（文章來源：老胡說科學）

納米科技是科技的一個分支，涉及到在納米尺度——即1-100納米，對材料的單個原子或分子實施操控。納米有多小？1納米是一米的十億分之一(0.000000001或10^-9)米。組成分子的原子是構成物體/材料的基本元素，包括形狀、結構和狀態(固體/液體/氣體)。因此，如果我們可以人為地操縱一個物體的原子，我們就有能力改變或增強該物質的物理結構，從而使我們受益。

理想情況下，我們將在未來30-40年內完善分子納米系統，但這是一個漸進的過程，因此可能需要更長的時間1.被動納米結構——制造具有超能力的納米材料這是第一階段，主要集中在研究上。科學家能夠操縱分子結構，將普通材料轉化為具有“超能力”的材料。不管是制造防水的東西，還是一開始很重或很輕的東西，還是比鋼鐵更脆弱更堅固的東西——所有這些都能保持它們的功能。

讓我們來看看一個很酷的例子，它是一種叫做石墨烯的超級材料。信不信由你，它就在我們身邊，我們可以從一個非常普遍的事物中得到它——鉛筆！一支鉛筆芯——是一種被雪松木環繞的薄石墨圓柱體。石墨烯是一種單碳片層，可由一堆構成石墨的碳片衍生而來。

它實際上只有一個原子那么厚，1毫米的石墨是由大約300萬層石墨構成的，甚至一層薄薄的鉛筆線也是由許多層構成的。沒有比這更“二弟（2D）”的了！事實上，拿一支鉛筆在紙上畫一條線，拿一些膠帶把它粘在線的上面，把它剝下來，然后你就得到了一些未加工的石墨烯，它們沒有任何用途，但它處理起來是如此容易，真是不可思議。

石墨烯是一種碳片，其獨特的平面碳鍵非常強，這使得石墨烯成為超級材料；原子在納米尺度上表現不同，產生不同的物理性質。如果你曾經因為鉛筆芯斷了而覺得石墨烯并不“結實”，但是，當你剝離出這種材料的一層并加工它時，它就變成了地球上最堅固和最輕的材料。

它可以用于制造更大容量和快速充電的電池，也可以用于制造用于生物傳感、生物成像和治療用途的生物醫學傳感器。這是納米技術的第二代階段，我們將在未來3-5年內引領這一階段。在這里，納米材料被設計成在材料/物體中實際執行功能和任務。這些納米結構可以完全改變物體的性質。

納米級設備可以被整合到我們的電腦、電視和智能手機中，以提高物理耐久性(牢固性和靈活性)和超級計算性能！想象一下，你可以折疊起你的4K智能電視，然后帶著它去洗手間——這可以通過石墨烯實現！納米醫學在治療癌癥等疾病上有很多應用。納米機器人正在被開發用于通過我們的血液流動來檢測和殺死癌細胞——基本上是人工的T細胞，它們更善于發現腫瘤的位置，而且不被癌細胞操縱。

其中一種治療方法正在研發中，準備在人體上進行測試。這些納米機器人裝備有一種叫做凝血酶的酶，可以幫助血液凝結。在那里，他們將攜帶一個DNA適配體在血液中流動。它們的目標是一種叫做核苷的蛋白質，大量的核苷只存在于腫瘤內皮細胞的表面，而健康細胞的表面是找不到的。在定位并結合到腫瘤血管表面后，納米機器人會打開并釋放凝血酶。這將導致供應腫瘤生長的血管凝結，切斷血液供應，殺死腫瘤組織。

我們正在接近托尼·斯塔克的水平，第三代和第四代是大多數人在談論納米技術時想到的。這一階段包括納米工廠的自組裝(一種可以一個原子一個原子地制造產品的機器)，它與其他納米顆粒和機器一起工作，為特定的任務和功能創建復雜的分子結構。

夠瘋狂的是，我們已經稍微接觸到了如此先進的納米技術的表面。2018年，麻省理工學院的化學工程師們設計了一種材料，它可以與空氣中的二氧化碳發生反應，生長、增強甚至自我修復。如果用這種材料制造的物體表面出現劃痕或裂紋，受影響的區域就會增長，以填補缺口并修復損傷，而不需要我們采取任何外部行動。簡單地說，這一過程遵循了與植物生長有關的類似原理，即植物將空氣中的二氧化碳吸收到生長組織中。

在頂部，一個裂縫在材料中產生，它是由水凝膠(深綠色)和嵌入其中的植物性葉綠體(淺綠色)組成的。在底部，在有光的情況下，水凝膠材料與空氣中的二氧化碳發生反應，擴大并填補空隙，修復損傷。開發一種合成材料，不僅可以避免使用化石燃料，而且可以消耗空氣中的二氧化碳，對環境和氣候有明顯的好處！它還處于非常早期的階段，但是想象一下這種材料在整個建筑中的應用：地震、海嘯、龍卷風。

在第四代，我們將完全控制納米系統，這將使我們能夠制造復雜的系統，可以應用到任何行業。毫無疑問，它將改變人類，隨著事情對我們來說變得越來越容易，我們甚至可以期待在接下來的幾個世紀里看到進化的生物變化——因為我們在日常生活中的活動將明顯減少。這是如此遙遠的未來，它仍然可以被認為是科幻小說。像這樣的高水平納米技術的例子目前只存在于兩個地方我們的大腦和電影!

為了讓大家對我們所討論的內容有一個大致的了解，請允許我分享一點我的想象。在未來的100年里，當我們完善納米系統的時候，我們應該能夠用聲音呼喚工具/物品，并讓它們被空氣中的納米粒子聽到，從那里，它們將自己形成你想要的任何工具的形狀！

當然，我想知道為什么我們甚至需要工具，當一切都可以自我修復的時候。但是，也許是一個勺子和一個碗來吃你的麥片粥，一旦你吃完就會根據指令蒸發掉，洗碗將成為一個古老的概念。在未來的10-15年，我認為手機充電器和加油站將只是歷史課上的話題，使用高效的納米材料，具有超導性和再生性能，誰需要充電？對未來的人們來說，它們就像我們看到的燃燒煤炭來驅動輪船和火車一樣古老!
（責任編輯：fqj）