纳米物理学的诞生

纳米结构指尺度为纳米数量级的超细微粒，它们属于原子与一般物质的中间领域的物质。由于它们的尺度与电子的德布罗意波长数量级相差不多，因而具有许多异常的特性。对纳米微粒及纳米固体的研究，开辟了人类认识世界的新层次。早在1959年，美国著名物理学家费因曼（Feynman，Richard Philips 1918～）在加州理工学院对美国物理学会的一次演讲时，曾卓有见地地预言：“如果有一天能按人的意志安排一个个原子和分子，将会有什么奇迹？……我毫不怀疑，当在很小的尺度上控制物体的结构时，我们就能使物体具有极端丰富多彩的性质。”研究远古陨石结构发现，它们是由原子构成的纳米团簇（cluster）在引力下凝集而成。
     有人估计，这种纳米结构材料始于宇宙大爆炸。从海贝壳到人体等生物系统中，也能找到许多天然的纳米结构，但是，人类有控制地制造纳米结构却非易事。60 年代，东京大学的久保亮五（R. Kubo）曾发表一篇关于量子约束理论的论文①。这篇论文中谈到了超细微粒粒子的独特性质，但在当时并未引起人们的注意。在 70年代，麻省理工学院的德雷克斯勒提出一个用模拟细胞生物分子的分子装置，制造超细微粒的设想，并把它命名为纳米技术。此后，他与斯坦福大学联合成立了纳米技术（NST）研究组。真正对纳米物理展开系统研究始于90年代初。1982 年，本尼格（G.Binnig）和罗若尔（H. Rohrer）发明了扫描隧道显微镜（STM），它以高分辨率向人们展现了一个可见的原子、分子世界。
     到了80年代末，扫描隧道显微镜已经由一个助视仪器发展为费因曼所设想的排布原子的工具。90年代初，纳米物理学已经作为独立的学科研究领域正式诞生。1990年7月，在美国巴尔的摩召开了第一届国际 NST 会议。此时，两种专业国际刊物《Nonotechnology》与《Nonobiology》 已经或即将出版；日本与英国等少数科技先进国家制定了发展纳米技术的国家科学规划；美国自然科学基金会将纳米技术作为优先发展项目；冠以纳米（Nano）的新名词和新概念，如纳米电子学、纳米材料、纳米加工和纳米生物学等，正式在各种科技书籍与文献中出现。这一切都表明，纳米物理学已经作为一门正式的独立学科领域，步入了物理学的殿堂，它的诞生与发展，不仅对物理学，同样对整个自然科学与技术产生着重大的影响①。