虽然纳米技术的起步较晚，但是时代却赋予了它一双能够快速奔跑的“飞鞋”。目前，它已经被各行业的“头目”所熟悉，并已被应用到各自的领域中，而且取得了一些令人惊叹的成绩。那么，它都被应用到哪些领域，又取得了怎样的成就呢？
1.纳米机器制造
纳米机器和纳米机器人是不同的两个概念，我们所说的纳米机器是利用纳米技术生产出来的一些机器，而纳米机器人只是它内部的一份子。关于纳米机器，我们将会列举3个例子来进行讲述，分别是分子马达、纳米机器人和纳米火车。这些都非常有意思，不信就和我们一起去了解它们吧！
（1）别致的分子马达
听到这个名字你是不是感觉很奇怪？或许你见过马达，但是你可能没有见过分子马达。究竟什么样的马达才算是分子马达呢？从一方面来讲，分子马达又称分子发动机，是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白，它负责细胞内的一部分物质或者整个细胞的运动，生物体内各种组织、器官乃至整个生物体的运动最终都归结为分子马达在微观尺度上的运动。另一方面，在其他的场合中，它所指的意义有所改变，要根据场景来理解。
我们知道，生活中常见的马达都是一些机器上负责发动的零件。那么，如果我们想要在微观的世界里制造一些微小的机器，我们首先也要进行微型零件的生产。而分子马达就是微观世界里机器上的零件之一。但是，你不要小看这些零件，如果没有它，很多纳米机器都无法诞生。
我们知道，生活所见到的很多机器都是由齿轮来带动其运行的，那么，试想一下，在微观世界中，能不能制造出纳米尺度的齿轮呢？事实告诉我们这是有可能的。日本东京大学已经成功研制了世界上第一个可自动控制转速的分子齿轮。这种分子齿轮的结构是在两个直径约为1纳米的卟啉分子中间夹一个直径约为0.1纳米的金属离子。采用的原理是，在植物的叶绿素中提取出卟啉分子，然后将卟啉分子和金属离子放入同一种溶液中，并在特定的条件下将这种溶液加热，这样就可以制造出分子齿轮了。另外，日本有关专家还介绍说，目前这种分子齿轮还不能投入使用，如果要达到实用化的目的，就必须将多个单独旋转的分子齿轮结合起来，组成一个力的传动系统。但是，这项研究的实施还有待于专家们进一步探讨。
同时，这个设想若要实现，还需要为齿轮提供一个推力，它就是——分子马达。科学家曾经利用多个DNA分子来制造分子马达，虽然成功了，但这些马达都存在着效率不高、难以控制的缺陷。后来，有两个中国学者提出利用单个的DNA分子来制造分子马达，经过不断的研究，制成了这样的分子马达。这个结果令人欣慰，也代表着纳米机器向人类现实又走近了一步。
由于DNA是生物遗传物质的载体，所以由DNA研制成的分子马达具有其他物质所不具备的特点。它的优点是可以直接将生物体的生物化学能转换成机械能，而不像普通的马达那样还需要电力支配。因此，从理论上说，DNA分子马达可以借助一些生物化学变化而进行药物和基因等的传递，比如说，将药物分子直接输送至癌细胞的细胞膜。与多分子DNA马达相比，单DNA分子马达应用起来更为方便。
此外，采用人工合成的单DNA分子来制造分子马达的另一个好处是，可以根据不同要求而有针对性地设计出DNA分子，有目的地制造出DNA分子马达。这样不仅能够做到节约成本和资源，而且还能提高DNA的利用率。此外，所制造出的这些马达不但拥有不同的效率，并且还能把物体搬运到更远的地方。
然而，令人担忧的是，分子马达的投入使用还是一个未知数。不过，我们相信，随着科学的不断发展和科学家的不懈努力，分子马达的投入使用不会让人们期待太久。
（2）神奇的纳米机器人
在纳米机器中，有一位“神奇的小人”，它的出现是纳米技术成熟的一个标志。那么，这个“神奇的小人”是什么呢？它就是纳米机器人！
或许我们见过机器人，但是，纳米级的或许还是第一次听说吧！那么，纳米机器人和普通的机器人有什么区别呢？它有哪些神奇的功能呢？
自从1986年，美国的德雷克斯勒博士在自己的著作《创世的引擎》中提出了分子纳米技术的概念之后，纳米技术就已经露出了头角。但是，由于当时科学还不是那么发达，所以他的设想一直没有应用实践。其实，他所说的分子纳米技术，就是使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，并可以做出任何种类的分子结构。他提倡的分子纳米技术包含这样的观点，微型机器可以利用自然界中存在的所有廉价材料制造任何东西。很显然，这种观点显得比较离奇。然而从另一个角度来看，他的观点却揭示了一个我们在21世纪将会大规模进军的领域——微观机器人领域，也就是我们要说的纳米机器人。
想要了解什么是纳米机器人，我们首先要了解什么是机器人。一般来说，机器人是指靠自身的动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。在国际上它指的是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。
其实，机器人就是一个总称，它的种类有很多种，按照发展过程可以将它分为一、二、三代。第一代指的是只有“手”的机器人，以固定程序或可编程序来进行工作，不具有外界信息的反馈。这种机器人也称“示教再现型”机器人。第二代指的是对外界信息有反馈能力，并且具有触觉、视觉、听觉等功能，是一种“感觉型”机器人，又称“适应型”机器人。第三代是指具有高度的适应性，有自主进行学习、推理、决策、规划等功能，这种机器人被称为“智能型”机器人。
那么，我们所说的纳米机器人称为第几代机器人呢？它又有哪些功能和特点呢？纳米机器人也是我们通常所说的微型机器人，又称为“明天的机器人”，它是机器人研究领域的一颗新星，它同智能机器人一起成为科学追求的目标。微型和超微型机器人的制造理念是为了方便完成一些人类极难去完成的工作。因为，那些工作如果用一台结构庞大、价格昂贵的大型机器人去做，不但没有足够大的空间让其进行工作，而且由于高昂的成本，不易广泛使用。所以，想要制造出一些体形较小，成本不高的机器人成为了科学家追求的目标。如果用这些小机器人去完成人类不易完成的工作，就好像是用一大群蝗虫去“收割”一片庄稼，要比使用一台大型联合收割机要收割的快。
那么，微型机器人的发展的条件是什么呢？其实，它的发展要依赖于微加工工艺、微传感器、微驱动器和微结构这4个支柱来支撑。只有这4个方面发展完备了，纳米机器人的出现才会成为可能。但是，这四个支柱并不是那么容易就能成熟的，它们的完备也是需要一定条件来做基础的。它们的基础研究要具备3个阶段，即器件开发阶段、部件开发阶段、装置和系统开发阶段。
此外，微型机器人的发展，离不开集成电路，因为它是建立在大规模集成电路制造技术的基础上的。它所依赖的微驱动器、微传感器也都是在集成电路技术基础上用标准的光刻和化学腐蚀技术而制成的。一般的集成电路大部分是二维刻蚀的，但是，微型机器人所需要的完全是三维集成电路。由此我们也可以看出，微型机器人和超微型机器人已逐步形成一个牵动众多领域向纵深发展的新兴学科。
那么，纳米机器人的出现，给我们的生活带来了什么样的影响呢？它的特殊功能又表现在什么地方呢？
首先，纳米机器人可以在原子级水平上工作。这个特点给当前的医学界带来很大的方便。例如在外科手术上，医生能够用遥控控制纳米机器人来为病人做毫米级视网膜开刀手术。并且这样的手术能够在眼球运动的条件下，进行切除弹性网膜或个别病理细胞，接通切断的神经。纳米机器人在病人体内或血管中穿行，如果发现癌细胞就会立即把它们杀死或刮去主动脉上堆积的脂肪等，同时它能识别好的细胞，在去除癌细胞的同时又不伤害好的细胞。另外，还可以把纳米机器人放到人的胃内对人的胃进行全面检查。
由此我们可以看出，纳米机器人的作业能力能够达到分子、原子级水平，为人类在微型的世界里开启一扇窗。纳米机器人还可以用于精密制造业的加工，例如可以用它来制造存储量更大的电脑存储芯片，加工精度极高的“超平面磨床”等。
纳米机器人技术的应用，给我们的生活、工作带来了方方面面的便捷。例如使各种各样的航天测量工作变得更为轻巧；磁带录音机之类的家用电器也会变得更加小巧和方便；电视机的屏幕再也不用只局限在14～21英寸，而是可以做得既大又薄，并且观看的效果也比以前大有改善，像是在自家建设了一座电影院一样。另外，还可以用纳米机器人来进行自动控制等。可以说，纳米机器人的出现导致了一场机械学上的革命。
总之，纳米机器人的应用范围是非常的广阔，它可以用于医疗、家庭、航空航天，而且还能应用到航海、农业、通信等方面。例如，海底的贝类和苔藓会阻碍航海事业的进行，用人工去清除几乎是一个不可能完成的工作，但是如果扔下成千上万个纳米机器人去咀嚼这些阻碍物，将是一件很容易完成的工作；如果把纳米机器人应用到农业上来消灭害虫，它们的工作成果可以和那些农药相媲美，并且还不会给农作物造成任何污染，达到绿色环保的效果；另外还能够将它们用在改善农业干旱上，如果让飞行的纳米机器人载着湿度仪和红外传感器降落在灌溉系统的阀门上，它们就能将干旱的信息传输给传感器，使阀门打开，这样就能定量灌溉农田，缓解农业旱情。纳米机器人也可以携带摄像机和微型光纤，进入人类无法到达的地方去观察环境，存储或传输图像。例如，当发现地下电缆断了而无法进行人为的维修后，就可以让纳米机器人沿着电缆爬行，当爬到断头时，它们便用双手搭在断开的电缆两端上，通过它们的身体来连接断开的电缆线。纳米机器人还可以清洁、修理空间望远镜，检查宇宙飞船热屏蔽罩，给飞机机罩除冰等。如果能将大量的纳米机器人派送到其他星球上去，科学家就能通过它们来发回各种所需的信息，从而研究其他星球。即使在现实生活中，我们也能够利用它们来保护我们的生命和财产安全。例如，对于大型的企业来说，每天晚上可以让纳米机器人在仓库附近放哨，因为它的微小，一般人不容易发现它，所以能够很好地防止盗窃者进入。当然也能够把他们装在住房隐蔽处来保卫我们家庭的安全等。
虽然我们介绍了那么多纳米机器人的好处，但是无论它怎么样的好，它和人类还是有一定的区别的。我们对它的评价只是通过它所具有的人的能力来进行评价的。那么，纳米机器人的人为能力到底有哪些呢？我们人类所具有的特点它也都具备吗？其实，纳米机器人作为能力的评价标准有智能、机能、物理能等几个方面。智能是指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能是指变通性、通用性或空间占有性等；物理能是指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。由此可以看出，纳米机器人具有人的大部分能力，和人类极其相似。
那么，目前有没有和人类智力水平相当的纳米机器人呢？目前还没有任何的机器人的智慧能和人类相比。但是，科学家预言，大约在2040年的时候将会出现一种“智能纳米机器人”，这种机器人的智力将远远高出现在机器人的水平，达到和人类差不多的智能水平。有的人肯定会很担心地问，如果真有这样的机器人出现，那人和机器不就乱套了吗？其实，这个担心是多余的。因为，无论在什么样的情况下，人和机器终将处于一种操纵与被操纵的局面，它们之间是一种共生的关系。这也将是人机联合的一种新局面的出现，是人类一个新的开发阶段的开始。
有人认为，纳米机器人就是一个能够模仿人的动作的微型机器。其实，这种观点是不完全正确的。美国麻省理工学院电动机工程师阿尼塔？弗林曾经研制成功了一台精密型机器人，它能借助自身的动力爬行、步行、跳跃、旋转等，而且还具有锐利的视觉、灵敏的听觉、准确的感觉。这就说明了，微型机器人并不是只用来模仿人的动作，它也可以有自己的视觉、嗅觉以及其他的一些感觉等。目前，科学家们正试图研制超微型机器人。他们预言，到21世纪末期，这种超微型机器人如果能研制成功，它就可以像红细胞那样注入人的体内，从溶解在血液内的葡萄糖和氧气中获得能量。并且，它能够按事先照编好的程序，来对人体进行探试、辨识、过滤以及清除人体内的病毒，保持肌体的健康。90年代中期，美国麻省理工学院的专家们就已经开始研制高4毫米的带马达的微型机器人。他们说，这种微型机器人非常微小，因此能进入人体内代替医生为病人进行手术，并且再用十几年时间，这种机器人就能试制成功，投入生产和使用。
由此，我们可以试想一下，或许在将来的生活中，新型的纳米机器人可以替代人类做任何事，也能制作出我们想要的任何东西。另外，科学家设想在未来纳米机器人的帮助下，我们甚至可以从因特网上下载硬件。这就使纳米机器人的功能又增加一层。其实，无论未来的世界怎样变化，人类都将是它的主宰者。随着社会的不断发展和人类创造力的不断提高，未来的世界将是个更为神奇、便捷的世界。
（3）纳米火车的出现
火车是我们都比较熟悉的交通工具，即使你没有坐过火车，一定也在电视或者其他的地方看到过它的身影。那是一条长长的黑色或白色的巨龙。它也是陆地上运输能力最大的交通工具了。可是，你想象过吗？有一种很小巧的东西它也叫火车，只是它的前面戴了一顶“帽子”，被称为——“纳米火车”。它是什么东西呢？也能像生活中的火车那样来运输货物和旅客吗？
其实，它是和普通火车具有不同形态和环境的火车，是目前科学家正在研究的一种，应用在人体内部的微型火车。这种火车是以神经细胞中的微管片段为车厢，以牛脑中的驱动蛋白为牵引机车，并且可以在特定的轨道上运行。它目前还不具有装卸货物的功能，但是，科学家们正在努力实现这一目标，并且目前已经取得了一定的成果。假如能够成功的话，那么人类向着实现纳米级的自组装工厂这一目标又迈近了一步。
纳米火车是怎么样被研制出来的呢？据说它是由美国华盛顿科学家维奥拉？福格尔制造而成的。他用富含蛋白质的微管片段制造微小车厢，这些管道只有人头发直径的0.1%那么粗，它们在神经细胞中纵横交错地分布着。他把这些细丝切成微小的片段，然后把它们放到用薄薄的特氟隆（一种化学材料，可以用来做不粘锅的涂层）做成的轨道上，这些微小的车厢就能在轨道上奔跑了。那么，纳米火车的出现标志着什么呢？早在1986年的时候，技术预言家埃里克？德雷克斯勒在《创世的引擎》一书中描述了一个分子机器取代工厂的世界。他认为这些微小的“装配者”将利用一桶一桶的原料，一个一个分子地制造出包括计算机和汽车在内的各种东西。在这个世界里，纳米机器人能够实现自我复制与自我维修，由于它的复制和维修同时进行工作，因此这样发展的速度很快，并且廉价得令人难以置信。他还说，在未来世界里的某一日，人们将会用纳米技术培育从塑料到火箭发动机等各种东西。而他的预言也是福格尔制造纳米火车的意义所在。或许他并不知道他的这一举动印证了德雷克斯勒预言，但是他的纳米火车也许会首次填补纳米技术领域没有动力装置的空白。
纳米火车的出现并不是偶然。如果纳米机器还不能自我复制，那么就不会有纳米火车的出现。任何一项技术的成功都是有一个过程的。我们知道，普通的火车是需要用燃料来推动其运行的。那么，纳米火车又是靠什么来运行的呢？要想使纳米火车能够顺利地运行起来，也是需要给它合适的动力才行的。所有的动物和植物的细胞内都含有一个运输网络，通过这个网络能把生物所需要的原料、生物制造的成品以及它体内所产生的垃圾运送到目的地。那么，是什么在这个网络中充当通道呢？其实，这些通道就是那些被称为微管的蛋白质长杆。负责运输的微小分子就在这些微管中行驶，把化学物质从一个地点拖到另一个地点。人的身体内最长的细胞延伸物——我们的神经纤维中就布满了这样的微管。
在本节的一开始我们就说纳米火车是以神经细胞中的微管片段为车厢、以牛脑细胞中驱动蛋白为引力的一种特殊交通工具。那么，你知道什么是驱动蛋白吗？驱动蛋白是一种细长的蛋白质，这种分子的一端有两条短而粗的“腿”，另一端有两个肥大的“头”，它能够顺着微管“走动”，每走一步，跨出的距离只有8纳米。在走动的时候，他的一条“腿”附着在微管上，另外一条“腿”向前摆动，跨出一小段距离同时缠绕在微管上。一般当驱动蛋白行走时，每个分子所使出的力只有6×10-9牛那么大。在我们看来这个力非常的微小，然而放在纳米的阶层上来看，这个力已经很大了，大得足以把一根结实的微管折成两段。这也是驱动蛋白之所以能成为纳米火车引擎力的原因。有了驱动力之后，纳米火车就能在微管内随意地游动了。但是，这种随意的游动并不会起到什么关键的作用，因此福格尔就设计了一种能够使纳米火车固定行走的微小轨道。这个轨道是用特氟隆制造而成的，是一条大约高25微米的平行山脊，且山脊的间距大致相同，滑道上平铺的是驱动蛋白分子。有了这个轨道之后，通过显微镜就可以观察到纳米火车在轨道上相互平行地行驶，或者逆向而行，彼此分离。偶尔会有一个火车似乎要切换轨道，转到左边或右边，但随后这些火车又会与其他火车相互平行运动，非常有意思。
那么，纳米火车是怎么样来工作的呢？福格尔设想的纳米火车工作场景是，在一个货场装载组件，把组件卸到组装地点，然后再回来运送更多的组件。不过，在运送的货物中，可能会用到纳米管。不过，这只是福格尔的设想，离真正的分子组装还有很长的距离。但是，由此可以推断福格尔下一步的工作并不太复杂。如果他根据设想来进行继续研究，那么他首先要证明他的火车能够运送东西。纳米火车运送的第一种东西将是容易看见的微小光珠。因此福格尔希望在一年以后能够看到这些光珠搭载在纳米火车上四处奔驰。
在纳米火车中存在的另一个问题是，它只能沿着轨道往前行而不能实现倒车。因此，纳米火车在组装方面还需要改进。不仅使它的速度容易控制而且还要使它像普通的火车那样，容易被操纵。纳米火车的出现将会实现人类废物利用的愿望。但是，目前纳米火车还是人们的一个目标，如果要真正地投入使用，还需要科学家的不断探究。
2.纳米电子的发展
随着时代的变化，科学也在不断地进步与发展。从一些电子产品中我们就能明显地看到。例如，计算机刚问世的时候，体积非常庞大，曾经有人用“巨人”来形容它。它不仅体积笨重，搬运不方便，存储能力还非常小，运行的速度很慢。目前我们所使用的计算机是可以随身携带的小型计算机，也就是我们通常说的笔记本电脑，也称微型计算机。从“巨人”计算机到微型计算机，不能不说是一个飞跃。
那么，这个飞跃代表了什么呢？它是人类智慧的结晶。特别是近几年纳米电子产品的问世，更是电子产品中的一只奇葩！什么是纳米电子呢？或许还有很多人对它持疑问的态度。其实，所谓的纳米电子就是利用纳米技术与纳米材料生产出来的电子元器件，它是一种新型的电子产品。
（1）纳米芯片的制造
纳米技术在电子领域的最先应用是纳米芯片的制造。那么，究竟是怎么样利用纳米技术来制造芯片的呢？目前计算机的芯片都是用半导体材料做成的。上个世纪是半导体发展最快的世纪，因此被称为微电子世纪。那么，什么是微电子技术呢？微电子技术就是指在半导体晶体材料薄片上，利用微米和亚微米的精细结构技术。微电子产品就是用成千上万的微电子晶体管和电子元件构成的各种各样的电子仪器、仪表与计算机等。芯片实际上也就是我们常说的集成电路块，集成电路块从小规模向大规模发展的过程实际上就是一个不断向微型化发展的过程。小规模集成电路是在20世纪50年代发展起来的，它的集成度（一个芯片包含的元件数）一般为10元件；到了20世纪60年代的时候，中等规模的集成电路兴起，它的集成度已经大大增强，一般有1000个元件；大规模的集成电路于20世纪70年代兴起，集成度已经远远超于中等规模的集成度，为10万个元件；这时的科学技术要用飞速发展来形容了。因此，到了20世纪80年代的时候，出现了特大规模的集成电路，它的集成度是100万个元件。因此，此时用集成电路研制出的电子产品也越来越多。其中美国的IBN公司就用它研制出了存储容量为64兆的动态随机存储器。今天，集成电路的集成度已经发展到1000万个元件了。我们知道，随着集成度的增高，集成电路的条宽也在不断缩小，但是，今天的集成条宽已经达到极致，不能再缩小了，如果再缩小就可能会出现其他问题。但是，科学家还想继续提高集成度，因此，为了解决这个难题，他们就想到了纳米。利用纳米技术也许能够解决这一难题。这也意味着，芯片中的条宽将越来越小，对集成电路材料的质量要求也越来越高。
我们知道，芯片是电脑的重要组成部分。如果把中央处理器CPU比喻成整个电脑系统的心脏，那么主板上的芯片组就是整个身体的躯干。对于主板而言，芯片组几乎决定了这块主板的功能，进而影响到整个电脑系统性能的发挥，所以芯片组又是主板的灵魂。因此，人类对芯片的开发也是对电脑技术的一种突破！并且还有一些专家设想，可以把这些最新的芯片与人类的活细胞相结合，开发一种特殊的电脑。这种电脑的核心元件就是纳米芯片。并且，自从纳米芯片被提出后，科学家又陆续提出了蛋白质芯片以及DNA芯片等。那么，什么是蛋白质芯片呢？
蛋白质芯片是指用蛋白质分子等生物材料，通过特殊的工艺制造成的超薄膜组织的积层结构。超薄膜组织结构是什么演变来的呢？首先是把蛋白质制成适当浓度的液体，使它能够在水面展开一层单分子膜，然后再把它放在石英层上。再以同样的方法制备一层有机薄膜，这样一层层地堆积下去，直到能够得到80～480纳米厚的生物薄膜为止。这种薄膜由两层有机薄膜组成，它们的变化和紫外线有很大的关系。当一种薄膜受紫外线照射时，电阻上升约40%左右，但是用可见光照射时，又可以恢复原型；而另一种薄膜则不受可见光影响，但它受到紫外线照射时，电阻会减少6%左右。根据它的这个特性，日本的三菱电机公司把两种生物材料组合在一起，制成了可以用光来控制的新型开关元器件。蛋白质芯片不仅为进一步开发生物电子元件奠定了实验基础，也为它创造了良好的条件。
蛋白质芯片的体积虽然很小，但是它的元件密度却很高，每平方厘米可达1015个左右，比硅芯片集成电路要高出万倍呢！它的元件密度相当高，也就意味着这种芯片制成的装置，运行速度要比目前的集成电路快得多。并且，由蛋白质分子组成的芯片在一定程度上具有自我修复的能力，就相当于一部活体机器。因此，它还具有直接与生物体结合的功能。例如它能与人的大脑、神经系统有机地连接起来，可以扩展脑的延伸。因此，有人设想将蛋白质芯片植入人的大脑将会有意想不到的事情发生。这对于人类特殊疾病的治疗也有一定的帮助。视觉先天缺陷者，或是后天损伤者都可以利用这种方法得到治疗，恢复视力，使他们重见光明。
当然，这只是人类的一个美好设想，要想达到这种效果还需要人类不断地探索和努力。当我们知道蛋白质芯片是怎么回事后，那么，什么又是DNA芯片呢？
DNA芯片又称基因芯片。DNA是生命遗传物质脱氧核糖核酸的简称，因此，DNA芯片是和遗传物质有关的一种芯片。它采用在位组合合成化学与微电子芯片的光刻技术或者用其他方法，将大量特定顺序的DNA片段，有序地固定在玻璃或者硅片上，从而构成储存有大量生命信息的DNA芯片，它是近年来在高新科技领域出现的具有时代特征的重大技术创新。因此，利用DNA芯片可以进行生命科学和医学中所涉及的各种生物化学反应，以达到对基因、抗原和活体细胞等进行测试分析的目的。通过分析可得到大量具有生物学、医学的信息，是人类生物学和医学上的一次重大突破。
那么，DNA芯片是不是从一开始就有呢？关于DNA芯片的设想萌发于1989年的美国，当时美国的一些科学家想用分子来研制出一种硬币大小的装置。他们就想出一种巧妙的办法，利用光刻法与光化学合成法相结合。他们在一块平滑的玻璃片上，用不同的分子构建一个高密度网络。起初，他们把一些蛋白质堆放在玻璃片上，一位名叫斯蒂芬？福多的年轻科学家立即看出了采用DNA的可能性，他认为芯片上的DNA分子就好像一条条细细的分子“维可牢”（“维可牢”是一种尼龙刺粘搭链，两面相合即可粘住，一扯就又分开，用以替代服装上的纽扣等），能够选择性地与一些基因，也就是DNA的短片段相结合，从而检查出变异型基因。另外，福多在理论上推定，让未知的DNA样品与分布在DNA芯片上已知的DNA序列接触，就能对其做出鉴定。DNA双螺旋的两条单核苷酸链总是遵循“碱基互补”的原则配对，因此，当一条链上的碱基序列确定之后，即可推知另一条链上的碱基序列。这类带有已知DNA序列的芯片就能检测突变基因或碱基的各种改变了。
其实，DNA芯片不仅在生物学和医学上的贡献突出，而且在电子产业中也是功不可没的。每一个DAN就相当于一个微处理器，如果将它应用到计算机中，它的计算速度是非常快的，就只从理论上来看，每小时就能达到1015次，是硅芯片运算速度的1000倍。此外，DNA的存储量也非常的大。据研究，在重量为一克的DNA上就能存储上亿个光盘的信息。DNA的这些特点成就了DNA芯片的特殊功能。科学家推测，DNA芯片能够将人体的全部基因集中固定在一个1平方厘米的芯片上。DNA芯片还能检测出大量的生命信息，例如可以利用它来寻找DNA与癌症、传染病、常见疾病以及遗传病的关系，从而使医药界得到更确切的信息，为病人提供更好的治疗。
另外，英特尔公司于2000年12月份公布了“芯片巨人”。它是英特尔公司用最新的纳米技术研制成功的，被称为30纳米晶体管芯片。它的出现是电脑芯片上的一次大飞跃，用了这种芯片的电脑，其运行速度将比目前的电脑快10倍左右。这也使硅芯片技术向物理极限更近了一步。
因特尔公司还表示，这种芯片的出现将为研制模拟人的计算机创造一定条件，说不定在未来的某一天将会出现能够和人进行交流的计算机。这种晶体芯片是目前世界上最小最快的晶体管，它的厚度仅有30纳米。目前，由这种芯片制造的计算机已在被人们使用。英特尔公司还计划从2009年开始生产32纳米芯片的产品。这一款32纳米芯片，是一个只有小数点大小的面，但却拥有超过400万个晶体管。
科学的发展速度极快，虽然这种纳米芯片是目前世界上最好的芯片，但是，谁也不能预言它的存在有多长时间。说不定在以后的10年或者是15年，又将有新的芯片来取代它。但是，不管是哪种芯片的出现，都是人类智慧的结晶。
（2）纳米电脑
我们知道，芯片是电脑的灵魂。那么，纳米级的芯片出现后，会不会有纳米级的电脑出现呢？答案是肯定的，这种电脑不仅比普通的电脑个头小，而且还有很大的存储功能！
不过在了解纳米电脑前，还是先让我们了解一下电脑的发展历程吧！
首先是分子计算机。我们知道，目前使用的计算机是根据二进制的原理制造的，也就是说计算机内所有的数据指令都是以二进制来表达的。所谓的二进制就是说计算机的语言是用0和1这两个数字来表达。在电脑中，一个晶体管有打开和关闭两种状态，科学家根据电脑的使用情况，一般用1表示打开状态，用0表示关闭状态。后来，科学家发现，不仅用数字0和1能表示打开和关闭的状态，也可以用分子中的化学键来表示链接和断开。既然这样，那么能不能用分子中化学键来代替电脑中以前的那种打开和关闭的开关，进而制造出更高级的电脑呢？
随着科学的发展，加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家发明了一种新型分子开关，使分子计算机问世成了可能。并且这一发明曾被选为“2000年世界十大科技进展”之一。那么，这种分子开关是什么样子的呢？它是一种非常细小的开关，利用套环烃作为物质基础制成。它的结构是由衔接在一起的两个小环构成，并且每个小环由原子连接而成。这两个小环的相互作用方式就像是一小段链条。另外，每个小环上都有两个叫做“识别位置”的结构，它们能够相互发生电化学作用。分子开关有开和关两种特殊的状态。当一个电脉要通过套环烃分子开关时，其中一个环失去一个电子并绕另一个环转动，这时分子开关就处于“开”的状态；当失去电子的环重新得到原来的电子时，开关就处于“关”的状态。这样，套环烃开关就能够反复被打开和关闭，并且还能在常温和固态下工作。分子开关的实现，开了电子计算机最简单的逻辑之门。那你知道逻辑门对于电子计算机来说是一个什么样的概念吗？它是现有计算机中央处理器工作的基础，是电脑中最重要的组成部分。
但是，有了这样的分子开关是不是就能制造出分子电子计算机了呢？其实不是这样的，因为，无论一件什么样的电子产品的诞生都不是只靠某一个元器件就能实现的。因此要想制造出分子计算机还需要实现其他一些条件才行。它还需要合适的导线，对它的整体进行设计等。后来经过科学家的研究，发现纳米碳管可作为它理想的导线材料。因此，科学家在这方面又做了深入的研究。他们认为，如果这种分子计算机能够研制成功的话，它运行时所需的电力要比现有计算机少很多，能够大大节省电力资源。并且还能将它的功效达到目前硅芯片计算机所无法达到的地步，大约是硅芯片的100万倍。另外，分子计算机还能够安全保存大量的数据，使用它的用户可不必进行文件删除工作也可保持可用空间。此外，分子计算机还有希望免受计算机病毒、系统崩溃和碰撞等故障的影响。
其次是光子计算机。光子计算机又叫光脑，于1990年在美国的贝尔实验室诞生的一台由激光器、透镜、反射镜等组成的电脑，这是光子计算机最原始的形态。与普通电脑不同的是，它不是靠电荷在线路中的流动来处理信息，而是靠激光束进入由反射镜和透镜组成的装置中来对信息进行处理的。另外，它和普通电脑也有相似的地方，那就是它也要靠产生一系列逻辑操作来处理和解决问题。它的最大特点是能够快速地对信息进行处理，这和它用光束来处理信息有直接关系。因为光子的速度就是光速，它每秒能够达到30万千米，在宇宙中它的速度是最快的。因此，光子计算机中的激光束对信息的处理速度要比半导体硅器件的快1000倍左右！并且，光子不需要在导线中进行传播，它的介质有很多种，即使是在光和光之间也不会发生干扰的现象。因此，在光子计算机中信息通道的密度很大，并且能够在极小的空间内开辟很多平行的信息通道来进行信息的处理。所以说，光子计算机的出现是电子计算机上的一大突破。
再次是DNA计算机。在前面我们提到DNA芯片，那么，DNA计算机是不是用DNA芯片制造成的计算机呢？DNA是能够携带生物各种细胞的大量基因物质，因此，科学家就根据它的这一特性将它应用到计算机的发展上。这种DNA计算机的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础的，通过和酶的相互作用，将反映过程进行分子编码，对计算机中所存在的问题以新的DNA编码形式来加以解答。
从上图中我们能够形象地看到，DNA计算机和DNA结构，也就是我们常说的DNA核酶所构建而成的各种DNA分子逻辑门是有直接关系的，它也是DNA计算机发展的基础。由此我们也可以看出，DNA计算就是计算机科学和分子生物学相结合而发展起来的。
DNA计算机与普通的计算机相比，它所具有的优点是体积小，存储信息量大，并且它用于存储信息的空间仅仅是普通计算机的几兆分之一。它的信息存储在DNA链中。在计算方面它的作用更大，它只需几天时间就能完成到目前为止的所有计算机曾进行过的任何运算。另外，它还比较节能，所耗费的能量仅是普通计算机的十亿分之一。那么，DNA计算机为什么会有这么强大的功能呢？根本的原因是它的每一条链本身就是一个微型的处理器。
DNA计算机的另一个最主要的特点是，它能把二进制数翻译成遗传密码的片段，每个片段就是双螺旋的一个链。因此，科学家们根据它的这一特点，希望能把一切可能模式的DNA分解出来，并且利用它们来制造出互补数字链，从而为解决更复杂的运算提供依据。
最后是量子计算机。量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当这个物理装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。
在2000年的时候，IBM公司曾经宣布研制出了利用5个原子作为处理器和存储器的量子计算机，量子计算机第一次问世，量子计算机也称为量子电脑。
那么，量子电脑的原理是什么呢？它又具备哪些功能呢？从量子计算机的定义中就能看出，它与原子所具有的神秘量子物理特性是有直接关系的，原子能够通过相互作用起到电脑处理器和存储器的作用。所以说，量子计算机的基本元件就是原子和分子。量子计算机被认为是朝着具有超高速运算能力的新一代计算装置迈出的新的一步。它可以用于诸如数据库超高速搜索等方面，也可以用于密码技术上，即密码的编制和破译。曾经，科学家利用量子计算机的样机解决了密码技术中的一个典型的数学问题，即求解函数的周期。因此，量子计算机能够一次性地解决这一问题的任何例题，但是如果用常规电脑，则需要重复很多次才能解决这样的问题。量子计算机的出现也是电子计算机领域的一次重大的进步。
那么，以上这4种电子计算机和我们所要说的纳米电脑有什么关系呢？无论是分子计算机、光子计算机、DNA计算机还是量子计算机，它们的组成元器件都是由纳米级的粒子所构成的。如果没有纳米就不会有这些计算机的产生。那么，是不是新型的电脑就能以这个发展速度一直发展下去呢？任何事物都有一个终结，在技术领域中也一样。目前科学家认为光子计算机、DNA计算机和量子计算机，是最有发展潜力的，在这其中量子计算机被看好的几率比其他几种电子计算机又要大很多。
3.纳米医学
纳米被人们认识以来，它就成了一种能够应用到各行各业的新型技术。因此，它不但在机械领域、电子领域做出了很大的贡献，而且在最重要的医学领域中也是功不可没的。那么，纳米技术在医学领域都有哪些贡献呢？首先让我们来看一下纳米技术在医学界的发展状况吧！
现在，社会虽然进步了，但是，由于环境的污染与破坏，人类的健康也受到了不同层次的危害。关注自己的健康成了每个人心中的头等大事。医学是能够检验人体健康的工具，随着人们对健康的关注，医学也在不断地向前进步。目前，医学出现了一支新秀，它就是纳米医学！什么是纳米医学呢？它是随着纳米生物医药发展起来，用纳米技术解决医学问题的一门新型学科。
细胞是人体最基本的单位，这是每个人都了解的。那么，你知道细胞是由什么构成的吗？细胞的主要成分是各种各样的蛋白质、核酸、脂类以及其他的生物分子，这些生物的种类很多，并且具有独特的生物活性，是构成人体的基本成分。由于人体是生物分子构成的，因此，当这些生物分子发生病变时，人就会患上各种各样的疾病。例如，能合成蛋白质的核糖体、DNA复制所需的酶等，出现故障或者是工作失常时，就会导致细胞的死亡或异常。这样也就直接的影响了细胞的功能，使人体发生病变。那么，在医学上有没有能够阻止或者是修复“分子机器”的技术呢？然而，医疗技术还没有办法达到分子修复的水平。当纳米技术被应用到医学后，这个梦想就变成了现实。新型纳米医学的出现正好弥补了这个不足，因为它可以在分子的水平上，利用一系列微小的工具来从事诊断、医疗、预防疾病、防止外伤、止痛、保健和改善健康状况等工作。特别是对于那些难以治疗的疾病，利用纳米医学技术将能得到很好的治疗。
因此，这不能不说是医学上一个令人振奋的突破。有了纳米技术人们就能从分子的水平上来认识自己了，它是人们认识自己的分子基础！那么，人们是怎样利用纳米技术从分子上认识生命的呢？首先是要设计制造出纳米装置，并且这些纳米装置的几何尺度只有头发丝的1/‰左右那么粗，它们由一个个分子装配起来，能发挥类似于组织和器官的功能，能准确和有效地发挥作用。另外，它们能够在人体内部的各个地方游动，能够出入细胞内外，只有这样它才能在微观的人体世界里完成特殊使命。例如，利用它们来修复畸变的基因、扼杀癌细胞、捕捉侵入人体的细菌和病毒等，并且在它们发生病变前就把它们消灭掉；此外还可以利用它们来探测机体内化学或生物化学成分的变化，适时地释放药物和人体所需的微量物质，及时改善人的健康状况等。
由此，我们可以看到，纳米医学的前景是美好的，作用是强大的。它不仅能够为人类解除疾病的困扰，而且还能够为健康的人们保驾护航。它体形渺小，但是对人类健康所做的贡献却很伟大！随着科学的发展，人类一定会最终实现纳米医学，而拥有更多的健康。
那么，纳米医学在医学界到底取得了哪些成就呢？或许通过实例我们能更清楚地看到纳米医学给我们带来的神奇力量。
如果纳米医学在医学上能够实际应用的话，它将能够实现人类生病不用再用口来吃药，而是直接通过皮肤就能达到吃药的效果了！这是为什么呢？我们可以利用纳米技术把普通的药片变成纳米级的药片，这样，那些极小的颗粒就能通过皮肤来进入体内，被人体所吸收了。这样的话，我们生病的时候不需要再经历“良药苦口”的阶段了。
如果纳米医学能够实际应用的话，它将为糖尿病患者带来重新恢复健康的希望。我们知道，人之所以会患上糖尿病，是因为他们的胰脏出现了问题。那么，如果我们能够重新为糖尿病患者制造一个胰脏，是不是就能解除他们的病痛，使他们和正常的人一样，健康地生活呢？答案是肯定的。纳米技术能给他们带来重生机会。科学家能够利用纳米技术来生产一种新型的药物，如果将这种药物植入糖尿病患者的胰脏内，就能修复病变的胰脏，使它慢慢地恢复到正常的水平。对于这个研究，曾经有科学家拿老鼠来做实验，他把用纳米技术制造成的能够治疗糖尿病的胶囊，植入患有糖尿病的老鼠体内，在没有注射胰岛素的情况下，这只老鼠能够活好几个星期。由此说明，这种技术理论上是可以在医学上使用的。不过，目前这种技术还只停留在试验阶段。
如果纳米医学能够实际应用的话，它将为白血病、贫血患者带来新的希望。因为，纳米技术能够制造出人体内的红细胞，而白血病与贫血者都是因为体内的红细胞减少所致。因此，如果在人的体内能够装置一部制造红细胞的机器，那么困扰人类几百年的血癌症就能够被攻破。
美国的纳米技术专家初步设计了一种人造红血球，这个血球是个1微米大小的金刚石的氧气容器，内部有1000个大气压。它输送氧的能力是同等体积天然红细胞的236倍。它可以应用于贫血症的局部治疗、人工呼吸、肺功能丧失和体育运动需要的额外耗氧等。
如果纳米医学能够实际应用的话，它将会为更多的人带来拥有健康的希望。例如，在人体细胞的表面含有一些特定的成分，它只允许一部分物质进入它的体内。然而，不幸的是，病毒就是能够进入它体内的物质之一。那么，如果我们要想保持细胞的健康，就必须要阻止病毒的侵入。这就需要生产出一种能够阻止病毒入侵的药物。这个想法由密歇根大学的科学家实现了，他们制造出了一种叫着“纳米陷阱”的物质，当病毒到达细胞的表面时，首先要接触“纳米陷阱”，但是，当它进入到“纳米陷阱”中时就再也出不来。这样，病毒就被这个陷阱给套住，也就不会再感染人体细胞了。另外，纳米技术还可以被应用到人体的血液中，它在血液中就相当于一个巡查员一样，能够及时地发现病毒和细菌等对血液的侵害，同时也能在有效的时间内把这些病毒清理掉，从而消除传染性疾病。纳米技术在医学上的这一功能对镰刀状红细胞和感染了艾滋病病毒的细胞有很好的控制作用。此外，还有关于纳米炸弹等其他的一些说法。但是，不管是哪种设想和探索，都是纳米给医学界带来的一个新的希望。纳米技术如果真的能够投入使用，它将成就人类医学史上一次重大飞跃！
最后，更值得一提的是纳米技术在医学上对治疗肿瘤细胞的作用。我们知道，一般人如果患上肿瘤癌症之后，大部分是靠药物和手术来治疗的。但是，药物在人体内的效果是分散的，并不是集中在某一个部位，因此不仅治疗速度慢，而且效果也不明显。手术相对于药物要更有针对性，但是手术的风险大，复发率也比较高，所以也不是最好的办法。当纳米技术在医学上出现以后，它可以在不做手术的情况下对肿瘤细胞进行集中的局部治疗。所研制出来的药物是一种导向型治癌药物，具有识别肿瘤细胞和杀死肿瘤细胞的双重功能。当它进人体内后，就会在人体内随血液而流动，专门寻找癌细胞，并且对它进行扼杀，同时也不损伤其他正常细胞。
我国一些科研人员已经应用这种新型的药物治疗一批肿瘤患者，其中75%的患者的恢复情况比较好，并且有的患者经过治疗后肿瘤差不多都已消失。治疗的方法一般为静脉注射，如果有条件，也可以进行动脉插管（将管子插至肿瘤附近的动脉，从插管内一次注入治疗肿瘤的药物）。根据临床应用的经验，该方法对很多肿瘤都有较理想的效果。依据目前所取得的成就，科学家设想在未来的医学中，还可能制造出一种纳米药物，当它们定向识别到癌细胞后，会进入该细胞的内部，然后会引爆自身携带的微量药物来炸毁癌细胞。当然，这只是设想，如果能够实现的话，癌症的治疗将会变得更加容易。
