納米科學和納米技術的應用，重塑我們周圍的世界

世界正在縮小，在人類肉眼所能看到的範圍之外，還有一個相對未被探索過的世界。微觀世界是真的很陌生，真的很迷人。

今天我們要探討的是一個比微觀世界更深入，在納米尺度下工作的可能性。

這就是納米技術，它意味著任何納米尺度上的技術在現實世界中的應用。納米技術是一門微型科學，非常非常的小，很難想像它有多小，現在讓我們花一點時間試著去了解一下。

筆尖大約有100萬納米寬，所以沒有那麼接近。一張紙大約有7.5萬納米厚，一根頭髮大約有5萬納米厚……已經沒有小的東西來比較了。

現在我們換一種方式來對比，假如一納米有足球那麼大，冠狀病毒就會有成年男性那麼大，一個大甜甜圈會和紐西蘭差不多，一隻雞的大小和我們的地球差不多吧。

事實上，在比較的尺度上，如果地球上的每個人都是一個納米，那麼地球上的人類都能裝進一輛小轎車裡，現在你該明白納米是超級超級小的了吧。

我們所說亞原子，這就是納米的大小，但它為什麼那麼重要？為什麼我們要研究這些非常小的東西？

它最終會教會我們關於我們所生活的宇宙，我們可以用它們做一些有趣的事情，當我們進入納米尺度時，我們可以用新的領域和物理，來研究這些在其他尺度下並不適用的新領域和物理現象。

納米科學和納米技術可以用來重塑我們周圍的世界，毫不誇張地說，地球上的一切都是由原子組成的，我們吃的食物，我們穿的衣服，我們居住的房子，甚至包括我們自己的身體。

想想一輛汽車是如何工作的？這不僅僅是要有所有正確的部件，它們還需要在正確的位置才能讓汽車正常工作，這似乎很明顯，因為它們幾乎以同樣的方式構成不同的物體。

不同的原子排列方式決定了你周圍的一切，納米技術可以操縱和利用這一點，就像用樂高積木來製作飛機或宇宙飛船的模型一樣。

重點來了，事情開始變得有趣起來，當它們被縮小時，物體的性質也會改變，這是一種基於量子效應的現象。原子和亞原子粒子奇怪的是，有時會產生違反常規的行為，這是它們的自然管腔物質在納米尺度上被操縱和組織。

這些所謂的量子效應決定了粒子的行為屬性，所以我們知道材料的屬性是依賴於在納米尺度下如何工作。

這意味著科學家們有能力調整和微調材料的屬性，事實上他們已經能夠做到這點，而且已經有一段時間了，現在可以改變一些物體的屬性，比如熔點、螢光、導電性、磁導性和化學反應性等等，但我們在哪裡可以看到這種工作的成果呢？

好吧，目前市面上到處都有大量的商業產品，你我每天都在使用，如果沒有納米技術的操作和修改，這些產品相信大多數都不會存在。

例如，在玻璃上塗上透明的納米級薄膜，以及其他可以用它們來防水、劃傷、抗反射的服務，汽車、卡車、飛機、船隻和宇宙飛船，可以用越來越輕的材料來製造，我們正在縮小計算機晶片的尺寸，這反過來有助於擴大存儲容量。

我們的智慧型手機變得更智能，納米發電機可以在我們走路的時候給手機充電，藥物能夠在體內精確的位置和時間釋放，使治療比以前更有效，還有很多潛在的應用，現在讓我們深入了解其中的一些細節。

納米技術是計算機和電子技術的前沿技術，它帶來了更快、更小、更智能、更便攜的系統和產品，現在人們對單手操作的電腦已經習以為常。

在40年前，一臺速度超級慢的電腦，它的體積有一個房間那麼大。通過處理器的微型化，一個比房間小得多的計算機成為可能，例如電晶體，使所有現代計算機在極短的時間內大幅縮小，從2000年的大約250納米，到2016年僅僅只有1納米。

電晶體尺寸的革新，可能很快就能使整個計算機的存儲器存儲在單個晶片中，速度越來越快的系統也已經成為可能，因為納米級的磁隧道結可以在系統關閉時，更快速有效地保存數據。

可以預見的是，使用磁性RAM或隨機存取存儲器與這些納米級接頭連接，計算機很快就能幾乎瞬間啟動。

可彎曲、可摺疊和可拉伸的半導體納米膜電子產品已經被開發使用，它們的納米晶體結構厚度小於幾百納米，通常來說，它們非常小，而且非常容易彎曲，它們在應用程式，智慧型手機和可穿戴技術中特別有用，比如智能手錶。

納米技術是一個專注於變得更小和更有效率的數字世界的明確答案，它也可以幫助我們開始處理一些世界上更大、更緊迫的問題。

在檢測和清除環境汙染物方面有許多應用，預計納米技術可以對環境和氣候保護做出重大貢獻，通過節省原材料能源和水，減少溫室氣體和危險廢物，提高材料的耐久性，使其壽命更長，減少浪費，從而提高絕緣材料的效率……

納米技術確實有望為保護我們的星球和人類做出巨大貢獻，新鮮乾淨的飲用水是一個日益緊迫的問題，它可以與人口增長、城市緩解汙染以及與氣候變化有關的影響聯繫起來。

納米技術不僅有能力檢測汙染物，而且有希望過濾和淨化，超小顆粒灰塵之間的磁性相互作用可以去除砷，這令人難以置信，因為在許多國家的地下水中，砷的含量都很高。

特別是納米顆粒的發展，這種納米顆粒可以淨化水汙染物，其成本比從地下泵出用於處理的過程要低，這也有很大的前景，基本上獲得乾淨的水是一個巨大的問題，而納米技術恰好可以解決這個問題。

這一切聽起來有點令人難以置信，納米技術對環境的潛力似乎無窮無盡，但肯定會有負面影響，實際上，通過檢查原材料在生命結束時的整個生命周期，才能對環境的正面和負面影響進行量化和確認。

人們真正擔心的是，納米技術將進一步增加能源和環境成本，鑑於納米材料本身需要大量的能源、水和環境問題化學品，如溶劑。為了生產有助於環境的東西，我們不得不使用有損害環境的東西。

科學家們一直站在新技術的前沿，納米技術是一種探索行為，而我們仍然處於早期階段。但我們比你想像的更接近這個實際目標，亞原子抗病機器的想法，已經出現在科幻小說中幾十年了，所以這個想法不是一個新的想法，在過去的十年裡我們越來越接近這個目標了。

這聽起來似乎是解決許多現代醫學問題的一個近乎完美的方案，但讓我們來探究一下科幻小說是如何與事實相結合的，以及未來的挑戰是什麼？

納米技術已經被廣泛應用到醫療工具知識和治療中，納米醫學是納米技術在醫學中的應用，用於疾病預防診斷和治療。

納米顆粒可以封裝或以其他方式，幫助將藥物直接送到癌細胞，並將損害健康組織的風險降到最低，這可能最終改變目前治療癌症的方式，並顯著降低化療的毒性影響，足以說明研究人員正在努力，納米技術使成像和診斷工具的能力增強，也為許多不同療法的成功率增加鋪平了道路。

量子點是很小的半導體粒子，只有幾納米大小，有時被稱為人工原子，因為它們擁有像自然發生的原子和分子一樣行為，對於我們之前提到的那些量子現象，量子點具有不同於大粒子的光學和電學特性。

因此，量子點有許多應用，並被廣泛應用於各個領域。然而，製造量子點是一個極其昂貴的過程，它也會產生大量的浪費，我們不得不重新考慮那些環境問題。

儘管如此，科學家們最近已經開發出一種低成本的方法，用一些化學物質和綠葉萃取茶葉來製造這些量子點，這個過程經濟實惠，副產品無毒，結果真的很驚人，擁有巨大的潛力空間。

研究證明，用茶葉製造的量子點可以穿透皮膚，將癌細胞的生長速度降低約80%，所以這不是一種治癒方法，而是一項巨大的進步，但不會帶來環境方面的好處。

不管我們如何面對納米醫學可以改變的重大疾病，研究人員現在正在探索培育複雜組織的方法，目的是有一天培育出用於移植的人體器官。

納米技術還可以改進疫苗的輸送方式以及它們的成功機率，包括不使用針頭的疫苗輸送，儘管已經取得了驚人的成就，但仍在進行中。現在的新興時代和納米醫學確實是納米機器人的時代，納米機器人正在構建微型包裝，它們可以以自動化的方式完成任務。

納米機器人擁有感知反應的能力，探測體內的敵友並運送有效載荷和貨物，所有這些納米級技術，為什麼我們需要它們？好吧，因為常規水溶性藥物並不理想，且在治療中存在困難。

然而，診斷性納米藥物可以讓醫生監測人體器官的內部化學物質，從而直接進入疾病區域，納米機器人還可以配備無線發射器，這樣醫生就可以改變治療方法，對醫療狀況做出特定的反應。

它們還具有通過直接治療心臟細胞來完全取代起搏器的能力。納米機器人在醫學上的研究提供了幾個方向，比如人工抗體、人工白細胞和紅細胞以及抗病毒納米機器人等。

納米機器人超級耐用，理論上可以運行數年而不造成任何損傷。實際上，納米機器人有望解決除癌症之外的許多健康問題，比如在難以到達的部位進行活檢，或者測量某些化學物質的含量，以及身體其他無法到達的部位。

因此，在醫療方式領域，我們比你想像的更接近機器人技術，它對推進醫療進步有著巨大的希望，但是這個階段如此接近，也非常遙遠。因為納米機器人在進入臨床試驗之前，還面臨著許多挑戰和障礙。

在納米機器人和藥物的潛力真正實現之前，科學家們還有很多挑戰要克服，因為要讓它們在體內安全旅行，並且讓它們在人體內停留足夠長的時間，來進行手術是非常困難的。

目前科學家們還沒有找到辦法，來防止納米機器人像其他有毒或異物一樣被摧毀和驅逐出人體，因此，儘管納米機器人掌握著一種毒性更小的癌症治療方案的關鍵，但要把解決方案變成可行的治療方案，仍是一件很遙遠的事情。然而，如果過去的進展有任何進展的話，我認為我們離成功也不遠了。

納米技術聽起來像是許多現代醫學，和技術問題的可靠解決方案，它讓你想知道它們在未來的日常生活中會有多突出，如果你對納米技術感興趣並想了解更多，那就自行上百度查閱相關資料吧。