Physics 版 (精华区)

发信人: figure (永失我爱), 信区: Physics
标  题: “物质将成为软件”
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年02月16日09:04:32 星期五), 站内信件

纳米技术发展将使通过网络下载硬件成为可能
　　物质将成为软件。不是印错了，确实是“物质将成为软件”。其结果是，我们将不
仅能够利用因特网下载软件，还能下载硬件。以上是迈特公司(Mitre)纳米技术权威詹姆
斯·埃伦博根作出的预测。该公司是五角大楼资助的、设在弗吉尼亚州麦克莱思的一家
研究中心。
　　纳米是l米的10亿分之一，纳米技术是指制造体积不超过数百个纳米的物体，其宽度
只有几十个原子聚集在一起的宽度。把自动组装生产装置缩小到如此规模，制造业受到
的影响是相当明显的-整个生产行业可能被彻底改造。它有可能在
　　21世纪的头十年里从半导体生产开始，然后扩展到诸如蜂窝电话等小型产品的生产
。
　　埃伦博根对他提出的物质变软件的景象作了引人入胜的解释：“人们可以想一想当
今下载软件是什么情形，是以改变分子团磁性特征的方式重置磁盘的物质结构。如果计
算机的内容不超过分子团的体积，就可以通过重新排列磁盘上的分子制造芯片。”埃伦
博根说，研究人员已经忙于研制体积只有针头大小的计算机，“这种纳米计算机的各个
部件比我们现今用于在磁盘驱动器上装载信息的物理结构小得多。因此，在不久之后的
某一天，我们将能够像今天下载软件一样从网络里下载硬件”。
　　从物理意义上再生产一些硬件下载产品将需要新的磁盘驱动器。一种设想是用权为
尖细的点束制造一种读写磁头，以某种方式刺激原子和分子。利用十年来在扫描隧道电
子显微镜及相关技术方面取得的试验研究成果，分别由斯坦福大学的卡尔文·奎特和康
奈尔大学的诺埃尔·麦克唐纳领导的两个科学家小组目前正在从事这方面的研究。最早
的研究成果是IBM公司阿尔马登研究中心物理学家唐纳德·艾格勒1990年取得的，他用3
5个氖原子在一个镍盘上写出了“IBM”三个字母。
　　埃伦博根说：“一旦我们掌握了制造体积不超过盐粒大小的计算机的技术，我们就
会从根本上来说处于一种新的形势。”体积那么微小的计算机将非常便宜，因而随处都
可使用计算机。嵌在内衣里的计算机将告诉洗衣机应当用什么水温洗涤内衣。圆珠笔笔
芯中的墨水即将用完的时候，嵌在笔中的计算机将提醒你更换笔芯。嵌在鞋里的计算机
将向汽车发出信号，把主人走过来的信息通知汽车，让汽车调整好座位和反光镜并打开
车门。
　　这种物质变软件的关键是纳米盒。这是一种把纳米制造技术与现今所谓的台式制造
方法相结合的未来复印机。如果你需要一部新的蜂窝电话，你可以通过网络购买一种制
作蜂窝电话的方法。它将告诉你插入一个塑料片，把导电分子注入
　　“色粉”盒中。纳米盒将把塑料片来回移动，记下分子的型式，然后通过电子指引
分子自行组装成电路和天线。下一步是，纳米盒利用不同的“色粉”加上号码键、扬声
器和麦克风，最后制造外壳。
　　不要指望在2020年以前能出现这种精巧的小装置。下载纳米级计算机电路的试验最
早不会早于2005年。在随后的10年中，纳米制造系统可能用于“写物质”-初步生产纳米
芯片。
　　纳米技术的一个分支-称为分子电子学-今年7月朝着实现这个目标取得了具体的进展
。由洛杉矶加利福尼亚大学和惠普实验室科学家组成的研究小组找到了一种由分子自行
组装的所谓的逻辑门。惠普实验室研究人员菲利普·库克斯说，这个研究小组下一步的
目标是缩小芯片上的线路，旨在生产出“单边为100纳米的芯片”。他还说：“目前的芯
片生产成本之所以非常昂贵，是因为生产机械需要有极高的精确度。但是采用化学方法
制造，我们可以像柯达公司生产胶片那样-生产出长卷，然后只需切成小块就行了。”
　　这样的设想引起了华盛顿的兴趣。美国国防高级研究计划局7个月前开始实施一项分
子电子学研究计划。国会似乎急切地想大大增加纳米技术的研究经费。一项计划将使纳
米技术目前2．32亿美元的研究经费在今后3年中翻一番。白宫可能也会表示赞成，因为
白宫已经把纳米技术列为11个关键研究领域之一。
　　迈特公司埃伦博根领导的研究人员在本月中旬取得的最新成果是设计出一种用于组
装纳米制造系统的微型机器人。目前设计出的这种机器人的长度约为5毫米。但是，假设
能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，它最终的体积可能不会超过灰尘的
微粒。
　　体积那么微小的机器人能够像展望研究所创始人埃里克·德雷克斯勒设想的那样，
可以用于操纵单个原子。德雷克斯勒在1986年出版的《有创．造力的发动机》一书中对
纳米技术的潜在用途作了一番引人入胜的描述。是德雷克斯勒开创了纳米技术时代，并
启发人们作出如下的种种设想：成群的肉眼看不见的微型机器人在地毯上或书架上爬行
，把灰尘分解成原子，使原子复原成餐巾、肥皂或纳米计算机等诸如此类的东西。
　　虽然用原子制造计算机仍然是一个相当遥远的梦想，但是埃伦博根认为很快能取得
研究成果。他说：“我敢打赌，分子电子学近期内能获得突破。”这似乎是为纳米技术
下的一个大胆的赌注。

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