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浅谈纳米技术在体育领域中的应用及思考:纳米领域院士
浅谈纳米技术在化工领域的应用 一 引 言 纳米技术， 是研究结构尺寸在 1 纳米至 100 纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。
纳米材料的小尺寸效应， 表面效应， ， 量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得纳米材料呈现出特殊的光学电学磁学以及化学方面的性质。
纳米技术的应用前景非常广阔， 有人曾经预测， 纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的 “决定性技术”。近年来， 纳米技术在化工生产领域也得到了 一定的应用， 并且显示出了 其独特的魅力。
二 纳米技术在化工领域中的应用实例 1. 在催化剂方面的应用 我们都知道， 催化剂在化学生产工业中起着举足轻重的作用，它可以有效控制反应时间， 极大地提高反应速率， 提高经济效益。大多数传统催化剂的催化效率较低， 而纳米材料由于其特殊的结构尺寸， 表面的活性中心多。
用纳米材料作催化剂时， 其催化效率将会大大提高。
纳米材料作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂。
这种催化剂的催化机理是， 在光的照射下， 分散在溶液的半导体纳米粒子吸收光产生了 一些电子—空穴对， 在电场的作用下， 电子与空穴会分离， 然后分别迁移到纳米粒子表面的不同位置， 与溶液中相应的组分发生氧化还原反应。
目 前已有文章报道， 工业上利用纳米 TiO2-Fe2O3 作为光催化剂， 用于废水处理（ 含亚硫酸根离子或重铬酸根离子的体系）， 已经取得了 很好的效果。
除此之外， 还有研究发现， Ni 或者 Cu-Zn的纳米颗粒， 对于某些有机物的氢化反应是极好的催化剂， 可代替昂贵的铂， 这样可大大节约成本。
用纳米颗粒作催化剂提高反应速率， 是未来催化科学不可忽视的研究课题， 纳米催化剂很可能给未来工业生产带来革命性的变革。
2. 在改良化工产品性能方面的应用
精细化工， 是生产精细化学品工业的通称。
作为当今化学工业中最具有活力的领域之一， 精细化工产品数量众多， 用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。
纳米技术的快速发展无疑也会给精细化工带来福音。
在橡胶塑料等精细化工生产领域中， 纳米材料发挥了 重要作用。
例如， 在橡胶中加入纳米二氧化硅之后， 可以显著提高橡胶抗紫外线辐射的能力， 从而提高了 橡胶的耐用性。
纳米 Al2O3 加入到普通橡胶中可以显著提高橡胶的耐磨性和介电特性， 弹性也明显优于用炭黑作填料的橡胶。
纳米级碳酸钙经过适当的表面处理， 填充 PP（ 聚丙烯）
能够起到增强韧性的作用。
最近有研究显示， 将纳米 TiO2 按一定比例加入到化妆品中，可以有效遮蔽紫外线。
目 前， 日 本等国已经有部分含纳米 TiO2 的
化妆品问世。
用添加 0. 1％ --0. 5％ 的纳米 TiO2 制成的透明塑料包装食品， 既可以防止紫外线对食品的破坏作用， 还可以使食物保持新鲜。
3. 在过滤和分离方面的应用
在制药工业， 食品工业， 染料工业中， 兴起了 一种新的过滤分离技术——纳米膜过滤技术， 这是一种介于反渗透与超滤之间的以压力为驱动力的新型膜分离技术。
纳米膜的孔径范围在几个纳米左右， 能够截留有机小分子而使大部分无机盐通过， 分离时所需渗透压较低， 具有节约动力的优点。
此外， 纳滤分离过程中不发生任何化学反应， 不用加热，也没有相转变， 不破坏生物活性， 对于低分子量的有机物分离中有独到之处。
目 前， 纳米膜过滤技术已经应用于抗生素的回收与精制， 脱盐乳清的提取还有造纸废水的处理之中。
4. 特殊的纳米材料---碳纳米管的应用
碳纳米管作为一维纳米材料， 重量轻， 六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、 电学和化学性能， 有着广阔的应用前景。
最近的研究显示， 可以利用碳纳米管独特的孔状结构， 大的比表面积， 较高的机械强度做成纳米反应器， 该反应器能够使化学反应局限于一个很小的范围内进行。
在纳米反应器中， 反应物
在分子水平上有一定的取向和有序排列， 但同时限制了 反应物分子和反应中间体的运动。
这种取向、 排列和限制作用将影响和决定反应的方向和速度。
科学家们研究发现， 利用纳米尺度的分子筛作反应器， 在烯烃的光敏氧化作用中， 将底物分子置于反应器的孔腔中， 敏化剂在溶液中， 这样就只生成单重态的氧化产物。用金属醇化合物和羧酸反应， 可合成具有一定孔径的大环化合物。
碳纳米管的储气能力极强， 多壁碳纳米管的储氢量可达4. 2％ ， 可制成储氢材料用于燃料电池等领域， 此外， 用碳纳米管作为增强填料可形成各种复合材料。
例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、 导电性好、 耐腐蚀、 屏蔽无线电波。
使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、 防静电、 耐磨损、 稳定性高， 不易对环境造成影响。
三 结束语
纳米技术与众多学科密切相关， 它是一个体现多学科交叉性质的前沿领域。
早在 1959 年， 著名 的理论物理学家， 诺贝尔奖获得者 Feyneman 就曾预言：
“当我们的得以对细微的事物加以操纵时，将大大扩充我们可能获得物性的范围”， 这个预言十分精辟地指出了 纳米技术的地位与作用。
纳米技术的应用不会仅仅局限在化工领域， 而将在机械， 电学， 光学 ， 生物学等领域有着广阔的应用前景， 对人类社会产生深远而广泛的影响。
21 世纪将会是纳米技术的时代。
浅谈纳米技术在体育领域中的应用及思考:纳米领域院士
纳米技术在生物领域中的应用 摘要 对纳米技术在生物及相关领域应用的纵深发展作以介绍其中包括纳米机械模板自组 装系统纳米生物标记生物芯片纳米与药物等 关键词
纳米 生物 应用
最近美国《商业周刊》 列出了21世纪可能取得重大突破的三个领域：
一是生命科学和生物技术； 二是从外星球获取能源； 三是纳米技术。
所谓纳米技术(Nanotechnology) 是指在小于100 nm的量度范围内对物质和结构进行制造的技术， 其实就是一种用单个原子、 分子制造物质的科学技术。
纳米技术在新世纪将推动信息技术、 生物医学、 环境科学、 自动化技术及能源科学的发展， 将极大的影响人类的生活， 纳米技术涉及面十分广泛包括物理学化学生物医学和材料等有关的领域。纳米技术及其应用正在不断发展对许多科技领域产生了巨大的影响 随着人们对生命领域的认识的不断深入可以认为生物世界是由纳米级单元构成并且生命生物学提供了一个新的研究领域即在纳米水平上对细胞和生命进一步认识相应地对生命本身细微结构认识的深入将使人们不断得到启迪有助于对细胞行为更好调控促进新兴研究领域的发展因此纳米与生物的结合不仅对探索生命本质具有重大科学意义而且具有重要的应用价值。
a 纳米生物学的研究对象 有人把在纳米尺度(水平) 上研究生命现象的生物学叫做纳米生物学。纳米结构通常指尺寸在 1 nm～100 nm 范围的微小结构。
1 纳米等于 10-9m， 即 1m 的十亿分之一。
我们知道，细胞具有微米(10-6m) 量级的空间尺度， 生物大分子具有纳米量级的空间尺度。
在它们之间的层次是亚细胞结构， 具有几十到几百纳米量级的空间尺度。
显然在纳米水平上研究生命现象的纳米生物学， 它的研究对象就是亚细胞结构和生物大分子体系。
由于纳米微粒的尺寸一般比生物体内的细胞、 红细胞小得多， 这就为生物学研究提供了一个新的研究途径即利用纳米微粒进行细胞分离、 疾病诊断， 利用纳米微粒制成特殊药物或新型抗体进行局部定向治疗等。
1 纳米机械 生命系统是由纳米尺度上分子的行为所控制的F1-ATPase(F1-三磷酸腺苷酶)是细胞中精巧的分子马达之一它位于线粒体内是一种用于合成ATP(三磷酸腺苷可以用于推动许多 生物合成反应在能量循环中起关键作用还充作特殊生理活动作功分泌吸收和传导等的 初级能源)的大型嵌膜复合体Boyer[1]曾提出F1-ATPase 分子模型Walker 等[2]通过F1-ATPase 分子的X 射线晶体结构认为该酶是一个马达Noji[3]突破常规采用精密的方法并通过在膜的 F0 部分 即g 子单元的马达的旋转部分系缚一根荧光标记的肌动朊细丝作为巨型探针以提供旋转马达负载并方便观察然后将整个分子固定于Ni-NTA (Ni 氨三乙酸配合物)涂敷的玻璃基底上利用一台荧光显微镜观察肌动朊细丝的运动他们直观观察到F1-ATPase 分子的单个旋转见图1 而且Noji观察到仅当有Mg-ATP 存在时F1-ATPase 系缚的肌动朊细丝才能旋转从而演示了该分子马达的功能并符合X 射线晶体结构预测的方向该实验为Boyer 旋转模型提供了直接有力的证据说明尺寸只有10nm 的F1-ATPase 酶是一种新的马达蛋白在结构上与肌球蛋白等类似,是由自然生物化学过程驱动的功能齐全的旋转马达自然界中有一些细菌可以靠摆动其鞭毛而运动鞭毛的根部就像一个微小的马达它的中心是一个由蛋白质构成
的转子转子周围是一个由六个蛋白质结构组成的环每个蛋白质分子都具有ATP 酶的活性通过将ATP 分解成ADP 而获得的能量就可以使转子旋转带动鞭毛摆动Montemagno 等[4]在活细胞内能源机制启发下制造出了一种分子马达这种微型马达以三磷酸腺苷酶为基础把金属镍制成的螺旋桨嫁接到三磷酸腺苷酶分子中轴上制造了400 个分子马达浸于ATP 溶液后其中395 个保持不动但另5 个则转动起来转速达到8 r/s 这种马达只在显微镜下才能被观察到其镍螺旋桨相对来说较长达到750nm 根据拍摄到的画面研究人员观察到一个尘埃粒子先被旋转的螺旋桨吸入和甩出的情景[6] Montemagno 希望最终有一天能够利用这种装置将某些药品运送到体内的任何地方比如将化疗药物直接运送到肿瘤以减少对正常细胞的损伤该研究小组获得的另一项成果是把光合作用系统同生物马达组合到一起这样只要光存在就能完成相应的功能更深入的研究将允许科学家们利用分子水平上的研究结果将无机装置与自分子马达相结合创造杂交系统和全新纳米机械器件人们设想利用化学能的分子马达驱动的纳米机械与阀泵和传感器组成集成器件这类器件能对肌体内外的变化作出反应例如可探测有害化学物质的纳米传感器当被有害物质激活后这种传感器内的马达就打开阀门释放出可见的物质示警利用小型自给自足能量的器械可以探测并鉴别土壤中的油类或化学污染同时绘制出它的分布和浓度图或是根据探测的体内变化调控药物的施用[7]等 纳米机械还可以利用DNA 基本元件碱基的配对机制做成采用DNA 为燃料的镊子 研究人员设计出三条DNA 链A B 和C 利用碱基配对机制使A 的一半与B 的一半结合A 的另一半与C 的一半结合在A 连接B 与C 的地方有一个活动枢钮这样就构成了一个可以 开合的镊子而其每条臂只有nm 长一般情况下镊子保持开的状态利用另一条设计 好的DNA 链D 使它分别与B 和C 上碱基未配对的部分结合就把B 和C 两臂拉到一起使 镊子合上同时D 仍留出一部分未配对的碱基再添加一条DNA 链E 使它与链D 上碱基未 配对的部分结合把D 拉离镊子即能使镊子重新张开重复添加链D 和链E 的过程可使镊 子反复开合由于这个镊子的开合需要在DNA 链D 和链E 的作用下才能进行故将DNA 称为这种镊子的燃料[8] 2 纳米生物标记 细胞染色是用光学显微镜和电子显微镜研究细胞组织的一项十分重要的技术未加染色的细胞组织由于衬度低很难用光学显微镜和电子显微镜进行观察为了解决这个问题已经发展了多种染色技术纳米粒子的出现为建立新的更加有效的染色技术提供了途径文献[10]介绍了比利时的Demey 博士在乙醚的黄磷饱和溶液中用抗坏血酸或柠檬酸把金从HAuCl4 水溶液中还原成金纳米粒子其粒径为30 40 nm 并由此制备了金纳米粒子-抗体的复合体(即将金的纳米粒子与预先精制的抗体或单克隆抗体混合)
这些复合体与细胞组织相结合就相当于给各种组织贴上了标签由于纳米粒子的光学特性在显微镜下呈现自己的特征颜色使得在光学显微镜和电子显微镜下衬度差别很大各种组织容易被分辨 生物标记是广泛用于临床的可视化的技术之一利用纳米粒子的小尺寸效应 美国California 的Bruchez 等经过10 年的研究[9, 10] 合成了一系列不同粒径的CdSe 等纳米粒子得到了其粒径对荧光波长(或能带宽度) 的响应规律(图2)
从图中可见CdSe InP InAs 等半导体纳米粒子的荧光峰值位置随纳米粒子粒径减小向短波方向移动并有十分明显的间隔可以用于荧光生物标记他们将不同粒径(5nm 和3nm) 的样品注入3T3 鼠纤维原细胞中然后用激光或紫外灯照射 图2 表面包覆半导体纳米晶 CdSe,
InP,
InAs 在不同尺寸时的发射光谱 (粒径对波长的不同响应)
CdSe 纳米晶尺寸2. 1nm,
2. 4nm,
3. 1nm,
3. 6nm,
4. 6 nm (从右至左)
InP 纳米晶尺寸寸3. 0nm,
3. 5nm,
4. 6 nm (从右至左)
InAs 纳米晶尺寸2. 8nm,
3. 6nm,
4. 6nm,
6. 0 nm.
Fig.
2.
(A)
Size- and material-dependent emission spectra of several surfactant-coated semiconductor nanocrystals in a variety of
sizes.
The blue series represents different sizes of CdSe nanocrystals with diameters of 2. 1,
2. 4,
3. 1,
3. 6,
and 4. 6 nm (from right to left) .
The green series is of InP nanocrystals with diameters of 3. 0,
3. 5,
and 4. 6 nm.
The red series is of InAs nanocrystalswith diameters of 2. 8,
3. 6,
4. 6,
and 6. 0 nm.
波长/nm 归一化荧光 InAs InP CdSe 观察到两种不同的颜色即红色和绿色从荧光分析表明发绿光的5nm 颗粒位于纤维中而发红光的3nm 粒子位于细胞核中他们认为该半导体纳米粒子作为荧光生物标记将优于染料 在诊断和显影方面具有更广泛的应用前景 3 纳米技术改进生物传感器 所有疾病过程如细胞的癌前病变都伴随着被感染的细胞的化学变化而这些亚细胞和分子水平的变化一般早于细胞形态学方面的变化和肌体症状的出现能够反映这种变化的技术在原理上都可以作为一种疾病的早期诊断工具因此可以感知这种变化的生物传感器在癌变早期诊断中有可现应用前景生物传感器是基于生物分子如酶抗体等的专一性和灵敏性与特定离子(Fe2+Ca2+ Na+ K+ Pb2+) 或有机分子(尿素葡萄糖氨基酸甚至某些蛋白质) 相互作用[12] 利用传统的电子器件进行信号检测和传输纳米技术的引入能明显提高生物传感器的效用 葡萄糖氧化酶(GOD) 生物传感器是一种基于氧化还原的酶其薄膜可以测定血糖因此可以 做生物传感器这对糖尿病占5 以上的中国人很有实用意义孟宪伟等[13]把纳米微粒引人到葡 萄糖酶电极中进行葡萄糖氧化酶(GOD) 的固定化研究结果表明纳米粒子的加入可以显著提高 GOD 酶电极响应灵敏度和使用寿命即明显地提高葡萄糖生物传感器的响应电流和稳定性而 且颗粒愈细效果愈明显不仅如此纳米颗粒的吸附场还能引起颗粒的整齐排列这种吸附定向 作用不单对GOD 有作用而且对一切受构型影响的反应也有影响而这在生物体系中极为重 要例如将纳米颗粒放到一些受分子构型变化影响的光致变色的体系中如螺吡喃视黄醛 细菌视紫红质中能提高其稳定性和光电流SiO2 与金的纳米微粒在某些生物体系中能产生明显的生物效应[14] 有待进一步利用例如金纳米粒子能提高视醛薄膜的光电流及其稳定性[15] 能延长细菌视紫红质M 态的寿命CeO2 纳米晶对细菌视紫红质-聚乙烯醇(bR-PVA) 薄膜进行化学修饰发现纳米晶可延长bR 光循环中的重要中间态M 态的寿命的且晶粒尺寸越小对M 态寿命的影响越大SiO2 与金纳米粒子能提高葡萄糖氧化酶的生物活性及稳定性[16] 它们在制备仿生信息与识别薄膜等类型的纳米生物传感器中具有重要作用二氧化硅和金或铂组成的复合纳米颗粒可以大幅度地提高葡萄糖生物传感器的电流响应和单独一种纳米颗粒相比更易于形成连续势场降低电子在电极和固定化酶间的迁移阻力提高电子迁移率有效地加速了酶的再生过程 4 生物芯片 与微加工技术朝纳米尺度发展一样某些种类的生物芯片的研究也正在向纳米量级发展研 究人员发现一些天然分子的生物自组装能力完全可以用于制作纳米器件例如用胶原质做导线抗体做夹子DNA 做存储器膜蛋白做泵等等虽然目前尚无成功的纳米芯片出现人们利用 分子的自组装特性制作了一些结构如直径为0. 5m 长30m 的脂质管直径0. 7m 的圆形多 肽纳米管和显微分子齿轮等这些利用分子来设计和装配类似仪器零件的研究为纳米芯片的开发打下了良好的基础 生物芯片技术另外一个重要并具有应用价值的发展方向是为新药的开发提供高通量乃至超高通量筛选的技术平台 [17, 19]在生物芯片的下列领域纳米技术也充满希望
(1)
进一步减小测试尺度增加检测容量在每个实验中允许研究更多基因 (2)
提高其灵敏度 (3)
探索这类系统在临床甚至作为体内实时传感器等方面的应用 5
纳米生物医药学 从原理上来讲药物颗粒的尺寸可由微米减小至纳米甚至更小尺寸由于纳米粒子和生命细胞的尺寸相近将有利于药物溶解于体内环境增加其稳定性发挥药效纳米和药物的相关结 合点如下[20]生物计算机的主要原材料之一是生物工程技术产生的蛋白质分子,
并以此作为生物蕊片。
在这种蕊片中,
信息以波的形式传播,
其运算速度要比当今最新一代计算机快10 倍至几万倍,
能量消耗仅相当于普通计算机的10 亿分之一,
存储信息的空间仅占百亿分之一。由于蛋白质分子能够自我组合,
再生新的微型电路,
使得生物计算机具有生物体的一些特点科学家们预言,
实用的生物分子计算机将在今后的几年内面世,
21 世纪将是生物分子和量子计算机的时代,
对未来的世界将产生重大的影响。制造这类计算机离不开分子纳米技术。
纳米技术在超导材料制备和药物合成及制剂领域可发挥重要作用。
过去十年里,
几个研究和开发小组从氨基酸基团出发已制成了新型的蛋白质,
并使它们折叠成新的形状。
这种所谓的De novo( 从头)
蛋白质设计对于氨基酸的线性链如何形成三维分子给予更深的理解。
它也能使所设计的蛋白质特别适合于药物或工业需要。
具有纳米结构的催化剂性能十分优越,
用声化学合成法制备的铁-钴基催化剂具有很好的脱氢催化活性。
将纳米技术与微波、 超声波催化技术相结合[ 21] ,
可望制备出性能独特的新物质。
纳米生物技术还可以利用菌类生产所需的生物制品。
纳米技术还可用于超导等材料的制备。
模板合成微细管中的酶固定技术[ 22] :
最近已表明覆盖细管倒转术可用具有酶生物感应的酶装载。配合使用电化学和化学模板合成法,
首先在多脂膜板表面喷一层厚的金,
多吡咯栓也沉淀在孔内。
接着多吡咯细管在栓膜孔内聚合,
电化学聚合栓成为化学聚合的盖,
然后被膜通过其控制膜真空过滤溶解酶装载要求酶。溶解分子可通过多吡咯栓,
而...
浅谈纳米技术在体育领域中的应用及思考:纳米领域院士
纳米技术在通信领域的应用 科学的发展速度， 快得让人有些匪夷所思。
就中国来讲， 在 49年新中国成立前，中国一直都处于或大或小的战争中。
然而战争，就双方的武器装备， 其悬殊之大， 真让人望而胆怯。
在敌人的飞机大炮前， 中国人有的只是大刀和步枪。
新中国成立后毛主席的一句话更说明了 当时落后的情景，“现在我们能造什么？ 一辆汽车、 一架飞机、 一辆坦克？ 一辆拖拉机都不能造” 。
再回首， 那也是往事幕幕。
但是， 时隔不久， 现在的中国， 不说汽车、 拖拉机，不说飞机、 坦克、 大炮， 就连眼睛看不到的物质世界都已早有所涉及。
观看遥远的星空， 研制细小的纳米材料， 还在这些领域取得了辉煌的成绩。
就纳米技术，纳米材料来说。
中国已在该领域投入了相当的资源，有些项目 已走到了世界的前列。
纳米，其英文名是 Nanometer,它是一个长度单位，1nm=10^-9m.约相当于 45 个原子串起来那么长， 常被用于表示光的波长。
纳米计算机能够把建立在大量信息处理基础上的超高分辨合成孔径雷达， 放到卫星上进行高精度的对地侦察， 对合成孔径雷达来说， 要获取高分辨率图像的关键是数字信息处理技术。
由于合成孔径雷达的数据率非常高， 而成像处理过程又相当复杂， 其数据如果要求实时计算出图像， 就要求运算速度非常高。
这应用硅集成电路是达不到的， 只能用纳米计算机来实现。
应用纳米电子
学还可以提高光探测器、 传感器和激光器的性能。
利用纳米电子学与纳米机械相结合，可以制成微机系统和微型机器人。
日 本已经研制成直径仅为 1—2mm 的静电发动机和米粒大小的汽车。
德国已研制成功一架肉眼几乎看不见的直升飞机。由于纳米技术是一门涉及电子、 物理、 化学、 生物、 医学、 材料和机械等学科的高精尖技术， 但目 前还不是很成熟。
到 2015 年能制成单电子晶体管集成电路， 从而促使单量子计算机、 量子波计算机及单量子通信机和量子波通信的实现。
我们知道， 世间物质按照导电情况分为导电体和非导电体（ 绝缘体）
两大类。
纳米技术能使物质的导电状态发生质的飞跃。
例如导电性能良好的铜在纳米级就不导电了，而原本属绝缘体的二氧化碳在纳米级却摇身一变成为导电体。
这使设计与制造通信设备将出现前所未有的新情况。
通信设备中不乏陶瓷材料。
用纳米陶瓷粉制成的陶瓷具有相当大的塑性， 可使容易破碎的陶瓷坚如钢铁。
以纳米技术为依托， 可以开发比现有钢铁强度高十几倍而比重却大大降低，重量至少可减少到原有的十分之一，同时又可以像橡胶那样富有弹性的金属材料。
那时， 通信设备将变得非常轻巧。
“小而精”是未来科技发展的必然趋势， 而小尺寸多用途、 高集成度以及高比表面积正是纳米技术区别于其他技术的一个显著特征。
人造通信卫星是个庞然大物， 重达几吨乃至十几吨， 无论制造、 运输、 发射都会带来许多麻烦， 价格也很昂贵。
用纳米材料
制成的“纳米卫星”比麻雀略大，重量还不到 100g，运输发射容易，一枚小型火箭一次就可以发射数百颗。
如果在太阳同步轨道上等间隔地布置 648 颗“纳米通信卫星” ，就可保证任何人在任何时刻、任何地方与任何人进行通信， 使“全球通、 通全球”成为现实。
此外，“纳米卫星”制造成本也很便宜，无疑是解决卫星袖珍化的重要手段。
利用纳米材料制造的形如蚊子的微型反辐射导弹打入敌人营垒， 其威力足可摧毁敌自动化指挥系统。
应用纳米技术制造的机器人──“蚂蚁士兵” ， 只要有声音就工作。
将它潜伏在敌指挥所内， 就可将敌方情报通过随身携带的探测器源源不断地传回， 这对提高信息作战效能无疑会产生重要影响。
新一代纳米机器人将随身携带纳米计算机自如地进行人机实时对话，能在 1 秒钟内完成数十亿次操作， 将使作战方式和人类的工作、 生活产生由量而质的巨大变革。
科学家们设想， 如果将纳米机器人潜入到通信设施内部， 就可像侦察兵那样将通信设施的“健康”状况查看得清清楚楚， 相当于进行了一次全面的体检。
这样就可及早发现通信障碍， 防患于未来。
它还像清道夫那样， 清洗通信设施中的“垃圾” ，使其处于良好的工作状态。
科学家预言， 在未来战场上， 会出现只有米粒大小、 可自由升降和飞行的袖珍式通信侦察机、 电子干扰机等信息化兵器。
届时， 将会呈现“小鱼吃大鱼”的军事奇观。在纳米科技的支持下，“个人数字助理” （ 掌上电脑）
全部退役， 超微型的存储、 显示和运算器件将登台亮相， 偌大的巨型计算机可装入口袋，“口袋电脑”将一统天下，“随身算” （ 移动计算）
成为普遍
实现。
在设计与制造通信设备时， 要用到集成电路， 而集成电路里又有许多晶体管元件。
自从人类发明第一只晶体管以来， 其尺寸平均不到一年半时间就要缩小两倍。
如今， 宽度仅为 30 纳米的晶体管已经问世。
这一突破预示着在未来 5 至 10 年内能生产出集成有 4 亿个晶体管、 运行速度为每秒 100 亿次、 工作电压在 1伏以下的新型电脑芯片。
而目 前世界上芯片最快的运行速度是每秒 15 亿次， 最多只能集成 4200 万个晶体管。
随着晶体管的个头日 趋缩小， 它在集成电路板上“落户”时， 靠什么与其他元器件发生联系， 一直是科学家孜孜以求的问题。
如今这一技术难题已经被我国科学家攻克。
我国自行研制成功的“纳米电缆” （ 只有头发丝的五万分之一）
为解决这一技术提供了有效途径。
在纳米电缆中电子的传输状况不同于一般导体， 它传输速度快， 能量损耗小， 大有取代光缆之势。“纳米电缆”具有自动检测报警功能。
遇到火情或潮气、 积水浸入能自动发出警报信号， 用它传送信息可将通信隐患消灭在萌芽状态。
纳米技术能提高通信设备的抗菌能力。
通信设备中人手容易接触的部位， 使用了经纳米化处理的材料， 可有效地抑制细菌的生长， 从而有利于使用者的健康。
在制造衣服的材料中加入少量的金属纳米微粒，成为新颖别致的“纳米服装”时， 就具有抗电磁辐射和抗静电感应的功能， 因此很适合于经常与电脑打交道的通信人员穿着。
用亚微观级的碳
纳米材料缝制而成的服装， 可防止弹片袭击。
这种防弹衣穿在通信兵身上， 无疑能增强战场生存能力。
在新的世纪里，纳米科学技术将和信息科学技术等领域一起成为科学技术发展的主流。
它们的蓬勃发展， 将使人类通信变得更加方便简捷和绚丽多彩。
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