凤凰世纪大讲坛：飞速裂变的时代中看纳米科技—程曜

飞速裂变的时代中看纳米科技一程曜主持人会当凌绝顶，一览众山小，欢迎收看世纪大讲堂节目在去年的时候呢，清华大学新建了一个大型的实验室，为了这个实验室，清华大学跑到台湾的清华大学聘请了一位在那边特别有名的教授，他叫程曜，程曜博士那么程曜博士来到北京以后呢，就在这边协助实验室的研究那么内地大学到台湾，去挖台湾的墙角，程博士是第一位，因此震动了台湾不过今天程博士来到我们的现场，不是来谈这个事件，而是为我们来谈纳米技术我们先看一下程先生的简历（掌声）欢迎程先生，看到您的这个小片子，我发现您是从1989年从德国拿到博士学位去台湾，一直干到了2001年您还是副教授，这是你离开台湾选择北京的一个重要原因之一吗？程曜其实不能这么讲，我离开台湾到北京来，有基本上两个原因，第一个原因，其实我们可以讲，在上个世纪变动最快的地方是在哪里？是在美国这个世纪，二十一世纪变动最快的可能就在亚洲I,而且是在中国所以要回来，这本来就是已经定的事实，只是什么时候回来1998年，我母亲中风，然后不能动，科研也就被耽误了，因为我们家的保姆是从菲律宾来的，没有亲戚在台湾主持人我们叫菲佣程曜对，叫菲佣，没有亲戚在台湾，所以菲佣会跑，所以连出国讲学都很困难主持人菲佣怎么会跑呢？你给她钱，她就不会跑吧？程曜她会跑到别人那儿去工作，别人给更多钱，不知道，有各种原因，他们可以弃报放弃保金），这在台湾还是常见的因为这个原因，后来就决定，其实从我母亲生病以后，我已经慢慢地把科研工作减少，就已经准备到这里来主持人好，看到一些散篇的一些文章，我发现您除了关心纳米、关心科技以外，好象还很关心社会生活程曜是的主持人但是您读书十多年全都是理科、工科程曜我大概受到家里面的影响，对历史一直非常关心我一离开台湾，离开台湾一到德国，我那时候念书在德国有汉语系，所以有非常丰富的中文图书，我衡系统，而关于在物理学中，非平衡理论还处于一个非常不成熟的阶段，它好多很基本的理论都没有理清楚所以说，我觉得要达到那个自组装，实现达到工业化的程度，是一个很遥远遥远的过程，请问您对这个怎么看？程曜这也是一个比较科学性的问题，事实上我们刚刚谈到尺寸大小，我们可以做纳米的检测现在我们有超快激光，飞秒激光，我们已经把时间可以解析到飞秒，飞秒级，在这种非常快速的科学元件，我们已经慢慢有越来越多的武器来解决你刚刚讲的这些，比如说非平衡态，非平衡态，只要我们检测的速度够快，,我在空间上检测的能力，时间上检测的能力，更加强了，我是不是能够把这件事情解谜解出来呢另外还有一个，除了空间跟时间上，还有系统大小，复杂系统，我今天比如有很多很多的原子、分子在这里面，我也透过更强大的计算机来计算，更强大的影像处理器来抓这些瞬息所以我们现在所做的事情，就产生这些纳米管跟纳米碳球，在

三、四十年前也是认为是非常非常难的，对不对主持人好,谢谢您主持人下面这位网友叫做“你的美打在我的视网膜上”，他说，我听说克林顿总统曾经对纳米技术举过三个例子，第一是说这种材料的重量是钢的十分之一,但强度确是钢的一百倍第二是看VCD,两张光盘看一部电影，DVD是一张光盘看一部电影，而用纳米技术，一个DVD可以看一千部电影，它还可以把图书馆全部藏书内容藏在一块方糖大小的地方第三是我最关心的，因为我是大孝子，父母的年纪越来越大，现在癌症又越闹越凶，我很想提早知道，癌症是不是侵害了我的父母而克林顿说，通过纳米技术可以检测到几个细胞大小的癌症肿瘤，使患者得到早期检测、早期诊断、早期治疗，大大提高癌症的治愈率请问程教授，克林顿下台了，他的预言是不是也作废了？程曜并没有作废，事实上我们国家正在大力地发展这些东西，为什么我们可以提早检测到癌症？因为癌症它会转移，癌症会转移，所以它就会在血液里面出现，在血液里面出现，我们用很简单的方法，非常灵敏的，当原子、分子的超灵敏探测，我们就可以在当这些癌症的这些细胞非常少，它一开始转移非常小，开始转移的时候，我们就可以捕捉得到主持人这个探测就是纳米技术探测吗？程曜对主持人叫什么？程曜其实是生物芯片的一种，在生物芯片里面，可是我们可以利川，比如说像我刚谈到的纳米碳管，它有非常大的表面积，因为它非常小，非常小的时候，它的表面积就非常大，它就可以去附着，很容易地附着一些分子，然后就可以探测到我们可以来做非常灵敏的探测器，生物探测器主持人那这个大孝子是不是他就有救了？就是这个技术是在实验室状态,还是已经在市场中已经找到程曜市场中还没有主持人哎呀，那他还得担忧一段时间道路是曲折的，前途是光明的好，下面呢提问程教授我想问一下，就是刚才您讲了，如果检验一种物质是真纳米技术还是假纳米的技术的时候，您提到检验是纳米水，假如说检验杯子里面是不是纳米水，但是说关于纳米水，现在社会上讲得也很多，但是我曾经听过一个教授，一个科学家，他的报告，他就说纳米水是一种炒做的，我想问您，您觉得纳米水是真的吗？如果有的话，那展现在我们的眼前是一种什么景象呢？程曜其实你讲的没有错，我当然不能讲说这个纳米水都是炒做的，正是因为我们没有办法看到它的无色透明的状态，我们没有办法看到，所以当然会有假的东西出来不过真的有纳米水,比如说像新的涂料,它里面就放了一些纳米粉末，这些纳米粉末掺到，溶解到水里面以后呢，它的涂料涂到你们家墙壁上，比如说更耐用，然后比如说它不需要使用甲苯这些有机溶剂来溶解它，来进行涂料的工作，所以对环保比较好然后说不定在未来，我刚才也提到了，它有这种光催化的分解作用，你们家的厕所就不在臭了，这都是有可能的这种纳米水放纳米粉末在里面，这是真的，只是它非常不容易检测当它很稀的时候，它是透明的，多了以后，它可能会形成像米氏散射，有一些颜色出来，一点点的颜色，不过你们也别相信，有颜色就是纳米水，我直接加染料不就更快嘛主持人就是啊〃掌声）节目马上就要结束了，按照这个节目的惯例，在节目结束之前，我还有一个问题要问您，您只能一句话来回答就是我们这边形容一个科学家，我们是这样描述他的，这个科学家可能不会削苹果，可能不会谈恋爱，走路一定会撞电线杆子我们想在节目马上就结束的时候，让您给自己一个综述，自己是怎样一个人？程曜我是一个有“五四”情怀的科学家主持人程博士是一位具有“五四”情怀的科学家感谢来自中国科技大学研究生院的同学和老师，凤凰卫视世纪大讲堂，下周同一时间不要错过谢谢大家！（掌声）第一件事情就是把范文澜的这个《中国通史》借出来整个看一遍，整个看一遍，大概从另外一个角度在看中国的历史主持人我听说您说过一句话，说您仍然是生活在“五四时代”的一个古人给我们解释一下这句话吧？程曜可以这么讲，因为“五四”就是改革，还有另外一个，就是中国为什么被欺负，为什么不会强大我去德国念书，念书回来以后，我妈妈也问我，我哥哥也在德国，他的薪水非常好，他在西门子，他做通讯，我妈就问我说，你是不是在德国留不下来才回来的，我说，我回来的目的正是不想让我的后代再到德国去念书，当然梦想，其实我回到北京来也是梦想，未来大家不需要再到国外去念书，能够留在国内，如果说我们能够供应那么好的教育环境，那么好的创造力的环境因为使用中文的人口是现在世界上最多的人口，所以你可以让这个语言更丰富起来，有一天我们的教育都在这个地方的时候，你大概已经知道中文已经是世界语言，而且主要的学术期刊都是以中文发表，对不对，这是我们的梦想〃掌声主持人好，接下来我们就由这位生活在“五四时代”的古人，跟我们讲一讲《飞速裂变的时代，这其中的纳米科技》欢迎！掌声程曜我今天选择这个题目的目的，也就是我在想从大陆，现在国内变化这么快的一个环境里面，怎么看未来的整个纳米科技所以我们从一个比较宏观的角度来看这件事情，这是我定这个题目的目的我们先谈，现在大家都知道，科学上我们很早就已经预测，说宇宙中有黑洞这个东西存在，黑洞，所有的物质进去，一进去连光都出不来，不断地把东西吸进去然后最近，大概在近十年来，我们已经找到一些迹象，很可能黑洞是存在的可是现在的理论反而讲，说这个宇宙大部分都是黑洞所组成的，要是没有这些黑洞，可能这宇宙就不稳定那我为什么从这个角度来跟你们讲呢？1985年，英国人科劳特Kroto跟美国人斯马利Smalley,他们想要合成宇宙的这个尘艾就用电弧加工石墨来制造这个尘艾在这里面他发现了纳米碳球，这个碳球总共只有60个碳原子组成的一个分子，像一个足球一样，像一个足球一样，大小不到一个纳米，那么小在1991年，日本科学家饭岛澄男Sumino Iijima,有一次他发现了在寻找这个纳米碳球的过程中，他发现了纳米碳管，花了六年之后我们从纳米碳球之后发现了纳米碳管，之后速度就越来越快，我们现在，那时候以为这个纳米的结构或纳米的这些东西是很少的，现在发现到处都是像你们汽车，也许开汽车放出来后面的黑烟，你当时如果知道，你好好地去把它捕捉起来，放到电镜上去看，你也许就发现碳球跟碳管，那你就拿到诺贝尔奖了斯马利拿到了诺贝尔奖了所以到处都是，就像我们清华大学化学系的李亚东教授，他用水热合成法，现在，各种材料，各样的纳米管、纳米球或者是纳米粒、纳米颗连他都可以合成这个合成讲起来，我们用更通俗的方法来讲，就是用压力锅，用水煮一下，用科学的方法放正确的材料进去就煮出来所以，我现在要讲的纳米其实存在于到处都是，到处都是我再讲一个例子，比如说纳米工程，我们每天都在做纳米工程，什么样的纳米工程，你的细胞在分裂，你的基因在复制，这个基因它的大小就是纳米基因这些基因的复制，它的变化到目前，它为什么会完全地复制自己，这么神奇的，整个神奇的作用，我们现在慢慢地可以透过我们对纳米科技的了解，我们可以慢慢把它解析开来这个是我今天要讲的整个框架，纳米科技，它背后的含义那么回顾一下，二十世纪，二十世纪有两个理论上重大的发现，第一个我们讲说上个世纪初的量子力学跟相对论，在物理上，我们现在很多的现代的科技都完全只是在这两个基础上面所建立起来的然后在1960年左右，发现了基因的双螺旋，我们在几年前，才刚刚把人类的基因码全部解析开来，对不对？我们在大量地做这些事情这两件事情是重大的科学发现，之后就再也没有非常重大的科学发现，都是在沿着这两个道路在前进除了这两个重大发现之外，我们可以讲在上个世纪有两个主要的新材料，我们不谈之前陶瓷啊、金属啊，这已经发展了几千年，发展了几千年现在在上个世纪主要的，我们可以讲第一个是塑料，塑料我们现在放眼看去，哪个东西不是塑料所组成的，它的影响力，它只不过一百年，一百年前，在一次世界大战的时候，英国人才用人工产生塑料做雨衣，那时候这个雨衣还不好，放久了以后，它就会脆掉，拿起来就会裂开现在你们用的这个雨衣都没有这个问题了另外一个，非常重要的是半导体，现在我想每一个人手上都有手机，这手机里面，你今天能够拿着手机，在行走当中或开车当中，跟很远的地方的人通话，靠的是什么？靠的就是这半导体科技，半导体的这些晶体管，所以这个是上个世纪最重要的发现那我们再回到来谈纳米到底是什么东西？纳米它是一个单位，是一个尺度，我们讲一个人，像我的高度大概是一米多，姚明当然是两米二六，这是我们算以米来作单位一个水果，苹果、桃子大概就十分之一米，就是十公分，我们一个蚂蚁大概是一个毫米这么大小，我们头发，我们的头发大概是一百分之，也就是十分之一的毫米，就是一百个微米我们的细胞大小大概是十个微米，我们一直数下来，病毒，我这里病毒其实还要更小，病毒应该是在十个纳米左右，十个纳米左右到一百个纳米左右，这是病毒的大小一个原子，像氢原子的大小就十分之一纳米，所以我们知道，我们讲的纳米尺度，或者纳米的材料指的是什么？指的就是一千个到一百万个，到上亿个，这样子的一个数目，它所产生的这些团簇，原子所形成的分子团簇，它产生一些非常奇妙的特性，非常奇妙的特性，这有多奇妙，就好象我刚才讲的，你的基因会复制，你的身体是透过蛋白质，透过一些激素，透过这些东西，这些纳米级的团簇的分子在控制你整个生命的发展，所以你说它奇妙不奇妙当然，我们现在各位所看到的一些，常常看到比如说纳米冰箱，纳米冰箱是什么？纳米冰箱是它在冰箱里面上了一层纳米粉，这层纳米粉它是二氧化钛的纳米粉，二氧化钛它没有毒，所以我们会放到你的牙膏里面，你的牙膏白白的，那个白色的是来自于二氧化钛的粉末在以前用的是微米级的粉末，微米级的粉末比较便宜，现在我们越做越细，做到纳米级了以后，它会吸收紫外线，吸收紫外线产生光催化的作用光催化之后，它会帮助你去分解一些不好的臭味，甚至去分解一些对环保有害的，所以现在日本他们可能在建筑物上面要进行纳米的涂料，来使得协助，比如说废气的这个分解啊，或者其他这些不愉快的东西的分解所以纳米，的确是当你做到纳米级了以后，它就发生了一些，跟在微米更大，就是巨观状态下不一样的这个现象这个我用一个例子来讲，比如说像粉末，我们讲说一个微米这么大小的粉末，它里面大概，我们可以讲说几兆亿的原子在里面，几兆亿的原子里面大部分都在内部，我们在内部的每一个原子，就像你们现在坐在这里的同学，坐在中间的同学你四面一看都是同学，可是你坐在边边的同学，你会看到一边是同学，另外一边没有同学，对不对，这是不对称所以在表面的这些原子，它的活性特别大，它跟在整个纳米粉末内部的这些原子的行为不一样，当我们纳米粉末小到比如说只有十个纳米的时候，它的原子大部分都是表面，所以它会有一些特殊的性质产生我们现在讲的纳米科技和纳米技术是这些东西我们再来谈在这些产业结构里面，第一次工业革命，它的象征是什么？第一次工业革命的象征是人类控制了能量，我们控制了能源，我们可以生产，我第一张图，这边左上角给各位看的是一个纺织机，瓦特使用这个，就是把这个蒸汽，水蒸气的这个能量来变成一个机械的运动，在最早的时候，在英国他们就建造了这些纺织机，纺织机，它的影响力有多大？在没有纺织机之前，几乎所有的妇女都必须要呆在家里面织布，你可能一天织不到一匹布，那时候布是很贵的可是有了纺织机以后，我们有一半的人口就被解放出来，可以到社会上参加工作，参加工作就可以对整个文明的进步，当然有更大的贡献当然，第一次工业革命除了这些生产，就是把一些重复性的生产力用机器来取代之外，我们有了运输，我们有了汽车，更快的运输，我们有了火车，我们有了军舰、轮船你看在两百年前，美国刚刚建国的时候，你从东部骑着马到西部去，你大概要花一个月的时间铁路造好了以后，你坐火车过去，你大概需要一个礼拜的时间，那时候铁路还蛮慢的然后你现在有了飞机，你大概只需要半天的时间，所以你看在这一两百年之内，我们怎么样？我们的运输速度增加了一百倍，从一个月缩减到半天我们现在来看第二次工业革命是什么？第二次工业革命主要是人类控制了信息，信息我们不但可以把这些信息储藏起来，我们还可以运算，我们还可以交换、通讯，我们还要感官在未来我们可以把这个光直接打到眼睛里面，直接在眼球里面成像，这个技术其实已经有了所以信息的工业革命，它包含不只是计算机，不只是这些，还包括到你的眼、耳、鼻、舌、声、意，现在你眼睛瞎了，可以用电子眼重新再看到，耳朵聋了，我可以用电子耳受再重新听到，这个你们大概都知道我们可以直接用电子跟神经做交换，这些所有的感官信息都可以数码化，都可以传进来第二次工业革命主要来源是信息的储存没有大小，它没有空间上的大小，所以我今天我作为一个晶体管来储藏它，我这个晶体管做得越小，结果它越好我在相同的面积，相同的芯片面积上，我如果生产越小的晶体管，我的产量就越大，然后它的速度就越快，对不对现在不是奔四嘛，以后可能奔

五、奔六，这个本来是兆赫，现在已经到了千兆赫，越来越快，用的能量越少在这个情况下，就引起了整个大的变动，这个就是信息产业的工业革命的来源，这个信息产业工业革命，它牵涉着其中有一个生产力的变革，我们叫做光刻术，待会儿我还会谈到光刻术，我们利用光刻术把东西越做越小，越做越小，越做越小，然后越来越便宜，这就是第二次工业革命的来源那我们来谈这次工业革命有多快？大概在三十年，就是1970年到现在过了三十年，我们生产的晶体管，小了一万倍，我们增加生产的数量增加了一万倍，然后价钱还更便宜，我们刚才谈到第一次工业花了一百年，我们把这个运输的速度从美国东岸到西岸降低了一百倍，可是在信息产业革命里面，我们增加了一万倍会不会有第三次的工业革命，这个当然是我的预测，它会是另外一个非常重要的一个生产力的变革，牵涉到，其实就是控制生命的周期，我们可以现在利用这个生物科技来生产粮食、医疗、保健、延寿你要知道，我们中国人在1900年的时候，平均寿命是多少？三十岁，现在平均寿命大概是六十几岁，接近七十岁，我们预计到公元2050年的时候，寿命可以延长到一百岁，这个就是控制生命的周期生物科技就是第三次的产业革命，应该是跟这件事情有关我们也知道大概克隆人，今年就会诞生，我们虽然不知道它能够活多久，不过你们可以想象，在我讲的这个时候，这个克隆人可能已经诞生了，可是它可能不久就死亡了，可能不久就死亡了，这个事情它的冲击会非常的大好，我们再回来看纳米的科技，纳米科技，我们这张图中间有两个预测，一个是1989年作的预测，你可以看到这是一个曲线，我们的晶体管越做越小，我们每三年这个晶体管就缩小一倍，数量增加了四倍，为什么数量增加四倍？晶体管缩小一倍，我们在面积上，我们就可以增加两倍，就是相同的面积可以增加两倍的晶体管，可是我们芯片的面积又增加了两倍，所以就得到了四倍，所以就翻两番，这么快的速度，在公元2002年就做了一个预测，这个预测我也在这图里面把它标明出来它的不同，这个预测跟原来不一样的地方是什么？我们现在的晶体管以现在的技术，晶体管缩小的速度要比过去十年来得更快可是我们的数量呢，并没有办法向以前的每三年增加四倍，这么快的增加其中的原因，就是我们不能把芯片的面积再增大，因为芯片的面积再增大的时候，我的里面有做坏的电晶体，如果做坏了，我整个芯片就要丢掉，这个时候我就不划算了大家可能都会问，这东西一直做下去，做到纳米，我们大概应该是在最近几年，我们这个晶体管的大小就小于100纳米，这时候我们就不能叫微电子，我们叫纳电子，这个纳电子有没有极限，我们要不要做到像这个原子、分子一样这么大小，来帮我们做这个计算机，做这些计算我们必须要讲，我们用光刻的方法，现在我们给它一个名字，这个光刻方式叫做由上而下的加工方式，这种由上而下的加工方式，它必定有一个极限我记得台湾有一个非常重要的微电子的学者，他就讲说其实未来三十年内，这些微电子还会急速地发展，每年增长30%,再增长30年如果说以30%,现在微电子的生产总值大概3000亿美金，如果以每年30%的速度生产下去，我们在三十年就超过全人类的生产总值，所以这是不可能你不可能，你总不能拿微电子来吃，对不对？你穿、吃都拿微电子来，起码纳米里面还有一个“米”字，纳米还可以吃纳米真的是有协助于生物科技的，是可以吃的，这是真的所以我们现在的讲法，就是微电子以更快的速度迈向极限，所以在公元2010年大概是50纳米或60纳米是它的极限，为什么是这个数字？因为50纳米跟60纳米牵涉整个加工，就是纳加工的光学系统的更动，使得成本上升，成本上升当我这个芯片卖得更贵，然后又老坏，你会不会买，你不会买这时候微电子的急速发展，我们就讲它停止了，停止了以后，会发生什么事情？是不是微电子就泡沫化了，就没有了，大家现在大家很努力地在念电子工程系，是不是就觉得有点害怕，将来就没饭吃了，不会，你们放心好了所以它会转向多样化我们在下面会谈到转向微系统科技，这个微系统科技呢，我们也有一种在美国的讲法叫MEMS,就是Micro ElectroMechanical System,后来这个就是微机电系统把它集成在同一个芯片里面，我不只是有电子元件在里面，我还有机械元件，我可以做机械的事情，做机械的感测，这叫做微机电系统过一会儿，美国人又发现这个名字不够，我们应该把光放进去，所以就叫做M0EMS,就是微光机电系统现在更流行的名字叫BioMEMS,是生物微机电，不管怎么样，在欧洲都叫微系统技术，所以它会继续地扩散出去这里我举一两个例子，这个是加州伯克莱大学林立伟教授做的，也是我的学弟，他就是做得是一个针，用硅做的一个针，这个针本来是想刺到脑部里面，研究脑子的活动，所以它这上面有电极，有取样，有取样的孔洞，事实上我们也可以拿这个针来研究针灸，到底针灸是怎么回事另外，你们看到另外一个，就是硅的振荡器，为什么我需要硅的振荡器，你们现在，如果你们手机坏了，把它拆开来，打开看看，这个手机里面有几个部分，其中有一个部分是石英振荡器，石英中频振荡器，这个石英振荡器因为它的材料跟硅不一样，所以它要另外做，然后到最后再用电子电路集成到你的手机里面，这时候石英振荡器就显得特别大如果我用硅就可以把这个振器跟我的电子电路做在一起，是不是我就集成起来，这时候你的手机会更小，还不只更小，还会更便宜，这是最重要的，它成本还会降低这就是我讲的这个微电子的微加工技术，它还会扩散到其他的机件元件这个就是我做的，左上角那个还上了一个国际杂志的封面，这个讲的是什么？人造纤维的喷口，我们现在，你要知道自然的纤维，产量不能够再增加，因为耕地面积受限，羊毛啊、麻啊、棉啊，不能再增加，所以人纤，人造纤维不断地在增加，可是人造纤维，我们会认为还是天然的纤维穿起来比较舒服，错将来人造纤维会更舒服，因为纤维它的好坏决定于两件事情，第一件事情就是它的横剖面，为什么是横剖面？你像蚕丝为什么会发光，蚕丝发光因为它是三角形的，羊毛为什么会是卷的？羊毛卷的，是因为它是扁的所以说，你的纤维的品质靠的是横剖面跟材料，材料现在我们比如说参了纳米丝进去以后，大家前一阵可能都在电视上看到，纳米丝参上去了以后，你的水倒上去它都不沾，因为就像荷花荷叶上面一层细细的丝，拿这个水滴没有办法，它因为表面张力的原因，就形成了球，没有办法沾下去像你如果去洗桃子，桃子表面有一层毛，水也没有办法沾上去，这个就是材料的改变好，我们现在进到另外一种纳米的科技，刚才我们谈的这些都是由上而下的微加工不断地缩小以后，变成纳加工的纳米科技这种微加工的纳米技术它有一个极限，另外一种纳米科技呢，它是由下而上自组装产生的，什么叫自组装？你们现在外面看到这些雪花，拿到显微镜下面去看，有各式各样的结构，这些结构就是由水蒸汽所形成的，自组装所形成的我们现在竟然发现这些纳米管，现在给你们看的这个纳米管是长出来的，长出来我们知道人死了，头发都还会继续生长，没有生命，头发还会继续生长，所以纳米管就像那些无机的东西，还会这样长出来，自组装长出来这个现象当然让我们非常的兴奋，在未来的整个加工，有一种完全崭新的方向，这个崭新的方向就好象美国一个有名的科学家他说，未来的电脑是什么样的，未来的电脑不是像我们由上而下的加工方式来做的，而是我像油漆一样漆到我的芯片上面去，到最后它自组装完了，就变成纳米级的这些晶体管，然后更小的数量就更多，这当然就是我们的梦想可是各位你可以看到，现在这张图上面的自组装所产生的管子，我们还可以把纳米球，刚才谈到的碳60,60个碳原子和纳米球塞进去，自组装塞进去，这个管的大小不到一个纳米，不到一个纳米，比基因还要小，比基因还要小，比染色体还要小很多很多，接近原子的大小，所以这个是一个非常不可思议的，这其中碳起了非常大的作用我们这边展现，我们有碳原子，然后我们平面的碳结构就是石墨，我们立体的碳结构就是金刚石，对不对，然后我们还有环状的碳就是苯，就是苯环，右下角就是碳管，更复杂的碳结构就是左上角的基因，右上角的蛋白质，所以碳可以形成这么多的各种不同的，正是因为碳，它有四个键，然后分布在各种不同的方向，所以它有很多种可能性来键结那整个生物科技里面都跟碳的作用，跟碳所形成的纳米的结构息息相关我们现在用这些碳用自组装的生长，你们各位看到，右边的这些图，这些图是一根画出来的碳管，左边是我们讲说可以说是一串，你看到的这个，一个方块里面的，这个方块里面是几亿根的纳米管，它为什么你要长哪里就可以让它长哪里呢？我们是在这个基板上面，我们涂在一定的地方把它加工，涂上这个催化剂，然后放到生长炉里面去，在有催化剂的地方，它就会长出纳米碳管，就像长头发这样长出来，所以你看到密密麻麻，我们自组装的这种生长方式是非常惊人的其实这种生长方式很早就有了，大家也知道，像脚踏车的碳纤维，碳纤维很早以前也就是用催化剂的方法生长，可是现在主要我们用的方法是用纳米颗粒级的，纳米级的粉末的，纳米级的催化剂，它就能够长出纳米线、纳米管，它就能够这样长出来这个只是整个纳米自组装的科技里面，刚刚开始的很小的一部分，你去想到，如果说你去想到我们的基因去复制，你生出来的孩子跟你长的一模一样，这个更伟大，比我们现在用这个碳管的自组装更伟大我们大概到2015年，纳米科技的总产值大概是一点五万亿，就是一万五千亿美金，大约是现在微电子总产值的五倍，有这么大所以你们到了十年以后，可能看到，就像我们现在看到身边所有东西都是塑料所产生的，就是在十年以后，你身边的东西可能都跟纳米脱不了关系我今天要讲的就到这里〃掌声）主持人谢谢程博士给我们带来对我这样学文科的人来说非常有意思的讲演接下来我们看一下网上的网友对您的提问第一位网友叫做“纳米牙膏”，他说程博士，刚刚过去的2002年，简直可以称为纳米年，什么纳米冰箱、纳米洗衣机、纳米鞋、纳米水，什么都是纳米的但国家纳米科技指导协调委员会首席科学家白春礼院士给这种纳米标签现象泼了一瓢冷水，他警告说，对纳米科技概念的误解和伪纳米产品的出现，以使人们怀疑纳米科技是不是皇帝的新衣程博士，这是问您啦，在这个鱼目混珠的年代里，您能否给我们一双火眼金睛，让我们一下子识别出哪个是真纳米技术，哪个是假纳米技术可以吗？程曜纳米技术，你现在要去识别，的确是很困难其中一个很重要的原因，我刚刚也谈到了，纳米用显微镜看不到，我们显微镜的解析率受到衍射的极限，只能够看到微米，只能看到微米级事实上我到中国来了这么长一段时间，我刚开始，我的研究方向是做，主要是一个工业快速的自组装的纳米生产，往这方向发展可是经过半年多，一年多下来，其实我现在的想法有一点改变，我现在想去作一些事情，就是怎么样去检验这些纳米粉刚才网友所谈到的这些什么纳米冰箱、纳米鞋或什么，这个其实都是跟纳米粉末有关，纳米粉末，的确是纳米粉末做小了以后，它有一些特殊的现象跑出来，问题是它放了纳米粉末，你不知道，你没有办法检验，你也不可能把每一个东西都拿电镜下来去检验，因为电镜很少，也很贵，我光抽真空，电镜抽真空就要花半小时，所以标准局如果说要检验真伪的话，要排队，速度非常慢，也划不来，对不对那这时候是不是，这时候我就开始想是不是有一种方法，我还是用显微镜就可以看到这些纳米，这是我最近产生非常大的兴趣，跟你刚才讲的真伪的判别有关现在超快激光的发展，的确使我们有一线曙光，我们可以，即使用可见光的电磁波在超快激光下，我们可以看到纳米的粉末，在这个情况下，我们就可以建立一个比如说二级的标准，今天有人要卖说这个纳米水，说纳米水里面到底有没有纳米，我今天拿到这个激光下面一打，这个二级标准马上说有、没有我想这件事情是很重要的主持人这个很麻烦呀，这个网友的意思可能是让您给一种这样的，普通老百姓都可以使用的方法比如说我们怀疑这个东西不是纯毛的，我们把它剪下来一烧，就马上知道了您说拿激光打，买不到机器啊程曜所以我说那是二级标准，二级标准必须要建立一个信用制度的，然后比如说你可以贴标签，当然防伪标签现在也有主持人就是，我可以做假标签吗！程曜是，原则上是没有办法，你只能使用中看它是不是有效果现在的确是充斥着浮滥，也正是因为我们没有办法检验这些纳米其实我刚谈，整个一直在谈，这里面有一个关键，可能你没有注意到今天我卖纳米的产品给你，不是说价钱更贵，如果我今天卖给你的东西是更好，又更便宜，这个时候，它所引发的，我们叫做一种，我们在产业结构里面叫做killer approach,我把它翻译成叫“杀手项目:我今天我卖给你衣服比以前更便宜，然后更好，你买不买，这样子的纳米技术才是好纳米技术主持人好，谢谢您！（掌声）提问程教授，我想问一下，就是众所周知，科技是一把双刃浆就是大到原子弹，小到DNA分子对社会都产生一定的负面影响但是呢，现在这个纳米科技提得非常的响亮，但是我至今没有听到，可能是也没有看到关于纳米科技对社会是不是有一定的负面影响呢？主持人对呀，您也没有提到它有负面影响程曜当然任何科技，当我们使用得非常大量之后，它一定会有负面的影响比如说像我们刚才谈的，为什么我一直讲二氧化钛，我不太讲二氧化锌，其实在使用，女孩子使用化妆品早期，比较多使用二氧化锌，锌有毒所以，二氧化钛，钛是我们目前知道比较不毒的金属，甚至铝呀，所有轻，轻的元素甚至铝啊，现在我们都知道它有毒，造成老人痴呆症，哪一天我们把这个钛用得非常多了以后，我们突然发现它也有毒，这是非常有可能的当我们使用量大，大到非常大的时候，总是有一些负面的效果，它会显现出来主持人（掌声）还有哪位？提问就是您刚才不断地提到自组装的特性，那么，您不能简单介绍一下它这个自组装到底是个什么样子？就是简单介绍一下然后它是一种化学的方法，还是什么，就是比如您刚才讲的催化或者什么的它是化学的过程呀，还是什么样的一个，请您解释一下程曜这个自组装的生产方式，它的确是就像你所理解它就像化学一样，可是在这新的世纪里面，其实我们化学跟物理已经没有办法分家了，到了纳米、原子、分子这个层次里面，物理跟化学是一家人他们都是在研究这些它的原子怎么移动，怎么变迁，怎么来组装起来那自组装，我刚刚讲的这一部分是一个非常小，用催化剂，用铁，然后用高温，然后我们加上，通过乙快（原料）以后，这些催化剂就会长出纳米碳管这种生产的方式，是正常自组装现象里面非常小的一部分，我刚谈到更多的自组装，包括你的基因是怎么复制的，你的基因是怎么去产生蛋白质，蛋白质来使你的，然后使你的肾上腺素产生出来，使你变得非常激动这些都是更复杂的，这些自组装的行为提问程博士您好，我想问一个问题就是您刚才说纳米发现是由于英国的两个科学家在无意中发现的，是不是？在您认为纳米的发现有没有它的一种必然的因素程曜我们讲说这个发现有没有必然性，这个发现有必然性因为在过去的这几十年来，我们越来越能够检测到纳米的大小，检测到纳米的尺寸，就是电镜，扫描电镜，还有扫描探针显微镜，以及透射电镜，种种这些电镜的纳米检测的手段跟能力增强了以后，我们才看到这些之前我不是讲了，也许汽车后面冒的这个黑烟，你从来就不会想到那里面有纳米管跟纳米球，而且非常值钱你要知道纳米管比黄金贵八十五倍，所以你赶快去汽车后面去捞黑烟吧提问程教授您好，刚才您前面提到，就是说要制造那些纳米机械的话，显然通过一个一个的操作那个原子是很麻烦的，我们通常用让它自组装，让它自己生长出来，这是一个很高效、很适用的方法但是实现自组装，它一般都是一个非平。