納米尺度——
釋放物質(zhì)奇異特性
納米科技越來越受到科研界和產(chǎn)業(yè)界重視。研究顯示，21世紀以來，全球960個最顯著的科研方向中，89%與納米科技有關(guān)。作為多學科交叉融合而成的前沿型、基礎(chǔ)型、平臺型科學，納米科學為物理、材料、化學、能源科學、生命科學、藥理學與毒理學、工程學等七大基礎(chǔ)學科提供了創(chuàng)新推動力，成為人類最具創(chuàng)新能力的科學研究領(lǐng)域之一以及變革性產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)的重要源泉。
什么是納米科技？首先得了解納米。納米是長度單位，1納米相當于4倍原子大小，比單個細菌的長度還要小得多?？茖W家們研究發(fā)現(xiàn)，在納米尺度上，材料會呈現(xiàn)出與宏觀尺度上完全不同的物理學、化學和生物學特性。比如，低強度或脆性合金會獲得高強度、高延展性，化學活性低的化合物會變成強力催化劑，不能受激發(fā)光的半導體會變成高效光源……總之，尺度的縮小使納米物質(zhì)呈現(xiàn)出既不同于宏觀物質(zhì)也不同于單個孤立原子的奇異特性，仿佛具有了“特異功能”。
在這一科學發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上，人類發(fā)展出納米科學和納米技術(shù)。納米科學以尺度在0.1—100納米之間的物質(zhì)為研究對象，探索其特有的物理、化學、生物性質(zhì)和功能；納米技術(shù)則是在這一空間尺度內(nèi)操縱原子和分子，對材料進行加工，制造具有特定功能的器件?？萍几锩峁┝诵鹿ぞ?，深刻改變著人與自然的關(guān)系。納米科技通過納米尺度的精準操作，調(diào)控物質(zhì)的屬性，賦予納米材料理想的機械、化學、電學、磁學、熱學或光學性能，使這些新型納米材料在傳統(tǒng)和新興工業(yè)制造領(lǐng)域得到廣泛應用。
納米材料——
提高生產(chǎn)生活質(zhì)量
納米材料如今已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)制造領(lǐng)域。在傳統(tǒng)機械制造業(yè)，納米材料被用作機器零件的表面涂層或潤滑劑，以減少磨損、延長機器使用壽命。在航空航天器制造業(yè)，質(zhì)量輕、強度高的納米結(jié)構(gòu)合金是制造飛機機身以及過濾、抗振、防火零部件的理想材料。在電子信息產(chǎn)業(yè)中，納米技術(shù)的應用將有助于克服以強場效應、量子隧穿效應為代表的物理限制和以功耗、散熱、傳輸延遲為代表的技術(shù)限制，制造出基于量子效應的新型納米器件，推動高性價比制備工藝的發(fā)展。在輕工業(yè)領(lǐng)域，人們?nèi)粘Ｊ褂玫姆罆袼渲饕煞质羌{米二氧化鈦或氧化鋅，而納米纖維則用于制造防皺、防沾污、抗菌的衣物，以及各類體育用品如網(wǎng)球拍、自行車等。
在生態(tài)文明建設(shè)、推進節(jié)能減排和低碳發(fā)展方面，納米技術(shù)作為多學科交叉領(lǐng)域，能夠顯著促進可替代能源的發(fā)展，提高能源使用效率。在石油化工行業(yè)，金屬、氧化物、碳和其他化合物的納米顆粒是很好的催化劑，在石油精煉、生物燃料制造等領(lǐng)域有重要應用，可以顯著提高燃料的燃燒效率，減少污染和能耗。在清潔能源領(lǐng)域，納米材料用于研發(fā)制造低成本固態(tài)太陽能電池，高性能可充電電池（含超級電容器）和溫差電池、燃料電池等；高效納米儲能材料、熱電轉(zhuǎn)換材料等，是新型能源材料主要發(fā)展方向，將對解決日益突出的能源問題起到重要作用。
利用納米環(huán)境技術(shù)可以顯著減少現(xiàn)有重型污染源對環(huán)境的破壞，提高人類生存的環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)材料、水和空氣的良性循環(huán)。例如納米顆?？赏ㄟ^化學反應有效降解印染、電鍍等工業(yè)廢水的污染物，納米纖維能夠高效吸附空氣中的污染物顆粒，緩解汽車尾氣、工業(yè)廢氣、家庭裝修等造成的大氣污染，二硫化鉬薄膜能高效實現(xiàn)鹽水淡化，多孔納米材料可以像海綿一樣吸收水中的重金屬和浮油等有毒物質(zhì)。
納米醫(yī)學——
增進生命健康福祉
作為醫(yī)學與健康科技成果轉(zhuǎn)化的重點關(guān)注學科，納米科技在生物醫(yī)學、藥學等生命科學領(lǐng)域有重大應用，對疾病診斷和治療產(chǎn)生深遠影響，具有重要的社會與經(jīng)濟前景。
迄今為止，納米技術(shù)在生物醫(yī)學方面有很多引人矚目的成就和富有前景的應用。納米孔基因測序技術(shù)，利用電場驅(qū)動DNA單鏈穿過薄膜上的納米孔，并記錄孔上產(chǎn)生的電流變化，從而識別出單鏈上的基因編碼序列。該技術(shù)有望大幅降低基因測序成本并提高測序速度。納米藥物遞送技術(shù)，較傳統(tǒng)藥物具有顯著優(yōu)勢，它能讓藥物突破化學、解剖學和生理學方面的阻礙，抵達病變組織，提高藥物在病灶位置的聚集量，減少對健康組織的損害。例如，經(jīng)過精心設(shè)計的納米藥物可以經(jīng)血管滲漏點滲入癌變組織，并在靶點位置積聚，提高癌癥靶向治療的精度。近年來，該領(lǐng)域一個突破性進展是藥物緩釋納米機器人的研發(fā)。這種全新的智能給藥系統(tǒng)將藥物裝入經(jīng)過編程并折疊的DNA，讓其通過血液循環(huán)運輸。一旦抵達目標腫瘤，DNA就會展開并釋放一種能導致血栓的蛋白質(zhì)，使癌細胞死亡。這一技術(shù)已經(jīng)在小鼠身上進行了測試，在治療乳腺癌方面具有積極作用，有望開創(chuàng)納米醫(yī)學全新領(lǐng)域。
面對突如其來的新冠肺炎疫情，我國科學家運用納米技術(shù)助力新冠肺炎的預防、檢測和治療等，在疫情防控中發(fā)揮了重要作用。
在醫(yī)療防護方面，利用靜電紡絲技術(shù)制造的納米級直徑聚合物細絲，具有濾材孔徑小、纖維均一性好等特性，用這種材料制造的納米口罩經(jīng)過100次清洗還能保持99%以上的病毒過濾效果。這種材料還可以用于制造防護服、手套等醫(yī)療防護用品。納米技術(shù)還應用在病毒檢測方面。目前，新冠病毒的臨床診斷主要依賴酶聯(lián)免疫法、化學發(fā)光法以及納米膠體金法。酶聯(lián)免疫法和化學發(fā)光法都可以進行定量檢測，但缺點是反應時間較長。納米膠體金檢測法是一種即時檢測方法，與前兩種檢測方法相比，具有快速出具結(jié)果、檢測場地不受限制以及對操作者專業(yè)性要求低等優(yōu)點，更加適用于“后疫情時期”。在治療方面，傳統(tǒng)抗病毒藥物穩(wěn)定性較差、生物利用度低，且易導致耐藥性，經(jīng)納米制劑技術(shù)改造后的抗病毒藥物，能夠有效提高藥物穩(wěn)定性、靶向性及生物利用度。相信在不久的將來，納米抗病毒藥物會在防疫抗疫工作中大顯身手。
納米科技在世界范圍內(nèi)受到重視，被視為引領(lǐng)科學技術(shù)發(fā)展、帶動新的工業(yè)革命的重要學科。進入21世紀，全球主要經(jīng)濟體紛紛制定納米科技相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，不斷增加投入，推進納米科技快速發(fā)展。我國一貫高度重視納米科學研究和技術(shù)開發(fā)，成為國際上推動納米科技發(fā)展的主要力量之一。納米科技已經(jīng)廣泛應用于我國的信息技術(shù)、人工智能、量子技術(shù)、新能源、新材料、化工催化與綠色制造、大健康與新醫(yī)學、類腦科學、深海、深空等領(lǐng)域，成為驅(qū)動我國科學創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革的新引擎，對經(jīng)濟社會發(fā)展、人民生活改善發(fā)揮越來越重要的作用。
我們要抓住前沿科技領(lǐng)域跨越發(fā)展的歷史機遇，一方面繼續(xù)加強納米科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，爭取更多科學突破；一方面強化納米科技對產(chǎn)業(yè)技術(shù)的推動作用，構(gòu)建納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈，完善價值鏈，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供強勁動力，助推人類社會實現(xiàn)新的進步。
（文章來源：人民日報）
