什么是納米？

納米是一個(gè)長(zhǎng)度單位，符號(hào)為nm，是nanometer 的縮寫(xiě)。米作為國(guó)際單位制基本長(zhǎng)度單位，符號(hào)為 m，是meter的縮寫(xiě)，1nm=10-9m。 在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用到尺子，一般學(xué)生用直尺或者三角板的最小刻度為毫米，符號(hào)為mm，是millimeter 的縮寫(xiě)，1nm=10-6mm，更直觀的表達(dá)就是 1nm=0.000 001mm。 

用類(lèi)比來(lái)感知納米長(zhǎng)度

那么1nm到底有多長(zhǎng)?用書(shū)本中常見(jiàn)的1nm=10-9m 和1nm=10-6mm這種表述方式還是不夠形象，因?yàn)樗×恕，F(xiàn)在我們換一種方式理解納 米的大小，1nm=10-6mm，即1mm=106nm，即1mm 是1nm的106倍。 

如今學(xué)校的標(biāo)準(zhǔn)操場(chǎng)的跑道，一圈是 400m，如果我們將 1nm 類(lèi)比 為上式中的 1mm，那么 1mm 就是 2.5 圈操場(chǎng)的長(zhǎng)度。進(jìn)而，我們可以 想象出 1nm 到底有多長(zhǎng)，即如果將繞 400m 操場(chǎng)走 2.5 圈這個(gè)距離類(lèi)比 為 1mm 的話，1nm 就是你手中尺子上 1mm 的大小。 

用科學(xué)儀器來(lái)觀測(cè)納米長(zhǎng)度 

以上我們已經(jīng)用簡(jiǎn)單的類(lèi)比來(lái)感知了納米尺度的大小，那么研究工作 者是怎樣更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赜每茖W(xué)儀器的方法來(lái)表征一種東西是納米尺度呢?現(xiàn)在人們可以用多種檢測(cè)手段獲得物體微觀納米尺度。這里我們來(lái)闡述兩種方法:第一種是通過(guò)透射電子顯微鏡來(lái)觀察納米尺度;第二種是通過(guò)原子力 顯微鏡來(lái)感知納米尺度，再展現(xiàn)在人們的眼前。 

在研究工作中，透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope， TEM)之所以能夠讓人們觀察到材料的納米尺寸大小，是因?yàn)槠浞糯蟊?數(shù)可達(dá)幾十萬(wàn)倍，好的 TEM 放大倍數(shù)可以達(dá)到近百萬(wàn)倍。這里我們需要 了解人肉眼的分辨率，即人能夠分辨出兩個(gè)黑點(diǎn)的最小距離。人肉眼觀察物體距離為25cm時(shí)，正常肉眼的分辨率為0.06mm~0.12mm，平均分辨率為0.09mm，約為0.1mm。當(dāng)我們把納米級(jí)別的物體放大到我 們?nèi)庋勰軌蛴^察的地步，我們就可以從科學(xué)的角度上說(shuō)我們看到了所觀察 物體的納米尺度上的微觀形貌。

比如一個(gè)10nm長(zhǎng)的物體，我們將其放大20 萬(wàn)倍，20萬(wàn)倍是TEM能輕松辦到的事情，該物體放大后就成了2000000nm，換算成毫米就是2mm。10nm 是我們?nèi)庋蹮o(wú)法感知的， 但是經(jīng)過(guò)TEM20萬(wàn)倍的放大之后成了2mm，此時(shí)我們能夠感知其大小了。而我們的光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)一般是幾百倍，最大能達(dá)到上千倍，比如光學(xué)顯微鏡放大1000倍，那么10nm 的物體放大1000倍后為10000nm，即0.01mm，前面已經(jīng)表述了人的肉眼分辨率為0.1mm， 顯然光學(xué)顯微鏡無(wú)法達(dá)到要求，所以在觀察納米微觀尺度的時(shí)候，人們采用TEM 而不是光學(xué)顯微鏡。 

人閉上眼睛通過(guò)手來(lái)觸摸物體，可以感知物體的輪廓。同樣原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)也是通過(guò)觸摸的方式來(lái)感知物 體的表面，它靠一個(gè)懸臂，懸臂的一端固定，懸臂的另一端有探針，其基本工作原理就是靠探針在物體表面移動(dòng)，遇到高低起伏，探針與物體表面 的相互作用力會(huì)有所變化，進(jìn)而造成懸臂彎曲，懸臂的彎曲程度轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，光信號(hào)再轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電腦端輸出圖像。簡(jiǎn)而言之就 是在物體表面上，當(dāng)探針上的原子與物體表面的原子發(fā)生相互作用力時(shí)， 每一個(gè)點(diǎn)都有一個(gè)信息輸出，整個(gè)表面上的信息輸出轉(zhuǎn)化為最終的表面形貌信息。由于其分辨率也是納米級(jí)別的，為此人們可以用原子力顯微鏡來(lái) 觀察材料表面的微觀納米尺度。