时必须有极高的化学反应速率，因此其表面积要足够大，相应地，其颗粒应足够细。超微粉末表面积大、化学活性高，可做催化剂。例如，在固体火箭燃料中，以小于1.0%重量的超微铝粉或镍粉作添加剂，燃烧值可增加1倍左右。
----血液中的血球大于0.01μm，所以可以把有治疗或探测功能的某种材料做成小于0.01μm的超微粒子注入血管内，使之随血液流到体内各个部位，进行更有效的治疗或健康检查。
许多滋补类的药品，如人参、鹿茸、天麻、当归等，如果制成超微粉体，不仅服用方便，而且有效成分的利用率可大大提高。
----超微粉体铁的断应力比常规铁高近12倍，硬度高2--3个数量级。在室温下合成的超微陶瓷晶体能被弯曲。超微金属的比热是传统金属的2倍，热膨胀要高2倍。铁系超微粉体比其块状体的磁性强得
多，故可用γ-Fe2O3?CrO2和金属超微粉末制成性能更好地超高密度磁性录音带、录像带和磁鼓。
总之，由纳米科技手段制造出的这些超微粉体的奇异特性，很难用传统理论进行解释，其应用前景十分诱人。
纳米技术还能提供一种逐个原子组合成新物质的能力，这使人类有可能制造出新的智力生命或其他物种，也有可能使人类自身变成一种"超人"。
目前，世界各国特别是美国、日本，都在大力研究开发纳米科技。
在我国，纳米科技也被国家科委定为"八五计划"的重点项目。
纳米科技的诞生使人类改造自然的能力直接延伸到分子和原子。科学家们认为，纳米科技将开发物质潜在的信息和结构潜力，使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上。这一作用不亚于20世纪三、四十年代对核能的开发。可以毫不夸张地说，纳米科技必将雄踞于21世纪，对人类社会产生重大而深远的影响。
工业革命问题
欧洲工业革命
通常指欧洲资本主义的机器大工业代替以手工技术为基础的工场手工业的革命。亦称产业革命。它既是生产技术上的革命，又是社会生产关系的重大变革。始于18世纪60～80年代，结束于19世纪末。
英国工业革命工业革命的条件英国最早具备产生工业革命的条件。17世纪和18世纪，英国的工场手工业在棉织、采矿、冶金、制盐、玻璃等行业中迅速兴起。
工场手工业内部分工也同时发展起来，生产技术不断改进。劳动工具日趋专门化，为过渡到大机器生产准备了物质技术条件。英国资产阶级革命的胜利，为资本主义工业革命提供了有利的政治条件。
葛莱特纳米材料概念
纳米材料是指由尺寸小于100nm（0.1-100nm）的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。纳米材料的概念形成于80年代中期，由于纳米材料会表现出特异的光、电、磁、热、力学、机械等性能，纳米技术迅速渗透到材料的各个领域，成为当前世界科学研究的热点。按物理形态分，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体等五类。尽管目前实现工业化生产的纳米料主要是碳酸钙、白炭黑、氧化锌等纳米粉体材料，其它基本上还处于实验室的初级研究阶段，大规模应用预计要到5-10年以后，但毫无疑问，以纳米材料为代表的纳米科技必将对二十一世纪的经济和社会发展产生深刻的影响。
当前的研究热点和技术前沿包括：以碳纳米管为代表的纳米组装材料；纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料；纳米涂层材料的设计与合成；单电子晶体管、纳米激光器和纳米开关等纳米电子器件的研制、C60超高密度信息存贮材料等。
纳米材料的四大效应
　纳米材料由纳米粒子组成，纳米粒子一般是指尺寸在1--100纳米间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统也非典型的宏观系统，是一种典型人介观系统，它具有如下四方面效应，并由此派生出传统固体不具有的许多特殊性质。
1、表面效应　　粒子直径减少到纳米级，不仅引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的表面积、表面能都会迅速增加。这主要是因为处于表面的原子数较多，表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同所引起的。表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性，晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多，其表面能大大增加。
2、量子尺寸效应
　　指纳米粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由连续能级变为分立能级的现象。这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特异催化性和光催化性质等。
3、体积效应　　指纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化。如光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移，由磁有序态向磁无序态，超导相向正常相转变等。
4、宏观量子隧道效应　　微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。近来年，人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，故称为宏观的量子隧道效应MQT（Macroscopic
Tunneling）。这一效应与量子尺寸效应一起，确定了微电子器件进一步微型化的极限，也限定了采用磁带磁盘进行信息储存的最短时间。
以上四种效应是纳米粒子与纳米固体的基本特性，它使纳米粒子和固体呈现许多奇异的物理性质、化学性质，出现一些"反常现象"，如金属为导体，但纳米金属微粒在低温由于量子尺寸效应会呈现电绝缘性；化学惰性的金属铂制成纳米微粒（箔黑）后，却成为活性极好的催化剂等。
纳米医疗应用
纳米是nanometre的译名。nano一词源自拉丁文，意思是“矮小”，是一个长度单位。把1米的东西分成10亿份时，每一份就是1纳米长；换言之，1纳米的长度是10亿分之1米，或100万分之1毫米。一个纳米长的物质相当于45个原子串连在一起的长度。人的一根头发的直径是50微米（micrometre），相当于5万纳米。
纳米技术则是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵单个原子、分子来组织和创造具有特定功能的新物质。当物质颗粒小到纳米量级后，这种物质就可被称为纳米材
料。神奇的是，同一种物质因为构造上以纳米为单位的变化，其物理性能与化学性质便会产生意想不到的巨变，其强度、韧度、比热、导电磁吸收性都有巨大的变化。
纳米机器人的使用
在医学方面，纳米科技也有惊人的发展：
2001年年8月，湖南大学校长柯敏教授应新加坡科技局的邀请，到国立大学进行学术交流。他将纳米和生物科技结合，发明纳米颗粒探针，此探针可探测体内组织的病变，做出分析与结论，并能对受损的细胞进行修复。
遥控式的纳米机器人（mobile
nanorobots），成了迷你外科医生，可以携带工具，随着血液的循环，到体内各处，疏通梗塞的血管，爆破肾结石，修补损伤的组织，稳定心脏的跳动（取代体外的搏动器）等工作。
多功能的纳米临床医生
科学家正在研究对付癌症的“生物导弹”。他们经制成多种抗肿瘤的复制（克隆）抗体，对肿瘤有针对性的识别力；又制成纳米型杀癌药物。特制抗体加上纳米药物，就成了“生物导弹”。这种“导弹”具有独特识别癌细胞的功能，不论癌细胞在体内哪个角落，都能够找出来，加以歼灭，而不殃及附近的正常细胞。
据美国密歇根大学生物纳米科技中心近期的汇报，他们最新的研究课题就是发展智慧型灭癌武器，包括癌细胞的识别、肿瘤的位置、癌症的诊断、抗癌药物的运送和杀癌的结果报告。
中国发展“纳米中药”
笔者最近访问中国河南的一个医学研究中心。据悉，他们以0.2克“纳米中药”经鼻孔喷入，通过微循环深入到胆管，治疗梗塞性黄胆病（103例）。结果有81%病例成功地疏通了阻塞的部位，解决了因胆管梗塞性所引起的发烧，无法动手术之苦。
相信不久的将来，超微抗生素、白血球、红血球、皮肤、肌肉纤维等等都可以经由纳米科技来生产。
纳米条形码检测板
2001年9月美国SurroMed公司在新加坡投资2500万元建立纳米科技医学研究中心，从事纳米条形码（nanobarcodes）的科研工作。条形码是将不同疾病的检测线条印制在板上，每条数码的大小是人头发直径的千分之一（约50纳米的长度）。这种条形板就能同时筛检各种疾病，如哮喘、乳癌、过敏症、糖尿病等等。
科学的发展一日千里，从以前的分子时代，进入到今天的纳米时代。不过，目前的纳米科技尚属前瞻性和试验性的科技，仍集中在基础研究方面。在未来的10年里，纳米科技将会像信息技术一样，对人类的生活产生广泛而深刻的影响，我们拭目以待。
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