专家点评：纳米领域又获突破性进展

　　新华网北京5月17日电专家点评：纳米领域又获突破性进展

　　新华社记者张忠霞

　　法国国家科研中心日前发布公报称，该中心科学家在世界上首次成功地利用高真空低温隧道显微镜，实现了单个分子的机械运动。中国国家纳米科学中心首席科学家王肇中16日接受新华社记者采访时评价说，法国同行的这一成果是“前所未有的”突破性进展，为今后纳米领域内的分子机械研究开辟了新的道路。

　　分子机械运动在纳米领域有着非同寻常的重要意义，与通常情况下的原子搬运（或称原子操作）不同，这种运动方式是分子的可逆、重复运动。王肇中解释说，从物理学和化学理论来看，没有任何基本原理判断在分子尺度上的机械运动是不可实现的，但过去科研人员还从未在实验中真正实现过。而此次法国科学家的实验就证实了这一点，首次实现了可控制的单分子级机械运动。

　　王肇中介绍说，法国科学家的这项开创性研究，利用高真空低温隧道显微镜，在扫描探针的电压作用之下，使得单个联苯分子受到“拨动”，分子状态发生改变，在两个不同效应（Ａ态和Ｂ态）之间来回简单重复运动，就像“摆”一样做重复性机械动作。

　　这个实验所需条件十分“苛刻”，比如所用分子必须是一定大小的分子，另外由于原子和分子一般情况下都处于无规则的随机热运动（即布朗运动）状态，实验中还必须将分子热运动因素剔除，因此研究人员需要在低温环境下使分子“冻住”，这时分子运动所需的能量会变得极小。

　　王肇中认为，虽然这一成果仍局限于基础研究阶段，接下来还面临温度、分子材料等诸多难题，但无论如何，它使得纳米研究又向前迈进了一步。科学家们今后的研究方向是能控制更大分子的机械运动，提高分子机械运动的工作温度，进一步研究多个效应的分子机械运动。

　　他指出，分子机械运动未来的应用前景十分广阔，比如可用来控制活细胞的运动，广泛应用于生物医学领域，而在物理领域，可用于研制极小型探头、分子阀门、分子电路等，研发一系列新的“分子机器人”，也就是人们通常所说的“纳米机器人”。另外，对于基础理论研究领域，由于分子机械运动在分子尺度上实现了从电信号到机械信号的转换，这将有助于探讨分子尺度下的热力学第二定律，建立新型的“机械实验室”，研究电能和机械能在分子尺度上的转换。从这个角度看，这项工作的价值是深远的。

　　据王肇中介绍，目前在纳米研究领域，美国仍是主导者，另外法国等欧洲国家凭借独特的科研优势也占有重要地位，日本也有自己一套独立的纳米科研体系。而我国的纳米研究目前还主要集中于纳米材料方面，在与微电子有关的纳米加工方面仍处于起步阶段，对于纳米领域的基础研究工作还处在“原子操作”这样的第一阶段。

　　不过，王肇中介绍说，法国国家科研中心的这一实验开始于1993年，也是从“原子操作”起步的，经过不断努力终于取得了有重大意义的科研成果。

　　“纳米机器人”这一概念最早是由诺贝尔奖获得者费曼教授首先提出的，人们对这种超微型机器人既充满了幻想，又心存“恐惧”，担心这样的高级机器会反过来危及人类。比如，现在的“纳米毒理”研究针对的就是纳米产品可能造成的环境污染、生物安全等问题。对此，王肇中表示，任何高新技术的发明都存在使用者本身如何利用的问题，在开展纳米研究过程中，科研人员必须规避不利因素，避免给地球造成不可挽回、不可逆转的影响。