今天，有关纳米技术的信息无处不在。如果在google上搜索“纳米技术”这个词，你将会发现百万多个相关链接。显而易见地，人们在这个领域投入了大量的关注目光，关于纳米技术的可行性和潜能正日益增强的宣传也被媒体的大肆渲染和科幻小说，比如Michael Crichton的小说Prey，炒得如火如荼、。但是，纳米技术到底是什么呢？更重要的是，它对于自动控制又意味着什么？
纳米技术并不是个新事物。大英博物馆中有一件名为Lycurgus Cup（莱格拉斯酒杯）的艺术品，它是一个可追溯到四世纪的古罗马雕花玻璃酒杯。由于玻璃内含有金和银的纳米粒子（直径大约70nm），所以当它反射光线的时候，酒杯的颜色会随之改变。罗马人知道他们使用了纳米技术吗？大概不知道，但是这一事实已经成为了纳米材料影响世界几个世纪的最佳例证。
图：FEI公司的工具能够帮助纳米产品开发的人员进行纳米级观测和操作，
甚至以亚埃的精度绘制纳米粒子结构图
。这些工具有：（a）Titan 80-300kv扫描/透射电子显微镜(S/TEM) ；（b）用于半导体通孔（金属层与层之间的电导路径）的专用3D透射电子显微镜；
（c）用于趋磁细菌(水生微生物)的专用3D透射电子显微镜；（d）一张搭建在两个金晶之间110位置的纳米桥的高分辨率透射电子显微镜影像(拍摄者C. Kisielowski，NCEM，USA) ；和（e）一张用FEI双电子束（聚焦离子束/扫描电子显微镜）制作和即时拍摄的“通过链”扫描/透射电子显微镜(S/TEM)影像。
“利用这种装置，研究人员将硅原子摆成字母‘IBM’形状，拍下照片向全世界展示，并宣称，‘这就是纳米技术，一种能够操控个体原子的技术。’随后的研究及其技术的公开，宣告了人类进入了纳米时代，具有了纳米级操控物质的能力。”Ghosh说道。
不仅是小
纳米技术通常被认为是研究100纳米以下的微观技术。Nano源自于希腊语中的“侏儒”，指10-9或者一米的十亿分之一。一埃是一纳米的1/10th，原子的直径通常为2到10纳米。而人类头发的直径大约是200,000纳米。
“很多人常将纳米技术认为是一种使小型化的技术。”Ghosh说，“但其实这是一种误解。纳米并不仅仅意味着更小。纳米是将原子和分子以一定规则组合以达到某种目的。纳米技术是一种操作物质原子和分子的科学，或者说艺术。”
操作分子的排列能改变物质的根本属性，从而产生出完全不同的效果。Ghosh举例说，“如果将碳原子以某一特定的顺序排列，它们将比原来更加坚固，这样就能制造出比传统球棍更轻更坚固的高尔夫球棍了。”
Rockwell Automation也对纳米技术有相似的定义。Sujeet Chand博士，高级副总裁、高级技术员兼首席技术官和Ram Pai博士，高级技术实验室主管，共同定义纳米技术为操作、精密定位、度量、建模和创造100纳米以下尺度物质的技术。然而，Pai说：“我想再对这个定义进行一下修改，得加上‘至少在一维空间内’这个限定词。”如此也诞生了一个新的问题：在哪一维的空间内？打个比方说，碳纳米管既可以很长也可以很细，我们该选择哪一种特性呢？这是一个非常重要也值得细细考量的问题。
“当你进入纳米的世界，”Pai补充说，“表面积/体积比会大幅增加。因此适用于通常微观或宏观世界的物质行为支配法则在纳米世界里是完全行不通的。”
从实验室到加工厂
纳米技术刚刚处于胚胎萌芽阶段，还未能广泛地商业化，但已有所发展，一些应用技术已开始逐渐走出实验室，迈开商业加工的脚步了。尖端科技咨询公司Roger Grace Associates的总裁Roger Grace称纳米技术为‘新前沿’。
“就纳米技术而言我们还处于一个发现和进步的阶段。”Grace说，“我们今天看到的大部分纳米产品都包含有碳纳米管。碳纳米管是目前市场上纳米产品的基本组成元件。”罗克韦尔的Chand和Pai把纳米技术分为三个相对平行的发展方向：
■纳米-材料和涂层：“纳米材料目前主要使用在商业产品上，”Chand说，“例如网球、高尔夫球杆和衣服等。在工业领域，纳米材料已被使用在SUV的车侧踏板中来增加其强度。”纳米涂层同样也已经应用在一系列制造工业上，例如用于吸收机电辐射的电气外壳涂层。
■纳 米传感器：纳米传感器在工业自动化领域有很大的发展潜力。由于其更高的精确性和精密度，它将被用于探测毒品、有害物质、有害气体，以及微量的有关物质。一些正在开发的另类传感器将致力于探测癌细胞和肿瘤，甚至可以捕捉到空气中任何对人体或人群有潜在危害的气息。相当数量采用纳米技术的新产品已经在市面上推出。
■纳米电子学：据说纳米技术具有加倍处理器处理速度的能力。Chand说：“纳米技术，不仅仅能让我们做得更小，更能做的更好。它将帮助我们更深层次地发展电子学。
用于操作分子和原子的纳米级操作设备正与纳米技术同步发展着。这些设备使工程师和科学家们对结构、队列、界面，这些物质内部的构造特性的研究成为可行。FEI公司的电子显微镜、聚焦离子束系统和混合设备就是这些操作设备的代表之一，它们帮助纳米技术和纳米产品的生产研究人员进行纳米级观察和操作，从而创造出新的纳米产品和技术。
FEI公司全球市场副总裁Matt Harris详细介绍了一些例子：“半导体行业近年来一直使用纳米设备进行实时过程控制和过程诊断，在这些设备的帮助下，人们进行了一系列关键性的实验研究，并最终将这种研究手段发展成为了一种成熟的处理工艺
生产线中采用纳米技术的内嵌设备扮演着质量控制的角色。晶片通过这一系统时，系统自动测量某特定层的厚度。如果该厚度处于误差范围内，晶片发往下一道工序；否则，晶片会随着它的生产参数一起，被送返到相应加工工序进行再次加工。”
类似应用也同样存在于制药和化学工业。Harris说，研究人员正在调查研究纳米粒子是否能更有效地进行药物传输，同时，一些粒子已被用于开发一种检测产品符合给定药物的某种应用标准的质量管理设备。他还补充说，在化学工业领域，研究人员正在寻求能更有效地催化反应和获得更好处理效果的纳米粒子。
实用纳米：能量采集
一种以纳米粒子为主体的特制润滑剂能将磁体与非磁体之间的摩擦力降低到可以忽略不计的水平，比特氟纶（Teflon）材料表面互相摩擦的摩擦力低50倍。这种由Rockwell Scientific Co. (RSC) Nanotechnology R&D开发的技术正被用于从诸如人类运动、潮起潮落等各种形式的随机运动中获取电能。
RSC公司将该技术用于开发移动设备的充电器。在美国国防部的国防高级研究计划局(DARPA)的一个项目中，RSC公司正在开发一种类似的摇动充电装置（如图所示），它将被安装在海洋数据检测浮标上以取代寿命有限的传统电池包。
长路漫漫风萧萧
除却这些积极因素，也有一些因素正阻碍着纳米技术的发展。FEI公司Harris认为，缺乏标准是其中最主要的一个因素。“由于缺乏标准，工业成果很难转化为商业利润，也很难实行有效的（QC）质量管理手段和准确的风险评估。”他说，“纳米产品已经拓展到燃料添加剂、涂料、化妆品、轮胎、高尔夫球、棒球棍等等领域。那么开发纳米技术产品是否全无风险？”
“当然不是。”ARC公司的Ghosh说。“假使你制造出一种与传统银和碳具有完全不同属性的纳米银或者纳米碳，它是否会对人们的皮肤有什么影响？如果有人吞食了又会发生什么呢？我们不知道它对人类将有什么影响。因此，虽然标准已经在制定中，但是直至现在，这仍然是一个相当有争议的话题。”他补充道。
Frost & Sullivan的技术分析专家Rahul Nayar也认为，标准是必需的。“没有人真正知道纳米微粒能做什么，”他指出，“在某些条件下，碳纳米管已证实会对老鼠的肺造成一定损伤。在其他一些案例中，也已从中发现毒性。”这个行业需要一些规则，他说，但是同时也要警惕太多的规则会使纳米技术的发展陷入僵局。“关键是要维持安全和发展之间的平衡。”他警告道。
FEI公司的Harris说，行业和政府应该合作来决定和推行这些标准。而实际上，Harris认为，不成文的通用标准已经出现了。“碳纳米管，纳米技术最早的实际应用之一，正出现在越来越多的产品中，从半导体到涂料和涂层。碳纳米管的生产商将会为这些产品设立相应的标准。”他说，而这些标准已经十分接近正式的标准了。
另一影响纳米技术进步的障碍是缺乏有效的工具来重复生产大量的低成本产品。“为了能解决这个问题，我们应该在纳米产品的生产技术的研发上投入大量资金和人力 物力。”Roger Grace说，“我们要找出纳米世界与传统的微观、宏观世界的联系，以使传统世界的资源和工具也能在纳米世界中被使用。”
换句话说，纳米技术需要被商业化。无可否认地，纳米技术对商人们来说具有很大的吸引力，但是更重要的是如何操作。Grace说：“真正的挑战是在制造业中。要获得可行的、有效益的解决方案，我们必须要能为高产量的生产提供及时足够的纳米粒子和纳米材料。很显然，如果这一过程花费太高，或技术太复杂，那么就无法真正实现商业化。”
实用纳米：半导体，微型显示器
Kopin Corp的新一代氮砷化铟镓双异质介面双载子电晶体(GaAsInN HBT)晶片是一种批量生产的纳米产品，被用于以千万计的移动电话功率放大器中。该晶体管通过减小工作电压，增强RF性能和稳定工作温度等方面来优化功率放大器的性能表现。
实用纳米：基于碳纳米管的环氧浓缩生产线
碳纳米管(CNTs)又称巴基管（Buckytubes），是一种能用于多种纳米技术材料和应用的圆柱形的碳分子，具有非凡的强度和电导热性，是目前最常见的纳米材料之一。
Zyvex Corp.公司的环氧浓缩生产线是基于碳纳米管的产品之一，它将几种工业标准环氧剂与多壁或单壁纳米管或碳纳米光纤结合，以获取拥有更强的电热传导性机械强度的产品。
继续讨论
纳米技术的将来会是怎样的呢？FEI公司的Harris指着最新的市场数据说：“个人投资的增长是某种技术的持续稳定发展的关键条件之一。公共投资仅仅是起个头，个人投资才是继续发展的决定性因素。现在，针对纳米技术的个人投资已经超过公共投资，而且这种趋势仍在延续。这可以认为是纳米技术能长期发展下去的证明。
Rockwell的Pai和Chand提供了更为详细的数据资料。他们说，数据显示，目前全世界每年的纳米研究投入大约为50亿美元。到2006年，这个数字将能达到60亿。
Frost & Sullivan的Nayar说，纳米技术作为基础学科，几乎涉及了所有工业领域。“它的最大好处是能在大幅优化性能的同时大幅降低成本。一段时间之内，纳米技术将主要致力于改进现有技术，但是不远的将来，它必将引导新的产品和发展方向。”
翻译：陈廷炯
更多详情请访问以下网站：
www.arcweb.com
www.fei.com
www.frost.com
www.kopin.com
www.rgrace.com
www.rockwellautomation.com
www.rockwellscientific.com
www.thebritishmuseum.ac.uk
www.zyvex.com
