【正文】 隨著人類基因工程的發(fā)展 ， 基因芯片 (即DNA芯片 )得到迅速的發(fā)展 。 DNA 芯片又稱為寡核苷酸陣列或雜交陣列分析 ， 它是根據(jù) DNA雙螺旋原理而發(fā)展的核酸鏈間分子雜交的技術(shù) 。DNA芯片技術(shù)可以快速分析大量的基因信息 ，從而使生物醫(yī)學(xué)工作者可以研究并收集基因表達(dá)和變異信息 。 可以用于人類基因組中遺傳信息的分析 。 具特殊用途的 DNA探針陣列可以在人類基因組中快速篩選已知的 DNA序列 。 DNA芯片還可用于監(jiān)測不同的人體細(xì)胞和組織基因表達(dá) ， 以檢測癌癥或其它疾病所對(duì)應(yīng)的基因的變化 。 隨著 DNA芯片及雜交技術(shù)的發(fā)展 ，DNA芯片將有可能直接應(yīng)用于臨床診斷 ， 藥物開發(fā)和人類遺傳診斷 。 （ 2）分子馬達(dá) 分子馬達(dá)是由生物大分子構(gòu)成 ， 利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的納米系統(tǒng) 。 天然的分子馬達(dá) ， 如：驅(qū)動(dòng)蛋白 、 RNA聚合酶 、 肌球蛋白等 ，在生物體內(nèi)參與了胞質(zhì)運(yùn)輸 、 DNA復(fù)制 、 細(xì)胞分裂 、 肌肉收縮等一系列重要生命活動(dòng) 。 以微管蛋白為軌道 ， 沿微管的負(fù)極向正極運(yùn)動(dòng) ，并由此完成各種細(xì)胞內(nèi)外傳質(zhì)功能 。 美國康納爾大學(xué)的科學(xué)家利用 ATP酶作為分子馬達(dá)，研制出了一種可以進(jìn)入人體細(xì)胞的納米機(jī)電設(shè)備 納米直升機(jī) 。該設(shè)備共包括三個(gè)組件，兩個(gè)金屬推進(jìn)器和一個(gè)附屬于與金屬推進(jìn)器相連的金屬桿的生物分子組件。其中的生物分子組件將人體的生物 燃料 ATP轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，使得金屬推進(jìn)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速率達(dá)到每秒 8圈。這種技術(shù)仍處于研制初期，它的控制和如何應(yīng)用仍是未知數(shù)。將來有可能完成在人體細(xì)胞內(nèi)發(fā)放藥物等醫(yī)療任務(wù) （ 3） 硅蟲晶體管 美國和北愛爾蘭的研究者偶然發(fā)現(xiàn)了一種活的半導(dǎo)體 (half bacterium, half microchip)， 它能夠嗅出生物戰(zhàn)所用的毒氣 。 這一發(fā)現(xiàn)竟來自科學(xué)家為消除計(jì)算機(jī)芯片生產(chǎn)線上的某些特殊細(xì)菌的屢屢失敗 。 為消除這些微生物 ， 研究者試用了從紫外線到強(qiáng)氧化劑 ， 但是 ， 細(xì)菌仍可幸存 。 亞利桑納大學(xué)的物理學(xué)家 O39。Hanlon 和 Baier認(rèn)為這種細(xì)菌半導(dǎo)體晶體恰好可以用作生物晶體管的門極 。 在呼吸和光合作用等產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移的生物過程中 ， 光照或者器官的水汽能誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生電子 ， 猶如打開了這個(gè)生物晶體管 。 這種精巧的靈敏裝置能夠探測到生物戰(zhàn)毒氣 。 （ 4） 納米探針 一種探測單個(gè)活細(xì)胞的納米傳感器 ， 探頭尺寸僅為納米量級(jí) ， 當(dāng)它插入活細(xì)胞時(shí) ， 可探知會(huì)導(dǎo)致腫瘤的早期 DNA損傷 。 納米探針是一支直徑 50納米 ， 外面包銀的光纖 ， 并傳導(dǎo)一束氦 鎘激光 。 它的尖部貼有可識(shí)別和結(jié)合 BPT的單克隆抗體 。 325納米波長的激光將激發(fā)抗體和抗原 BPT所形成的分子復(fù)合物產(chǎn)生熒光 。 此熒光進(jìn)入探針光纖后 ， 由光探測器接收 。 可以用于探測很多細(xì)胞化學(xué)物質(zhì) ， 可以監(jiān)控活細(xì)胞的蛋白質(zhì)和其它所感興趣的生物化學(xué)物質(zhì) 。 6．航天和航空 納米器件在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅是增加有效載荷，更重要的是使耗能指標(biāo)成指數(shù)倍的降低。這方面的研究內(nèi)容還包括：研制低能耗、抗輻照、高性能計(jì)算機(jī)；微型航天器用納米集成的測試、控制電子設(shè)備；抗熱障、耐磨損的納米結(jié)構(gòu)涂層材料。 采用納米材料技術(shù)對(duì)機(jī)械關(guān)鍵零部件進(jìn)行金屬表面納米粉涂層處理，可以提高機(jī)械設(shè)備的耐磨性、硬度和使用壽命。 7．國家安全 由于納米技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的廣泛滲透性，擁有納米技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)和廣泛應(yīng)用這些技術(shù)的國家，將在國家經(jīng)濟(jì)安全和國防安全方面處于有利地位。通過先進(jìn)的納米電子器件在信息控制方面的應(yīng)用，將使軍隊(duì)在預(yù)警、導(dǎo)彈攔截等領(lǐng)域快速反應(yīng)；通過納米機(jī)械學(xué)，微小機(jī)器人的應(yīng)用，將提高部隊(duì)的靈活性和增加戰(zhàn)斗的有效性；用納米和微米機(jī)械設(shè)備控制，國家核防衛(wèi)系統(tǒng)的性能將大幅度提高；通過納米材料技術(shù)的應(yīng)用，可使武器裝備的耐腐蝕、吸波性和隱蔽性大大提高，可用于艦船、潛艇和戰(zhàn)斗機(jī)等。 五、各國對(duì)納米技術(shù)的積極應(yīng)對(duì) 發(fā)達(dá)國家的政府和企業(yè)紛紛投入大量人力 、 物力和財(cái)力進(jìn)行納米科技的研究和產(chǎn)業(yè)化 。 目前 ， 美國已在納米結(jié)構(gòu)組裝體系 、 高比表面納米顆粒制備與合成 ， 以及納米生物學(xué)方面處于領(lǐng)先地位 ，在納米器件 、 納米儀器 、 超精度工程 、 陶瓷和其他結(jié)構(gòu)材料方面略遜于歐共體 。 日本在納米器件和復(fù)合納米結(jié)構(gòu)方面有優(yōu)勢 ， 在分子電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域也有很強(qiáng)的實(shí)力 ， 緊隨德國之后 。 德國在納米材料 、 納米測量技術(shù) 、 超薄膜的研發(fā)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的優(yōu)勢 。 美國于 2022年 2月宣布啟動(dòng) “ 國家納米科技計(jì)劃 (NNI)”， 在2022年財(cái)政年度撥款 。 政府認(rèn)為納米技術(shù)就像 20世紀(jì) 50年代的晶體管一樣 ， 其科研和工業(yè)化的應(yīng)用將進(jìn)一步促進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；為美國培養(yǎng)新世紀(jì)的技術(shù)人才；增強(qiáng)美國國際科技競爭力的需要；節(jié)約資源能源 ， 保證美國未來的可持續(xù)發(fā)展；納米技術(shù)是開發(fā)未來微型武器的技術(shù)基礎(chǔ) ， 是國防工業(yè)的未來 。 德國擬建立或改組六個(gè)政府與企業(yè)聯(lián)合的研發(fā)中心，并啟動(dòng)國家級(jí)的研究計(jì)劃。 法國最近決定投資 8億法郎建立一個(gè)占地 8公頃、建筑面積為6萬平方米、擁有 3500人的微米／納米技術(shù)發(fā)明中心，配備最先進(jìn)的儀器設(shè)備和超凈室，并成立微米納米技術(shù)之家，專門負(fù)責(zé)申請(qǐng)專利和幫助研究人員建立創(chuàng)新企業(yè)。 日本除繼續(xù)推動(dòng)早已開始的納米科技計(jì)劃外，每年投資 2億美元推動(dòng)新的國家計(jì)劃和新的研究中心建設(shè)。 我國納米科技主要成果 我國的研究力量主要集中在納米材料的合成和制備，掃描探針顯微學(xué)，分子電子學(xué)以及極少數(shù)納米技術(shù)的應(yīng)用等方面。我國科學(xué)家在納米碳管、納米材料的若干領(lǐng)域已取得一些很出色的研究成果，但在納米器件方面差距明顯。 1993年，中國科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如地操縱原子成功寫出 “ 中國 ” 二字，標(biāo)志著我國處于國際納米科技前沿。 1998年 ， 清華大學(xué)成功地制備出直徑為 3― 50納米 ，長度達(dá)微米量級(jí)的氮化鎵半導(dǎo)體一維納米棒 ， 使我國在國際上首次把氮化鎵制備成一維納米晶體 。 1998年 ， 我國科學(xué)家用非水熱合成法 ， 制備出金剛石納米粉 ， 被國際刊物譽(yù)為 “ 稻草變黃金 ―― 從四氯化碳制成金剛石 。 ” 近年 ， 中國科學(xué)院物理研究所 ， 不僅合成了世界上最長的 “ 超級(jí)纖維 ” 碳納米管 ， 創(chuàng)造了一項(xiàng) “ 3毫米的世界之最 ” ， 而且合成出世界上最細(xì)的碳納米管 。 1999年上半年，北京大學(xué)納米技術(shù)研究取得重大突破，在世界上首次將單壁碳納米管組裝豎立在金屬表面，并組裝在世界上最細(xì)且性能良好的掃描隧道顯微鏡用探針。 1999年，中科院金屬研究所成會(huì)明博士合成出高質(zhì)量的碳納米材料，使我國新型儲(chǔ)氫材料研究一舉躍上世界先進(jìn)水平。 1999年，上海交通大學(xué)微納米科學(xué)技術(shù)研究院的科研人員，研制成功了當(dāng)時(shí)世界上體積最小、重量最輕的微型直升機(jī)，這架雙螺旋漿微型直升機(jī)，機(jī)身長僅 18毫米，機(jī)身高 5毫米，機(jī)重 100毫克。 近年來，根據(jù)國際發(fā)展趨勢，科學(xué)家還建立和發(fā)展了多種制備納米結(jié)構(gòu)組裝體系的方法，成功地制備出多種準(zhǔn)維納米材料和納米組裝體系。 不久前，我國科學(xué)家研制出迄今世界上信息存儲(chǔ)密度最高的有機(jī)材料，從而在超高密度信息存儲(chǔ)研究上再創(chuàng)世界之最。 最近中國科學(xué)院化學(xué)所利用插層復(fù)合技術(shù)將天然粘土礦物均勻分散到聚合物中，制出一系列 “ 令人驚奇 ” 的納米塑料，使納米產(chǎn)業(yè)化在我國成為可能。