納米技術(shù)可以運(yùn)用在哪些地方(納米技術(shù)主要應(yīng)用在哪里)難以想象一個(gè)沒有納米技術(shù)的未來。在原子和分子水平上操縱物質(zhì)，為化學(xué)、生物以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重大突破鋪平了道路。然而，納米技術(shù)的展開應(yīng)用遠(yuǎn)比我們想象的要更加廣泛和多樣化。

電影制作

上世紀(jì)80年代，掃描隧道顯微鏡（STM）還未被發(fā)明，納米技術(shù)領(lǐng)域或許還停留在科幻小說當(dāng)中。具有原子精度的STM令物理學(xué)家以一種傳統(tǒng)顯微鏡無法實(shí)現(xiàn)的方式來研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

IBM的研究人員在銅片表面通過移動獨(dú)立的原子，制作了世界上最小的動畫電影《一個(gè)男孩和他的原子》，顯示出了STM的驚人潛力。

這部90秒的電影描繪了一個(gè)由一氧化碳分子構(gòu)成的男孩在玩球、跳舞、彈蹦蹦床。這部動畫共有202幀，所占空間只有單根人類頭發(fā)絲的1/1000。為了拍攝這部影片，研究人員利用了STM的一個(gè)特殊功能：由一個(gè)原子構(gòu)成的帶電且極尖銳的針尖。該針能夠感測到碳分子在動畫表面（即銅片）的精確位置。因此，可以用來創(chuàng)建分子圖像，并將其移動到下一個(gè)位置。

石油開采

過去的十年間，全球石油勘探開支已成倍增長。然而，石油開采效率仍然是個(gè)大問題。當(dāng)石油公司關(guān)閉油井時(shí)，通常只有不到一半的石油被提取。剩下的部分因被隱藏在巖石里，需要的花費(fèi)太高而未被開采。幸運(yùn)的是，得益于納米技術(shù)，中國科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種解決途徑。

該方案是提高現(xiàn)有的鉆井技術(shù)。原來的技術(shù)需要將水注入到石油所在的巖石孔隙中。水占據(jù)石油所在的位置，并將其逼出。然而，這種方法顯示出了一定的局限性，那些能夠輕易到達(dá)位置的石油已經(jīng)被提取了。到那時(shí)，從油井里出來的就不是石油，而是水了。

為了防止這種情況發(fā)生，中國研究人員Peng和Ming Yuan Li想出了一個(gè)方法，注入含有納米顆粒的水，其中納米顆粒可以插入到巖石的孔隙之間。這種方法的目的在于使水以更窄的路徑進(jìn)入含油的孔隙當(dāng)中，將其逼出。在中國進(jìn)行的實(shí)地研究非常成功，這種方法證明了非常高效（50%）的黑金開采。

高分辨率顯示

計(jì)算機(jī)屏幕上的圖像是通過被稱為像素的微小的點(diǎn)呈現(xiàn)出來的。不管其尺寸和形狀，屏幕上像素的數(shù)目仍然是圖像質(zhì)量的決定因素。然而，對于傳統(tǒng)顯示器而言，像素越多意味著屏幕越大——這是一個(gè)明顯的局限性。

當(dāng)各家公司都忙于兜售巨大屏幕之時(shí)，牛津大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)明了一種制備像素的方法，只有數(shù)百納米大小。這種方法利用了一種叫做GST（熱管理產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的一種材料）的相變材料。實(shí)驗(yàn)過程中，科學(xué)家將7 nm厚的GST層夾在兩片透明電極之間。每一層（只有300*300 nm）作為一個(gè)像素，可通過電開閉控制。利用電流，科學(xué)家能夠產(chǎn)生具有良好質(zhì)量和對比度的圖像。

這種納米像素將用于各種用途，這些用途是對常規(guī)像素來說不切實(shí)際的。例如，其微小的尺寸和厚度使其具有很好的選擇，如智能眼鏡、曲面屏幕、合成視網(wǎng)膜。納米像素顯示器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能耗低。不同于當(dāng)前不斷刷新所有像素來形成圖像的顯示器，GST顯示器只刷新那些有變化的部分，從而降低能耗。

變色涂料

加州大學(xué)科學(xué)家在做金納米顆粒成串實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人吃驚的現(xiàn)象。他們注意到當(dāng)顆粒被拉伸或收縮時(shí)，金的顏色發(fā)生變化，按照科學(xué)家的描述就是由一個(gè)漂亮明亮的藍(lán)色變成了紫色，又變成了紅色。這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了科學(xué)家利用金納米顆粒制作傳感器的想法，對其施加壓力，顏色也會隨之改變。

要制得這樣的傳感器，金納米顆粒必須被添加到柔性的聚合物薄膜當(dāng)中。按下薄膜，薄膜被拉伸，使納米顆粒分開，從而改變顏色。較輕的按壓，傳感器顯示出紫色；而按壓力度較大時(shí)傳感器顯示出紅色�？茖W(xué)家們注意到這個(gè)有趣的特性不僅發(fā)生在金顆粒上，銀顆粒被拉伸時(shí)也發(fā)生顏色的變化，會變成黃色。

這種傳感器可以提供各種用途。比如說，可以將其置入家具（沙發(fā)或床）中，來評估坐或者睡覺的姿勢。雖然這種傳感器是有金制成的，但它足夠小，成本不成問題。

手機(jī)充電

不論是iPhone、三星還是其他什么款式的手機(jī)，每個(gè)手機(jī)在出廠時(shí)都帶著兩個(gè)臭名昭著的缺點(diǎn)：電池壽命和充電時(shí)間。雖然第一個(gè)仍然是一個(gè)普遍的問題，但以色列拉馬特甘市（Ramat Gan）的科學(xué)家已經(jīng)解決了第二個(gè)問題，他們制得了一個(gè)充電只需30秒的電池。

這一突破得益于一個(gè)與阿爾茨海默氏癥相關(guān)的項(xiàng)目，該項(xiàng)目由特拉維夫大學(xué)研究人員所進(jìn)行。研究人員發(fā)現(xiàn)，縮短腦神經(jīng)元和引起疾病的肽分子具有很高的電容（即，保護(hù)電荷的能力）。這一發(fā)現(xiàn)有助于StoreDot，這是一家專注于納米技術(shù)的公司。在研究人員的幫助下，StoreDot開發(fā)納米點(diǎn)——利用肽的特性提高智能手機(jī)電池壽命。該公司展示了微軟ThinkNext事件中的電池原型。采用三星Galaxy S3手機(jī)，這款電池在不到1分鐘的時(shí)間內(nèi)就充滿電了。

藥物輸送

疾�。ㄈ绨┌Y）的治療時(shí)非常昂貴的，在某些情況下時(shí)間也不允許。幸運(yùn)的是，世界上有幾家醫(yī)療公司正在研發(fā)廉價(jià)有效治療疾病的方法。其中Immusoft旨在徹底改變藥物傳遞到我們身體的方式。

不同于在藥物和治療方案上花費(fèi)數(shù)十億美元，Immusoft認(rèn)為可以設(shè)計(jì)我們的身體來自身產(chǎn)生藥物。在免疫系統(tǒng)的幫助下，一個(gè)病人的細(xì)胞可以被改變，從而獲得新的遺傳信息，使其成為自己的藥。遺傳信息可以通過納米膠囊注射到體內(nèi)。

這種新方法還未進(jìn)行臨床檢測。然而，Immusoft和其他機(jī)構(gòu)已經(jīng)在老鼠身上獲得了成功。一旦被證明對人類有效，該方法將顯著降低心血管疾病及其他各種疾病的治療費(fèi)用。

分子通信

全球電信業(yè)的靈魂電磁波在某些情況下將完全無用。設(shè)想一下一個(gè)可以渲染通信衛(wèi)星的電磁脈沖，以及每一種依賴于其的技術(shù)無法使用。我們非常熟悉的末日電影中可怕場景。此外，英國華威大學(xué)和加拿大約克大學(xué)研究人員思考這個(gè)問題已經(jīng)很多年了，最終提出了一個(gè)意想不到的解決方案。

研究人員觀察了某些動物，尤其是昆蟲利用信息素進(jìn)行跨距離交流的方式。收集到數(shù)據(jù)后，他們能夠開發(fā)出一種通信方法，這種方法中信息以蒸發(fā)乙醇分子的形式編碼。研究人員成功的展示了這一新技術(shù)，采用摩擦乙醇作為信號化學(xué)劑，“O Canada”是第一條信息內(nèi)容。

這種方法需要兩個(gè)裝置，一個(gè)用以編碼和發(fā)送信息的發(fā)射機(jī)、一個(gè)解碼和顯示的接收器。這種方法采用帶有LCD顯示器和按鈕的Arduino Uno（開源的微控制器）輸入要發(fā)送的文本信息。然后控制器將輸入的文本轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制序列，通過含有乙醇的電子噴霧器讀取。一旦二進(jìn)制信息被讀取，噴霧器將其轉(zhuǎn)換金成一個(gè)噴霧控制組，其中“1”代表噴霧，“0”代表沒有噴霧。然后含有化學(xué)傳感器和微控制器的接收器檢測空氣中的乙醇。接收器讀取并將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為文本，然后再屏幕上顯示出來。

研究人員能夠在數(shù)英尺的開闊地上發(fā)送和接收“OCanada”信息。所以一些科學(xué)家對這種方法表示出了信心。他們認(rèn)為在地下隧道或管道等環(huán)境中，電磁波變得沒什么用，這種方法或許會有幫助。

計(jì)算機(jī)存儲

過去的幾十年時(shí)間里，計(jì)算機(jī)處理能力和存儲容量都有了成倍的增長。這個(gè)現(xiàn)象在大約50年前 James Moore就已準(zhǔn)確的預(yù)測到了，后來被稱作摩爾定律。然而，許多科學(xué)家，包括物理學(xué)家MichioKaku在內(nèi)，都認(rèn)為摩爾定律正在失效。這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)電源無法跟上現(xiàn)有的以指數(shù)形式上升的制造技術(shù)。

雖然Kaku強(qiáng)調(diào)處理能力，但同樣的概念也適用于存儲容量。幸運(yùn)的是，這并不是盡頭。墨爾本RMIT大學(xué)的研究人員現(xiàn)在正在探索替代方案。該小組由SharathSriram博士領(lǐng)銜，模仿人類大腦儲存信息的方式開發(fā)存儲設(shè)備。研究人員邁出了第一步，制得了一種保護(hù)開關(guān)狀態(tài)下保護(hù)電荷的納米薄膜。這種薄膜比人類頭發(fā)絲還要薄上10000倍，有望發(fā)展成記憶裝置，復(fù)制大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

納米藝術(shù)

納米技術(shù)的潛在發(fā)展已經(jīng)贏得了科學(xué)界的極大贊譽(yù)。然而，納米技術(shù)的突破已經(jīng)不再局限于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)以及工程學(xué)了。納米藝術(shù)是一個(gè)新興的領(lǐng)域，可以讓我們從一個(gè)全新的視角來看這個(gè)小小的世界。

顧名思義，納米藝術(shù)是藝術(shù)和納米科學(xué)的結(jié)合體，已被少數(shù)科學(xué)家和藝術(shù)家所實(shí)踐。其中之一就是密歇根大學(xué)機(jī)械工程師John Hart，他繪制了一張奧巴馬總統(tǒng)的納米肖像。這張肖像命名為Nanobama（納米Nano+奧巴馬obama），紀(jì)念奧巴馬在2008年總統(tǒng)大選中獲勝。Nanobama的每一面只有半毫米，完全由150根納米管雕刻而成。為了繪制這張肖像，他首先繪制了一條標(biāo)記“希望”海報(bào)的直線。接著他在涂有納米顆粒的玻璃板上印了一個(gè)圖樣，納米顆粒的區(qū)域需要生長納米管。利用高溫爐，花費(fèi)一定時(shí)間完成了這張肖像。

打破紀(jì)錄

人類一直追求更強(qiáng)、更快、更高。但，涉及到最小時(shí)，納米技術(shù)出現(xiàn)在舞臺上。采用納米技術(shù)制得的最微小的是一本叫做《蘿卜城的小特德》（Teeny Ted From Turnip）的書，這是目前世界上最小的印刷書。這本書由加拿大溫哥華西蒙·弗雷澤大學(xué)納米成像實(shí)驗(yàn)室制作而成，這本書只有70 微米*70 微米，由30個(gè)晶硅頁雕刻而成。

該書的作者是Malcolm DouglasChaplin，講述了小特德和他的蘿卜在年度鄉(xiāng)村比賽中獲得勝利。但購買其中的一本都需要你有夠厚的錢包——每本書售價(jià)15000美元。還需要用電子顯微鏡來閱讀，這也增加了成本。