诺贝尔物理学奖获得者理查德 · 费因曼在1959年发表了一次传奇式的演讲，他认为物理学的定律并不限制人类操纵单个原子和分子的能力，并描述了对未来的憧憬，即利用一项自下而上而不是自上而下的方法来构筑物质。我们用不着削木头、熔制金属、制造塑料或者通过用硅蚀刻越来越细的电路来制造最新的电脑芯片，而是可以把原子放在我们恰恰想放到的地方，就像一个马铃薯知道如何从周围的泥土、水和空气中把原子加以安排来创造自身一样。这一憧憬现在就要实现了。
科学家们现在已开发出足够灵敏的工具，“来看到我们正在干什么并且在原子水平上进行操作”。毫不夸张地讲，科学家们拥有了用来把玩大自然自己构件的眼睛、胳膊、手和手指。利用这一新获得的知识，科学家们开始认识不同分子如何粘合在一起，细胞如何活动。正是这种认识，将使得医生和保健专业人员能够在分子水平上与疾病作斗争。
因此，虽然我们对由纳米机器人来建造我们的消费用品、清扫人们动脉血管中的垃圾和完成其他任务的奇妙景象，既心旷神怡，却又感到仍然遥远，但是我们依然有充分理由相信，纳米技术的时代将比许多怀疑论者所认为的更快地到来。
工 具
世界上第一台显微镜的发明与人眼相比是一千倍的改进，比较新显微镜与第一台相比又强大一千倍，就是说比人眼要强一百万倍。这些新显微镜正在使科学家、学生和研究人员得以在最细小的水平上观察物质。
更加复杂的工具，譬如“隧道扫描显微镜”（SPM）于1981年由IBM公司发明，它现在所提供的手段可以更加容易和准确地移动显微镜下的物质。这使技术人员能够通过一个超级尖端来施加压力，从而移动原子。
“原子力显微镜”也由IBM公司开发，它探测表面，能够生成单个原子的表面状态图像，科学家们因而可以获得有关物质如何运动和在原子及分子水平上相互作用的新知识。这意味着现在能够把不同的分子彼此连接起来——这些分子在自然状态下本来永远也不能相结合。其结果将是创造全新的物质，譬如一种比钢硬一百倍而重量却只有其1/6的物质。
同样，研究人员正在利用光学镜镊子来研究单个分子的运动，运用“纳米镊子”来抓住和拉动分子。生物结构破天荒地在人类细胞水平上被修改。这对于人类健康和保健产业所具有的涵义是惊人的：如果研究人员能够认识疱疹病毒如何侵入健康的细胞，则解决造成麻烦的病毒问题的方法就成为可能。
“纳米操纵器”是由北卡罗来纳大学的科学家们开发的，现在由一家称为第三技术的公司生产和推销。它使研究人员不仅能在三维水平上看到原子和分子，而且可以通过电脑来移动、推进和探测原子与分子。这一进展能使人们进一步认识物质的强度，如塑料如何熔化、DNA如何产生作用，以及血球在一个白血病患者和一个健康人之间有何种不同。
这仅仅是冰山一角。在这一知识武装下，科学家们有朝一日将能够制造重量为目前的1/5的波音747喷气式飞机，或者设计能在你感到燥热时冷却、感到冷的时候供暖的纤维，或者开发出在癌细胞造成伤害之前察觉并杀死它们的药物。
“物理蒸汽合成”（PVS）以及必要的反应堆和反应室，是帮助推进纳米技术发展的又一工具。PVS过程将物质加热到很高温度，使其蒸发。这些粒子随后被冷却到不同温度并利用各种气体达到不同压力，以创造独特的纳米粒子。
“分子束取向附生”和“有机金属蒸汽取向附生”则是另外两项可能导致新的和功能强大得多的产品的进展。这些工艺所指的是以原子的精确度，在另外一种物质的表面上均匀和准确地分层堆积物质。产品依据正在被堆积的物质的原子结构而定，具有得到增强的保温、结构或光学特性。无摩擦轴承、防刮擦眼镜、汽车油漆、作用发挥更好的药物以及功率更大的光导纤维电缆，这些仅仅是上述进展所实现的少数开发成果。
“超分子化学”也正在为我们增进对分子如何自我组装的认识带来惊人的进展。化学家们正在了解如何设计以具体方式相互连接分子，以制造一个较大的系统或产品。
合乎逻辑的是，如果自然界已经琢磨出如何安排煤炭中的原子以制造钻石，那么我们也应当能够这样做。我们应当不仅能够在钻石方面，而且能够在骨骼、骨髓甚至人的心脏方面也这样做。这就是超分子化学的潜力。
其他因素
虽然从煤炭到钻石的转变还有一段路要走（据一些专家说起码需要25年），但是进展几乎每天都在发生，从而使这种发展更加接近现实。在许多方面，科学家们如同孩子一般，刚刚明白了积木是什么，却同时又正在学会娴熟的手工，以便把积木摆好。
下面是推动纳米技术的其他10个因素：
1.来自可以调整规模的生产的推力
不久前，只有为数有限的化学家和公司能够生产纳米规格的材料，而且是以一种有限、杂乱的或成本高昂的方式。例如90年代中期，“纳米位相”公司生产1克纳米粒子就花费1000美元。今天，同一产品毫不夸张地讲，造价只有几美元，而且已应用于从除臭的爽足粉到汽车和海军舰艇的各个方面。
1996年诺贝尔化学奖获得者、碳纳米技术公司创建人理查德 · 斯莫利曾经制造了数量很有限的碳纳米管，而且仅仅用于高度专门化的学术或政府研究。今天，借助于1500万美元的风险资本，该公司即将批量生产和销售碳纳米管。
对于上述两家公司来说，产品的成本将继续下降，产量和质量将不断提高。随着这些材料的价格越来越低，对复杂的或者新奇的问题的工程学解决方案日益容易获得。例如人们曾经认为，利用专门化的纳米粒子来取代钯（用于汽车催化式排气净化的又一种造价昂贵的材料）过于铺张。但今天，比较廉价的材料使这成为可能，而且明天，工商企业要想保持竞争力，这将是必要的。
2.来自公共资金的推力
把纳米技术推向市场的第二个因素是公共资金。1999年克林顿总统宣布制订“国家纳米技术计划”，提供了4.22亿美元。2001年布什总统接着制订了一项4.87亿美元的用于发展纳米技术的计划。世界各国政府——日本、中国、以色列、澳大利亚、韩国、英国、加拿大和俄罗斯——每年也投入若干资金进行纳米技术基础研究与发展。
这一数字只会继续攀升，尤其是在9 · 11事件之后，纳米技术在加强国家安全和打击恐怖主义方面大有作为。
除了帮助开发新的复杂材料（用于喷气式飞机和轮船）外，纳米技术预计将在开发能够扫描像阿富汗这样的边远国度、以搜寻恐怖分子的十分敏感的纳米传感器方面扮演着非常重要的角色。纳米传感器还可能有助于察觉化学和生物药剂，从而使机场、邮局和其他公共场所更加安全。新奇的纳米粒子很可能将在与生物恐怖活动的斗争中起到重要作用。实际上，一些纳米粒子可能已经使部分化学药剂（例如碳疽）无法为害。
3.来自研究的推力
获得巨额资助的研究是推动纳米技术发展的第三个因素。美国正在其国家实验室进行大量的研究。许多大学，包括密歇根大学、哈佛大学、麻省理工学院和佐治亚理工学院等已经拥有小型的和不断扩大的纳米科学与纳米技术中心。洛杉矶加利福尼亚大学、纽约大学、西北大学、杜克大学、康奈尔大学、伦塞勒理工学院、得克萨斯大学阿灵顿分校和华盛顿大学最近都建立了新的纳米技术研发中心。
4.相得益彰的思想交流所带来的推力
在大学、公司和政府的实验室中进行的所有这些工作都产生了一些积极的净效益，譬如创造了新品。纳米技术并不严格地与一个具体的学科相吻合。实际上它处于许多科学领域的中心，这些领域包括化学、工程学、生物学、材料科学、物理学和信息科学。
由于纳米技术研究的跨学科性质，所以本来也许会老死不相往来的科学家们现在却正在一起工作。其结果是新的开发成果的激增。例如，试图为航天飞机开发新一代材料的材料学家们正在与生物学家交谈，以了解自然系统如何操纵原子。
图为纳米材料结构图
5.企业家精神所带来的推力
第五个促成因素是，学术界和政府部门的研究人员现在获准甚至被鼓励在商业应用基础上创建衍生公司。贝赫-多尔法案允许在联邦政府机构资助下获得研究成果的研究人员分享其成果的所有权和以自己的名义提出专利申请。其结果是一种洋溢在政府实验室中的惊人的企业家精神。
政府已经把这项政策又推进了一步，允许科学家们告假三年去寻求前景看好的新技术的商业化。这不仅正在为这些技术的商业化提供便利，而且正在使联邦政府变成一个吸引力强得多的雇主。过去，许多最出色的博士虽然受到政府所进行的尖端研究的吸引，但是他们还想赚钱。今天他们则不必做出抉择，而是能够两者兼顾。
6.来自风险资本的推力
风险资本家们正在不断地寻求有前途的新技术，而纳米技术正在日益成为注意的中心。一些风险资本公司已经专门在该领域中经营，或者正在寻求创造先机。许多最有前途的公司和技术因而将很快进入市场。
7.竞争所带来的推力
导致纳米技术开发的第七个因素是竞争所产生的由来已久的和强烈的影响。许多现有的公司正在大量投资于纳米技术，因为它们认识到，假如不这样做，自己不出几年就可能消亡。朗讯、杜邦、伊士曼-柯达等公司仅仅是正在纳米技术领域中投资的公司当中的几个。
日本的主要公司之一——日立公司最近进行了重组，以利用纳米技术领域中的新的开发成果。每家公司都强烈意识到纳米技术的潜力，并正在进行大量的投资，以确保自己不会坐失良机。
8.电脑的威力所带来的推力
第八个因素是用于纳米技术研究的电脑技术的持续发展。纳米技术专家在大大改进的电脑武装下，能够运用复杂的电脑程序，设计新材料、新药物以及功率更大的电脑。这种良性循环必将推动纳米技术以越来越快的速度不断攀登新的高峰。
9.来自先进软件的推力
强有力的建模系统和计算机辅助设计方面的进展，与计算化学、计算生物学和计算材料科学相结合，也将加快纳米规格的机器与装置的设计、定性和优化。
10.来自认识加深的推力
刺激纳米技术发展的最后一个因素就是一种认识的增强，即纳米技术能够彻底改造产业。
1999年全球问题研究所对《财富》杂志所评选的1000家最大公司就新兴的纳米技术领域进行意见调查。不到2%的公司经理们能够准确地定义这一术语，另外只有2%的人曾经听说过纳米技术。而一旦将这一概念解释给经理们时，则80%的人同意纳米技术与其各自的行业是相关的。许多人无疑进行了补课，正在进行必要的调整和投资，以便每天不断地利用新的进展实现企业发展和盈利。这一需求反过来又进一步推动纳米技术的迅速开发。