--------------------------------------------- | 尽管时下对纳米技术的宣传有些言过其实，但它确实已经从实验室走向了市场。通过破解和重组纳米颗粒制成的新型材料，已开始广泛应用于汽车、芯片以及高尔夫球的制造上了 |
 想想那些可怜的中世纪炼金术士们吧！在烛光昏暗的实验室里，他们曾煞费苦心地炮制炼金药，试图把贱金属变成金银。然而他们彻底失败了。随着科技革命的到来，科学家们借助显微镜创立了现代化学，炼金术这些伎俩也最终被人唾之为巫术。
然而事实最终证明，炼丹术士们在几个世纪前就走在了我们前面。今天，明亮的实验室里配备着先进的显微镜，三大洲的科学家们正刻苦攻关，研究当年炼金术士们梦寐以求的新型材料和药物。研究工作涉及当前人类力所能及的最小单位= 纳米。作为计量单位，纳米约为十亿分之一米，相当于排成一排的10个氢原子的长度。在这个微观世界里，针尖上可以上演一出好戏，一个喷嚏就能引起一阵飓风。
这是怎样的微观世界呢？研究人员发现物质在这个度量级表现出来的特性与常态迥异。尽管目前还无法解释这一现象所蕴含的科学道理，但纳米颗粒的商业前景已经引起人们的广泛关注。我们常见的物质= 比如金子和碳烟灰等等= 在纳米级都表现出令人瞠目的物理和化学特性，有的绝缘物质可以传导光和电，有的变得比钻石还要坚硬，有的变成高效的化学催化剂，这对我们非常有用。而且，研究者们发现，在物体里适当加入纳米物质，就能使整个物体的化学和物理特性发生巨变，比如加固的汽车挡泥板和更高效的燃料电池等等。工作在纳米领域的工程师们，手里仿佛握着一个充满神奇色彩并蕴藏巨大商机的魔力箱。
财源也将随之滚滚而来。在2005年，大大小小的公司将会争相把更多的基于纳米技术的产品从实验室推向市场。消费者将在悍马汽车（Hummers）的防划痕装置以及威力更强的威尔逊的网球拍上看到纳米技术的影子，他们甚至还可以用上经特别设计的、能直线飞行的高尔夫球。2月1日，IT巨头惠普公司对外宣布在纳米技术的研究上取得重大突破，并称在今后的10年中，纳米技术将会超越目前用于计算机的硅和晶体管技术。惠普公司的高层人士以及本文的共同撰稿人斯坦·威廉斯说：“我们在分子级重新发明计算机。”
就目前而言，纳米技术的开发还进行得比较缓慢。纳米颗粒的最大的市场还是在一些传统产业上，如价值40亿美元的轮胎黑橡胶填充料行业，以及用于传统摄影的银盐行业。设在纽约的一个纳米技术研究机构雷克斯研究公司（Lux Research Inc.）估计今年只有价值130亿美元的商品将会应用纳米技术。这相当于全球经济的一个零头。
热潮涌动
尽管如此，纳米技术的春天已经为时不远了，基于纳米技术的医疗诊断仪器将在两年内问世，届时，医生、护士们可以将微型实验设备置入手提箱中，并能够当场检测出艾滋病病毒和白血球的数量。纳米感应器将能检测出机场和邮局的炭疽热病毒和沙林毒气。科学家们说，到2010年左右，由纳米颗粒组成的计算机存储系统有望把美国国会图书馆的数据资料存储到一个只有溜溜球大小的机器里，这简直不可思议。雷克斯研究公司预测说，要是那样的话，纳米技术将会创造出价值2920亿美元的全球市场。
纳米技术何以如此惊人？自然界向我们展示了这种分子结构的神奇变化。煤炭就是一个例子，它经过上千年的挤压，变成了钻石。钻石同样由碳元素组成，但经过时间的砺炼，重新排列组合成有着极稳定化学链的有序晶体结构。其物理特性由原来绵软乌黑变成坚硬无比，晶莹剔透。
现在，科学家们在举手投足间就能完成这些变化。随着纳米颗粒研究的深入，他们开始操纵物质的分子结构，并掌握了胜人一筹的自然界力量。深入纳米世界，科学家们惊奇地发现了周期表元素所不具备的某些特性，并纷纷为这些不可思议的物质抢注专利。纽约Fitzpatrick, Cella, Harper & Scinto律师事务所的专利律师道格拉斯·沙罗特说：“这是对自然资源的掠夺。”
围绕纳米技术的问题不再是它是否真实存在，而是它的潜力到底有多大。一些人认为纳米技术只是简单的新材料革命，如同塑料的发明一样。而另一些人却认为它的出现不啻于人类从石器时代进步到金属工具时代，并为此欢呼雀跃。除了那些模棱两可的预测，不管是东京的纳米实验室还是华尔街狂热的证券交易操盘室，都似乎充斥着一个声音，那就是钱。哪种纳米技术更具有广阔的“钱”景，能够形成一个产业，带动一批公司？
全球的纳米热潮尘嚣于世。全世界共有1200项纳米技术发明，这其中约一半属于美国公司，这些公司过去从事的行业乏善可陈。而它们发现只要宣称掌握了纳米技术，就能混水摸鱼，分得一杯羹。诸如美林公司和Punk, Ziegle一类的公司，也开始追踪研究纳米技术的公司，并纷纷抛出纳米技术指数。同时，面对诱惑力很强的纳米新市场和网络泡沫的噩梦，投资人举棋不定。
他们的这种担心是可以理解的。纳米技术既不是一个独立的行业，也不是一个新的现象，它的价值在于为现存的、数以万计的物质提供了新的机遇。工业巨头将注定成为纳米技术最早的弄潮儿。道琼斯工业指数的30家公司中有19家已经开始研究纳米技术。通用电气公司的纳米技术项目研究发展中心的经理玛格丽特·布洛姆说：“过高的期望值令我夜不能寐。”
小小的分子是怎么变出那些体积庞大的新产品呢？在某种程度上，体积本身就是关键。例如杜邦公司的新型Voltron是一种用于重型电动汽车电线上的耐用涂层。要是你通过精密显微镜观察以前的涂层，其化学结构松散，分子间存在着不规则的空隙。这种结构使物质很脆弱。Voltron的纳米颗粒则填补了分子间的空隙，制造出了更耐用的绝缘体。在电动汽车的试验中，Voltron涂层使电线的平均故障间隔时间拉长到原来的10倍，达到1000多个小时。而且由于这类汽车消耗了美国电力的65%，因此延长其寿命，提高其效率，将会大大节省能源。杜邦纳米研究中心的高层策划经理克里施·多拉斯万尼说：“这种化学结构的重组只有靠纳米技术才能实现。”
早期纳米技术的大部分成就将推动我们的技术进步。例如：轻型纳米武器装备可以抵抗化学武器的攻击，纳米包装能使莴苣在一个月内保持新鲜。今年晚些时候，高尔夫球手们将能够买到由位于纽约水牛城的飞赫科技股份有限公司（NanoDynamics Inc.）制造的纳米高尔夫球，它可以保证球在空中旋转时重心不会偏离轴心。这种球能够沿着平坦的高尔夫球道在空中沿直线飞行，着地后也不改变方向。飞赫科技股份有限公司的首席执行官基思·布莱克利说：“如果这种球有市场需求的话，我们将把它作为支柱业务。”他准备把每只球的售价定为5美元。
除了能直接进洞的高尔夫球和新鲜的农产品外，纳米技术的潜力能否能得到全面开发，形成一个全新的行业并带动一批龙头企业？答案取决于如何经营，对此管理者和企业家们将面临棘手的挑战。政府部门必须出台一系列针对新材料及新疗法研制的管理规定。公司将要面对许多不可预知的难题，例如如何对极小的碳纳米管和硅晶体的运输进行有效的质量控制等等。
在这个行业发展的初期，当务之急是制定出行之有效的行业规章制度。雷克斯研究公司2004年的研究表明，全球200个基础纳米材料的供应商中有许多都没能拿出他们所承诺的产品。雷克斯研究公司的副总裁马修·诺登说：“作为一个公司，他们还不具备任何信用。”结果只能是：在还没有建立起合格的供应链之前，投资者们只有和世界级的实验室合作才能获得可靠的纳米材料。这限制了纳米技术的推广，阻碍了它的发展。
纳米行业所面临的严峻挑战是纳米材料必须能保证对人体和环境无害。否则纳米行业将陷入万劫不复的境地，成为反对转基因食品的激进分子猛烈攻击的靶心。莱斯大学生物环境纳米技术研究中心（Rice University‘s Center for Biological & Environmental Nanotechnology）的执行主任克里斯藤·克利诺维斯基说：“我担心夸大其词的宣传和不必要的恐惧会使人们的反应过激。”
这种情绪也蔓延到了股票市场。去年夏天，一些纳米技术公司纷纷准备发行股票。同年8月，认人翘首以盼的纳米系统公司（Nanosys Inc.）高达1.15亿美元的股票上市计划在最后一刻被取消，原因是尽管该公司拥有很多项专利技术，但要想赢利还需很多年，投资者们对此缺乏耐心。目前纳米技术公司的新股上市基本处于停顿状态，即使是对俄亥俄州Valley View 的纳峰科技公司（Nanofilm）和设在马萨诸塞州罗尼尔的科纳卡技术公司（Konarka Technologies Inc.）这样的明星企业也不例外。它们分别是利润丰厚的光学镀膜制造商和塑料太阳能板行业的龙头企业。
市场不够成熟？
人们对这个市场还缺乏足够的信心，甚至对如何界定纳米技术仍存分歧。去年4月份，美林公司的分析人员发布了汇集25个公司的纳米指数，批评家们认为这些都是虚假宣传，并指出有几家制药公司被囊括其中仅仅只是因为它们采用了常规的分子制造方法。美林公司将清单进行了重新整理，只列上了那些公开宣称研究纳米的公司。 美林公司负责纳米技术研究的史蒂文·米伦诺威池说，编撰这项指数不是为了向投资者推荐股票，而是为了跟踪这个年轻行业。他说：“这是未来30年的趋势，我们的工作还在起步阶段。”
在今天这种谨慎的氛围中，投资者们并不追求炫目的表面文章，而是把眼光放在公司真正的产品上，关注其是否能真正赢得客户，赚取利润。2004年，在美林公司指数中表现最好的是MTS系统公司（MTS Systems Corp.），这是一家有着39年历史的实验仪器设备公司，它生产的仪器被广泛用于纳米实验室。该公司的股票上升了80%。哈里斯公司（Harris & Harris Group Inc.）是一家在纳米研发上投入了大量资金的风险投资公司，其股票去年上升了75%，这证明了投资者们对这个行业的期望值还是很高的。但是真正经营纳米产品的公司，如材料公司Altair纳米技术有限公司以及医疗仪器供应商法国生化科技公司（Flamel Technologies），在2004年一直境况不佳。2005年1月，美林公司指数又下跌了12%。
毫无疑问，纳米技术发展的道路上充满坎坷，总的来说失败的案例比成功的要多。然而纳米技术已经理顺了阻碍它向前发展的各种关系，包括公司、各种行业和大学。为什么呢，因为在原子量级上，生物、化学、物理和电子学之间的界限将在极大程度上被打破，各个学科开始走到了一起，只有敢于打破传统界限，创造出新的混合物，才能在纳米研发上成为赢家。以色列的生物学家和电子工程师们已经开始合作，把DNA基因和碳纳米管结合，制造出极小的晶体管。他们根据生物蓝图在实验室里进行研究，制造出了无生命的晶体管，但它却可以生长，像蝌蚪和脚指甲那样。
基金的吸引力
要想把那些创新成功推向市场就必须对整个行业进行重组。韩国三星公司打算在2006年前生产出最能突出体现纳米时代技术的点阵式的电视屏幕= 碳纳米管屏幕。一旦成功，它将比今天市场上那些电视更轻便、更便宜、更清楚、更省电。这种技术很快将从电视机转移到计算机屏幕上，甚至是电子广告牌上。通用电气在它位于纽约尼斯卡于纳的研发中心将增设一个新的纳米研究机构。公司不愿透露投资规模，但他们宣称这个拥有50人的研究团队将把纳米技术应用到诸如医疗技术、照明和高性能涡轮等各个领域。
对于企业来说，纳米意味着资金。迄今为止，风险投资人已经给纳米公司投入了10亿美元，其中有一半是在过去两年投入的。同时，政府资金每年的投入也稳定在47亿美元左右，亚洲、欧洲、北美各占1/3。资金被投入到大学实验室和从奥尔巴尼、上海到日本福冈的纳米研究走廊。Morgenthaler Ventures投资公司的合伙人格雷格·布朗德说：“一些有着精明头脑的教授已经开始涉足纳米研究项目。”
许多早期纳米技术的开拓者开始把目光投向医疗检测设备的研发上，这些设备不像药品和治疗方法那样受到诸多条条框框的限制。设在美国得克萨斯州奥斯汀的LabNow公司已经着手研究艾滋病毒的防治。公司利用微型管道和传感器发明出只有名片大小的芯片化验仪器，该仪器能够迅速检测血液。病人只需在芯片上滴一滴血，然后把芯片插到一个小型电子读取器上，几分钟后，艾滋病病毒携带者就能知道他们白血球的数量= 这是治疗的一个重要参数。目前在贫困地区，这种检测需要几周甚至几个月才能得出结果，采完的血样常被放在小卡车里一路颠簸送回实验室进行化验，有的病人等不到结果就死了。这项技术可以帮助世界各地的医疗机构加快艾滋病的治疗进度，同时可以为LabNow公司带来50亿美元的医疗检测收入。去年10月，LabNow公司从乔治·索罗斯为首的财团得到了1400万美元的股票基金。公司希望该仪器能够在2005年底在南非大批投产。
谨慎行事
在未来的两到三年内，随着各项规章制度的逐步简化，各个公司将不断开发出新型医疗产品，纳米技术在此领域将会取得更大的突破。目前上市的纳米药品已经引起了轰动。今年1月，美国食品与药品管理局允许一种治疗转移性乳腺癌的纳米蛋白药品紫杉醇纳米制剂Abraxane上市，消息一经传出，美国药物伙伴公司（American Pharmaceutical Partners Inc.）的股票蹿升了50%。纳米药品能够渗入到身体的各个部位，而现有的药物若要做到这一点，就会产生让人难以忍受的副作用。而且，研究人员正着手进行临床个案治疗，例如采用与患者癌细胞的特别遗传基因相匹配的纳米颗粒，并设定寻找和消灭癌细胞的程序。成百上千的这种治疗方法正在研究过程中，其中大多数将以失败而告终，但只要有成功的案例，其意义将会极其深远。
为了拓展市场，纳米公司必须打消人们对纳米颗粒在人体内产生副作用的担忧。去年春天，南方卫理公会大学（Southern Methodist University)）的研究报告说，在养鱼池的大嘴鲈鱼被喂食了称为“巴基球”的常见的全碳纳米粒子之后，鱼大脑中的细胞膜受到损伤。虽然此事目前还没有结论，但这些发现在全球范围内给纳米技术亮起了红灯，这比网络上的反对声还要严重。去年，再保险业巨头瑞士再保险公司（Swiss Reinsurance Co.）警告说不要贸然进入纳米领域，说“它具有不可预见的危险性，并会周期性复发，积累到一定程度会给人类带来无法估量的损失”。
半导体行业利用纳米技术也许不会遇到这些危险。但随着芯片上的电路和导线越来越细，制造商们也遇到了麻烦。连接器件的电子管只有几个原子那么厚。电通过迷宫般的电路后产生巨大的热量，这使成本大大增加，而且很难控制。这个行业的发展也遵循着摩尔定律，即每18个月计算能力会翻番，成本将急剧上升。2010年左右，一个新的半导体制造厂的投资将会达到100亿美元。
当然，纳米技术不会在短时间内取代硅芯片，然而它的前途却是无法估量的。现在纳米技术已经开始用于内存芯片，这个技术相对简单。在两到三年内，开发商们希望能够利用形似意大利面条的碳纳米材料生产出可用的内存芯片，每个只有1纳米厚。并且，工程师们已经逐步掌握了怎样用新型的纳米技术材料替换现有芯片上的微型金属电路和导线。IBM公司的研究人员已经开始用碳纳米管来制造晶体管，公司纳米科技实验室的费唐·阿沃瑞斯说：“这将会大大减少热损失，提高性能。”
虽然取得了一些进展，但要制造出纳米计算机，还有很长的路要走。惠普的研究人员预计他们的铂电路要到2011年才能面世。科学家们指出，只有在未来10年的后期，纳米技术才能在后硅片时代为更高速的计算提供全新的结构体系。
纳米技术的未来会怎样？现在还难以预料，但在10年后，这个词将从书本中消失，也许只有在众多公司的名称中才能找到只鳞片角。毕竟，纳米只是一个计量单位。一旦走入我们的生活，纳米技术就不再是时髦用语了。但在物理世界= 医药、金属、甚至是元素的特性= 将会发生翻天覆地的变化，而这场变革来自于我们肉眼所无法察觉的微观世界。
| 作者： | 斯蒂芬·贝克（Stephen Baker）和亚当·阿斯顿（Adam Aston）联合报道 | | 翻译： | 夏芳 |
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