纳米技术

纳米技术（英语：Nanotechnology）是一门应用科学，其目的在于研究于纳米规模时，物质和设备的设计方法、组成、特性以及应用。纳米科技是许多如生物、物理、化学等科学领域在技术上的次级分类，美国国家纳米科技启动计划将其定义为“1至100纳米尺寸尤其是现存科技在纳米规模时的延伸”。纳米科技的世界为原子、分子、高分子、量子点集合，并且被表面效应所掌控，如范德瓦耳斯力、氢键、电荷、离子键、共价键、疏水性、亲水性和量子穿隧效应等，而惯性和湍流等巨观效应则小得可以被忽略掉。举个例子，当表面积对体积的比例剧烈地增大时，开起了如催化学等以表面为主的科学新的可能性。
微小性的持续探究使得新的工具诞生，如原子力显微镜和扫描隧道显微镜等。结合如电子束微影之类的精确程序，这些设备将使我们可以精密地运作并生成纳米结构。纳米材质，不论是由上至下制成（将块材缩至纳米尺度，主要方法是从块材开始通过切割、蚀刻、研磨等办法得到尽可能小的形状（比如超精度加工，难度在于得到的微小结构必须精确）。或由下至上制成(由一颗颗原子或分子来组成较大的结构，主要办法有化学合成，自组装和定点组装（positional assembly）。难度在于宏观上要达到高效稳定的质量，都不只是进一步的微小化而已。物体内电子的能量量子化也开始对材质的性质有影响，称为量子尺度效应，描述物质内电子在尺度剧减后的物理性质。这一效应不是因为尺度由巨观变成微观而产生的，但它确实在纳米尺度时占了很重要的地位。
纳米科技的神奇之处在于物质在纳米尺度下所拥有的量子和表面现象，因此可以有许多重要的是应用，也可以制造许多有趣的材质。

关于“纳米科技”一词运用的争议

广义上，纳米技术包括多用来制造尺寸在100纳米以下的结构的技术。包括那些用来制作纳米线的；包括那些用在半导体制造工业上的技术，如深紫外线光刻、电子束光刻、聚焦粒子束光刻、纳米印刷光刻、原子层沉积和化学气相法；更进一步还包括分子自组装技术。但是这些技术早就出现在纳米时代之前，而不是专为了纳米技术而设计，也不是纳米技术研究的结果。
现在以“纳米”冠名的那些技术，对最有野心的和革命性的分子制造却毫无关系，或者说是远远不能达到要求。这样，“纳米”可能被科学家们和企业家们滥用而形成“纳米泡沫”，而对那些更有野心和远见的工作毫无益处。
美国国家科学基金资助了研究者David Berube对纳米领域进行整体上的研究，后者的研究成果出版成为了专著《纳米骗局：纳米技术喧嚣背后的真相》。这个由NNI主席Mihail Roco摄写序言的著作得出的结论是：许多被当作“纳米技术”出售的产品，其实只是就材料科学的新瓶装旧酒，直接导致一个仅仅是售卖的纳米管，纳米线或类似产品的纳米技术工业，最后的结果是少数售卖大量低端产品的供应商。

特性描述

随着尺寸的减小，一系列的物理现象显现出来。这其中包括统计力学效应和量子力学效应。并且，同宏观系统相比，许多物理性质会改变。一个典型的例子是材料的表面体积比。纳米技术可以视作在传统学科上对这些性质详尽描述的发展。进一步讲，传统的学科可以被重新理解为纳米技术的具体应用。这种想法和概念上的互动对这个领域的发展起到了推动作用。广义上讲，纳米技术是科学和技术在理解和制造新材料新器械方向上的推演和应用。这些新材料和技术大体上就是物理性质在微尺度上的应用。
和这些系统的定性研究相关的领域是物理、化学和生物，以及机械工程和电子工程。但是，由于纳米科技的多学科和学科交叉的特性，物理化学、材料科学和生物医学工程的学科也被视作纳米技术重要和不可缺少的组成部分。纳米工程师们住眼观新材料的设计，合成，定性描述和应用。例如在分子结构上的聚合物制造，在表面科学基础上的计算机芯片分布设计，都是纳米科技在当代的应用例子。在纳米科技中，胶状悬浮也有很重要的地位。
材料在纳米尺度下会突然显现出与它们在宏观情况下很不相同的特性，这样可以使一些独特的应用成为可能。例如，不透明的物质变为透明（铜）；惰性材料变成催化剂（铂）；稳定的材料变得易燃（铝）；在室温下的固体变成液体（金）；绝缘体变成导体（硅）。物质在纳米尺度的独特量子和表面现象造就了纳米科技的许多分支。

工具与技术

当代电子和中子的发现让人类知道还有比我们能想像到的最小的东西还要小的物质时，对纳米世界的好奇心已经萌发。当然，1980年代，可以研究纳米结构的早期工具的发展才真的使纳米科学和纳米技术成为可能。
原子力显微镜和扫描隧道显微镜的这两种早期的扫描探针促成了纳米时代的到来。同时，基于STM的许多其它类型的扫描探针显微镜，使得观测纳米结构成为可能。
探针的探头可以用来操纵纳米结构（这种工艺叫做位置组装）。但是这种过程太慢了，从而到导致了各种纳米光刻技术的发展，例如蘸笔纳米光刻术，电子束曝光和纳米压印术。
光刻是自上而下的制作技术，用来把大块物体缩小到纳米尺寸。相对的，自下而上的技术直接用原子或分子搭建更大的结构。这些技术包括化学合成，自组装和位置组装。

相关应用

综上所述，纳米科技实际上涵盖了一切在纳米范围的物理、化学的技术和工艺，说它包罗万象也不算过分。不过现在坊间多在炒作概念，很多都局限于实验室的理论阶段，比较现实的是机械方面的润滑剂，化工方面的催化剂，还有医学方面的定点超效药剂。

健康问题

纳米颗粒进入人体有三种途径：吸入、吞咽及从皮肤吸收或在医疗过程中被有意的注入（或由植入体释放）。一旦进入人体，它们具有高度的可移动性。在一些个例中，它们甚至能穿越血脑屏障。
纳米粒子在器官中的行为仍然是需要研究的一个大课题。基本上，纳米颗粒的行为取决于它们的大小，形状和同周围组织的相互作用活动性。它们可能引起噬菌细胞（吞咽并消灭外来物质的细胞）的“过载”，从而引发防御性的发烧和降低机体免疫力。它们可能因为无法降解或降解缓慢，而在器官里集聚。还有一个顾虑是它们同人体中一些生物过程发生反应的潜在危险。由于极大的表面积，暴露在组织和液体中的纳米粒子会立即吸附他们遇到的大分子。这样会影响到例如酶和其他蛋白的调整机制。

环境问题

主要担心纳米颗粒可能会造成未知的危害。

社会风险

纳米技术的使用也存在社会学风险。在仪器的层面，也包括在军事领域使用纳米技术的可能性。（例如，在MIT士兵纳米技术研究所研究的装备士兵的植入体或其他手段，同时还有通过纳米探测器增强的监视手段。）
在结构层面，纳米技术的批评家们指出纳米技术打开了一个由产权和公司控制的新世界。他们指出，就象生物技术的操控基因的能力伴随着生命的专利化一样，纳米技术操控分子的技术带来的是物质的专利化。过去的几年里，获得纳米尺度的专利像一股淘金热。2003年，超过800纳米相关的专利权获得批准，这个数字每年都在增长。大公司已经垄断了纳米尺度发明与发现的广泛的专利。例如，NEC和IBM这两家大公司持有碳纳米管这一纳米科技基石之一的基础专利。碳纳米管具有广泛的运用，并被看好对从电子和计算机、到强化材料、到药物释放和诊断的许多工业领域都有关键的作用。碳纳米管很可能成为取代传统原材料的主要工业交易材料。但是，当它们的用途扩张时，任何想要制造或出售碳纳米管的人，不管应用是什么，都要先向NEC或者IBM购买许可证。

未来纳米技术趋势

高级纳米技术，有时被称为分子制造，用于描述分子尺度上的纳米工程系统（纳米机器）。无数例子证明，亿万年的进化能够产生复杂的、随机优化的生物机器。在纳米领域中，我们希望使用仿生学的方法找到制造纳米机器的捷径。然而，K Eric Drexler和其他研究者提出：高级纳米技术虽然最初会使用仿生学辅助手段，最终可能会建立在机械工程的原理上。（另见机械合成。）
在2005年8月，50名来自不同领域的国际专家被纳米技术责任中心（Center for Responsible Nanotechnology）组织起来研究分子纳米技术的社会内涵 。
为了决定分子纳米科技的发展道路，Battelle Memorial Institute和Foresight Institute正在领导制定一个基础广泛的发展规划项目 。预计2007年早些时候完成。
设计和制造和自然细胞甚至器官相仿的人工组织是具有潜在可能的。