东方

　　1990年7月，在美国召开了第一届国际纳米科学技术学
术会议，正式把纳米材料科学作为材料科学一个新的分支
来公布于世。从那时起全世界掀起了一股研究纳米技术的
热潮。欧洲联盟委员会预测：国际纳米技术市场价值十年
内将达到400亿英镑（约合900亿美元）。我国著名科学家
钱学森指出：“纳米技术是二十一世纪科技发展的重点，
是一次技术革命，从而又是一次产业革命......”

　　在尼尔·斯蒂芬森（代表作《钻石年代》）、格莱格
·贝尔（代表作《倾斜》）和威廉·吉卜森（代表作《爱
多鲁》）等科幻作家的笔下，纳米材料可用来生产武器，
建造楼房，但在现实当中，人们要实现这样的理想，还需
要数十年的努力。

　　但是，在计算机领域，应用纳米技术研制新型计算机
已经呈现出一丝鼓舞人心的曙光。惠普实验室的科研人员
在斯坦利·威廉斯的领导下，应用纳米技术研制计算机内
存芯片，其体积不过数百个原子的大小，相当于人的头发
丝直径的千分之一。一旦他们的研究获得成功，将为其他
缩微计算机元件（包括象今天的奔腾级芯片一样的微处理
器）的研制和生产铺平道路，并更进一步导致在可穿戴式
电脑的研究方面取得突破。这种研究的重大意义在于纳米
计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且性能上比今天
的电脑强大许多倍。

　　的确，纳米技术指明了二十一世纪计算机发展的未来
。首先，专家们预测，在今后十年内，现在的芯片生产技
术将达到极限。随着芯片上集成的晶体管数量越来越接近
极限，集成电路的性能将越来越不稳定。其次，经济因素
也将使芯片制造业走到尽头。据测算，到2010年，建造一
个大型芯片生产厂将需要近500亿美元。如此庞大的造价连
英特尔公司也不堪负担。目前一个芯片生产厂的造价大约
是20亿美元。

　　相比之下，采用纳米技术生产芯片成本十分低廉，因
为它既不需要建设超洁净生产车间，也不需要昂贵的实验
设备和庞大的生产队伍。只要在实验室里将设计好的分子
混合在一起，就可以造出芯片。芯片制造商将因此而节省
数百万美元的生产成本，同时将芯片的价格将急剧下降，
以至于日用电子设备－－甚至玩具－－都能够采用功能强
大的微处理器。

　　威廉斯对自己的研究项目信心十足。他表示，只要实
验室的同仁们和加州大学洛杉矶分校、伯克利分校的科学
家们密切合作，一定能在今后两年之内研制出能够容纳16
个字节（相当于16个英语字母）数据的分子内存芯片。这
种内存芯片上有由纳米级导线组成的栅格，在每个导线相
交的节点上有一个分子“开关”。这些开关将决定信息在
栅格中的存储和通信线路。最引人注目的是这种微型导线
栅格和开关可以一同放置到化学溶液中，让开关自动粘附
到栅格上，从而省去昂贵的生产过程。

　　这个研究小组一年前在美国《科学》杂志上发表了一
篇研究报告，讨论纳米技术在计算机生产上应用前景。下
个月，这个小组将在《科学》杂志上发表一篇后续报告，
阐述他们的最新研究成果。上个星期，威廉斯的研究小组
获得了美国国防尖端研究项目署（DARPA）提供的一笔400
万美元的科研资金。

　　作为在纳米尺度范围内，通过操纵原子、分子、原子
团或分子团使其重新排列组合成新物质的技术，纳米科技
的研究发展，涉及了现代物理学、化学、电子学、建筑学
、材料学等领域，受到了各发达国家的高度重视。在美国
国内，各著名高等学府，如宾州大学、耶鲁大学、哈佛大
学和斯坦福大学都有研究小组在从不同的角度进行研究。
但是唯有惠普公司与加州大学两所分校的合作项目赢得了
DARPA的青睐。DARPA项目经理比尔·华伦说：“他们的研
究成果最有价值，给我留下了深刻的印象。”他预计威廉
斯的研究小组只需要不到两年的时间就能完成这个课题的
研究，并最终向世界证明分子也能计算。

　　在人们所认识的微观世界，存在一个十分引人注目的
微小体系，即纳米体系。纳米是长度计量单位，一纳米等
于10-9米。打个比方：1纳米与一个乒乓球相比，相当于1
个乒乓球与地球相比。科学家从60年代开始，把纳米微粒
作为研究对象，探索纳米体系的奥秘。从70年代末到80年
代初，科学家们对纳米微粒结构、形态和特性进行了比较
系统的研究。1989年，IBM研制成功了第三代表显微镜－扫
描隧通显微镜，使人们终于得以一窥原子的真面目。同年
，IBM公司的科学家实现了用单个原子排列拼写出“IBM”
商标，以后又制造出了世界上最小的算盘，算盘的珠子是
用直径还不到一毫微米的分子做成的；康奈尔大学的研究
人员制作的六弦吉它，大小约相当于一个白血球。

　　威廉斯从在AT&T的贝尔实验室开始，就从事纳米技术
研究，历时21年，其间他还在加州大学任教15年。他表示
，他和同事们将不仅仅满足于分子内存的研究，他们的目
标是制造出一台完整的分子计算机。他说：“人类一定能
制造出比今天的计算机快10亿倍的计算机。”

　　选自ChinaByte