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纳米技术是如何工作的

作者:Kevin Bonsor &乔纳森·斯特里克兰

纳米技术的未来

2007年HowStuffWorks

在《星际迷航》的世界里,机器叫复制器几乎可以制造任何物理物体,从武器到一杯冒着热气的伯爵茶.长久以来被认为是科幻小说的产物,今天有些人相信复制器是一种非常真实的可能性。他们称之为分子制造如果它真的成为现实,它可能会彻底改变世界。

原子和分子粘在一起是因为它们有互补的形状,或者电荷相互吸引。就像磁铁,一个带正电的原子会粘附在一个带负电的原子上。当数以百万计的原子被纳米机器组装在一起时,一种特定的产品将开始成形。分子制造的目标是单独操纵原子,并将它们放置在一个模式中,以产生所需的结构。

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第一步是开发纳米机器装配工科学家可以通过编程对其进行操作原子和分子。莱斯大学(Rice University)教授理查德·斯莫利(Richard Smalley)指出,单个纳米机器要花费数百万年的时间才能组装出相当数量的材料。为了让分子制造变得实用,你需要数万亿的组装者同时工作。埃里克·德雷克斯勒认为,汇编程序首先可以复制自己,构建其他汇编程序。每一代都将构建另一代,导致指数级增长,直到有足够的汇编程序来生产对象[来源:Ray Kurzweil].

数以万亿计的组装器和复制器可以填满一个小于一立方毫米的区域,而且可能仍然太小,我们无法用肉眼看到。装配工和复制工可以一起工作,自动制造产品,并最终取代所有传统的劳动方式。这将极大地降低制造成本,从而使消费品供应充足、价格更低、性能更强。最终,我们可以复制任何东西,包括钻石,水和食物。制造食物给饥饿的人吃的机器可以消除饥荒。

纳米技术对医疗行业的影响可能最大。病人会喝含有纳米机器人被编程攻击和重建的分子结构癌症细胞和病毒.甚至有人推测,纳米机器人可以减缓或逆转老化过程,预期寿命可能会显著增加。纳米机器人还可以通过编程进行精细的手术,比如nanosurgeons可以比最锋利的手术刀精确一千倍[来源:国际外科杂志].通过在如此小的范围内工作,纳米机器人可以在不留下传统手术疤痕的情况下进行手术。此外,纳米机器人可以改变你的身体外观。它们可以通过编程进行整容手术,重新排列你的原子,改变你的耳朵、鼻子、眼睛的颜色或任何你想改变的身体特征。

纳米技术有可能对环境产生积极的影响。例如,科学家可以编程机载纳米机器人来重建变薄的臭氧层。纳米机器人可以清除水源中的污染物,清理泄漏的石油。制造材料使用自底向上方法纳米技术制造的污染也比传统制造工艺少。我们对不可再生资源的依赖将随着纳米技术而减少。砍伐树木,开采煤炭或开采石油可能不再是必需的——纳米机器可以生产这些资源。

许多纳米技术专家认为,至少在可预见的未来,这些应用远远超出了可能的范围。他们警告说,更奇特的应用只是理论上的。有些人担心纳米技术最终会像虚拟现实——换句话说,围绕纳米技术的炒作将继续,直到该领域的局限性成为公共知识,然后兴趣(和资金)将迅速消散。

在下一节中,我们将探讨纳米技术的一些挑战和风险。