结构尺度影响大

在之前的章节中，这些结构看似面貌不同，其实都有一个共同点，就是它们的性质都出自纳米结构，调整这个尺度的结构就会改变它们的性质。人类操控纳米世界已经有数千年历史，只不过之前靠的是化学反应或炉床冶炼之类的间接方式。铁匠打铁其实是在改变铁内结晶的形状，让纳米尺度的位错“成核”，亦即让晶体内的原子以音速跳到另一个晶体。我们的肉眼当然看不见这么微小的变化。在人的尺度上，我们只会看见铁改变了形状。这就是为什么我们过去觉得金属是“铁板一块”，因为我们直到这些年才掌握了结晶内部的复杂机制。

纳米科技之所以在最近蔚为风潮，是因为我们现在有了显微镜等工具，能直接在纳米尺度进行操控，创造大量的纳米结构。我们现在能做出搜集光转化成电来储存的纳米结构，以做出发光源，甚至做出能感受气味的纳米粒子。纳米科技似乎拥有无限可能，但更有趣的是，许多纳米结构都能自我合成，也就是这些材料能自行生成。听起来很诡异，但完全符合已知的物理定律。汽车马达和纳米马达的差别在于，纳米世界的主要作用力为静电力和表面张力，纳米尺度下的重力非常微弱，而前述两种作用力却特别强。但对车子而言，最强的作用力是地球的重力，重力会让车子肢解。因此我们可以设计纳米机械，让它能利用静电力和表面张力自动合成与自行修复。细胞内部本来就有这套分子机制，所以才会自行生成，但在人的尺度上就需要力气和强力胶了。

纳米结构太小了，人类看不见也摸不着。为了让材料能和人互动，就必须组合纳米结构，让它变大十到一百倍，聚合成显微镜下可见的结构。不过，即使变大到微观尺度，肉眼依然看不见。硅芯片是20世纪最伟大的科技突破之一，它就属于微观尺度。硅芯片由硅结晶和电导体聚积而成，是电子世界的动力火车。我们身边的电子设备包含了数十亿个硅芯片，它们能播放音乐、拍摄度假相片和洗衣服。它们是人造的大脑神经元，尺寸相当于人体的细胞核。怪的是它们没有会动的部位，完全靠本身的电磁性质来控制信息流。

生物细胞、铁结晶、纸的纤维素纤维和混凝土原纤维也属于微观尺度。这个尺度中还包括一个伟大的人造结构，就是巧克力的微观结构。可可脂结晶有六种结晶构造，熔点各不相同，使得巧克力拥有非常特殊的口感。糖的结晶和包含巧克力香味分子的可可粉也属于这个尺度。改变巧克力的微观结构就能改变巧克力的味道与口感，而这正是巧克力师傅的本领所在。

材料科学家正开始设计可以控光的微观结构。这类人造“超材料”具有可变的折射率，可以把光曲折成任意角度。这项技术催生了第一代的隐形斗篷，只要围住某个物体，它就会弯折射向物体的光线，让人无论从任何角度看都会觉得那个物体消失了。