人類史上令人嘆為觀止的極限精度製造成果有哪些？
在三體中描寫水滴時，劉慈欣提到了另一本小說中描寫的超級文明，創造了一塊人類無論怎麼測量都保持精準比例的長方體。 這讓我想到，即使人類已經開始涉足太空，但生活中很多看似簡單的小事仍然做不到。比如說印刷，普遍的技術在裁剪時有毫米級的誤差相當正常。
比如地鐵，人工駕駛的地鐵經常對不齊門，更別說對準門，不知道APM這樣的自動線如何。 所以，人類技術所能達到的精準極限目前在哪兒？範圍縮小到大眾可以接觸和使用到的領域呢？
這個必須得提一下人類有史以來最高大上的太空望遠鏡，詹姆斯韋伯啊！
詹姆斯韋伯的最核心任務是：尋找宇宙的邊界，也就是宇宙最初期大爆炸後殘留在邊緣的紅外線。
它的強大超越了之前任何一個太空望遠鏡。考慮到目前人類對可觀測宇宙半徑的認識已經達到了460億光年，那麼詹姆斯韋伯的發射極有可能極大擴展這個數據。
（https://www.jwst.nasa.gov/）
由於理論上說它任何一個部件都會輻射出紅外信號產生干擾，所以這個望遠鏡必須溫度極低以減少影響，低到接近絕對溫度（-273.15攝氏度）的零下220度。
同時為了最大限度的收集紅外信息，就需要超高反射率和超大的「鏡子」，還需要盡量迴避宇宙中干擾的熱源，比如地球和太陽。也要迴避地球附近的宇宙塵埃。
最後，詹姆斯韋伯的設計位置是處於日地引力平衡的拉格朗日2點，距離地球150萬公里，躲在地球背後，這個引力平衡點軌道穩定幾乎不需要額外控制，也遠離熱源。
要知道地球到月球才38萬公里。
但這也意味著任務必須一次成功，不存在修理的可能性，像哈勃那種本來不能用慢慢修好的可能性是不存在的。
而且，它還有兩大絕活，
1。超級精密的鏡子
這是人類、哈勃望遠鏡的主鏡和詹姆斯韋伯主鏡的大小對比。
由於詹姆斯韋伯鏡面設計要求是6.5米口徑，而這個大小超過了火箭發射的尺寸限制，所以選擇方案是加工成18面一模一樣的六邊形，摺疊起來再展開。
普通鏡面材料根本不行，因為溫度變化導致變形，更何況零下220度。而且在反射電磁波的時候材料都會吸收掉一些能量（例如黑衣服白衣服區別），必須用抗彎剛度高、熱穩定性好、熱導率高、密度低的材料。
最後選擇了鹼土金屬鈹，這是軍工行業極為重要的金屬，是洲際導彈的導航設備等核心原料。
鏡面的加工精度要求是：拋光誤差不超過10納米，每塊鏡片還能隨意調整角度，調整精度不超過10納米！！！
10納米大概相當於幾十個鈹原子擺在一起的寬度。。。
2。遮陽板
儘管已經遠離熱源，但還要儘力遮住可能的外界能量，比如地球輻射。然後詹姆斯韋伯就要打著這麼一把五層的「遮陽傘」。
在測試中，這把傘從正面到背面，可以將溫度降低300攝氏度以上。。
它完全展開時長寬佔地大小有300平米左右，但即便這麼大，每層的厚度其實才25微米或50微米（第一層），這已經包括了鍍的硅膜和鋁膜。
要知道，人的頭髮寬度還有80-100微米呢，而考慮到這麼薄的一層要做到這麼大，真是不可思議了。這恐怕也是人類歷史上最牛的一個遮陽板了。
但你別忘了，無論是鏡子還是遮陽板，都是需要先陀在一起塞進火箭里，然後進入太空後才慢慢展開的。也就是說經歷了劇烈的火箭發射和非常大的溫度變化後，它們要在太空中實現剛才我說到的10納米和25微米精度，這就非常難了。
也正因如此，詹姆斯韋伯望遠鏡極其燒錢，目前預算已經逼近100億美元了，是僅次於太空梭、國際空間站、阿波羅登月和GPS衛星導航系統的人類第五大航天項目。
考慮到詹姆斯韋伯僅此一個航天器，也不像其他幾個項目維持這麼多年，那這玩意兒真是燒錢啊。
在經歷了7年延期後，目前終於調試完畢，計劃於2018年發射，希望一切順利！
再跟大家分享一個我本人科研涉及到的一顆衛星，不可思議的航天黑科技，
太空精釀：你現實中見過科技含量最高的東西是什麼？
前面說的都是現代工業、電子業的。
來個本人見過的最精密的純手工業的。。
1980年冬天在秦始皇陵西側出土，
貌似到現在為止都是我國考古史上發現的體型最大、結構最複雜、系駕關係最完整的一組典型的古代單轅雙輪車
看看秦始皇當年玩的模型有多精密
一號車
整套重1061公斤，每件馬個體重230公斤，配件就達到了3064個。
（差不多頂得上老式汽車的零件數了）
二號車
總重量為1241公斤，由大小
具體來看看細節。。
馬頭上的鏈子，這個叫做勒，俗稱馬籠頭，套在馬頭上，是控制馬匹的主要部件。
通常是用皮革做的，但是這裡是用黃金和白銀焊接而成的。
中間的焊點非常小，要用24倍的放大鏡才能看到。夠精密了吧。。
而且啃爹的是黃金與白銀的熔點是不同的，2000多年前，究竟是如何把兩種熔點不同的金屬焊接成一條鏈子，至今仍然是個謎。
馬頭上穗形瓔珞，叫做纛。皇帝車輿的標誌。
看這些絲。。。
非常細，只有0.1毫米，跟頭髮絲差不多
關鍵這不是什麼蠶絲、頭髮絲，而是青銅絲！！！
世界上最早的青銅冷拔絲技術
（聽起來怎麼跟拔絲香蕉差不多）
再來看看二號車的這個篷蓋
2.3平方米，並且相當均勻，最薄的地方只有1毫米，最厚的也不過4毫米
出土時碎成了199塊，在拼接的時候發現：
整個蓋子既沒有焊接也沒有鍛打的痕迹
這意味著什麼？？
也就是說：它是一次鑄造而成的
就算是現在。。。
一次鑄出厚度只有0.1～0.4厘米，2.3平方的，還要呈穹窿形的銅件
幾乎也是一件非常難做到的事情。
最牛的還有一號車的這把傘柄
創下了4個世界第一
全世界最早的子母扣。世界上第一個插銷。世界上最早的雙荷葉
這些不夠精密就不放圖了。。
關鍵是這個用來撐起這把銅傘的
世界上的第一個齒輪。每個齒之間的誤差不超過0.1毫米。
（尼瑪，精密車床車出來的吧！！！！）
據說銅車上方壺的銅鏈也很精細，是用很細的銅絲彎曲組成的雙曲鏈環，直徑只有0.5～1毫米的環形銅絲對接釺焊成的。焊接點小得根本無法用肉眼看出，只有在顯微鏡下才可以觀察到。
（沒找到圖）
貌似還有許多。。。
雖然跟現代的技術比，那簡直就是切菜。
但是想一下那個通訊基本靠吼，交通基本靠走的年代，手工藝居然能達到這種精度，當時看到，還是讓我挺嘆為觀止的。。。
說到精度，就不得不提在材料學中最重要的一個方面：表徵。
要想研究一種材料性能，握在手裡把玩是遠遠不夠的，就算你拿出放大鏡離近了看，也只能看到表面的一些坑坑窪窪，而為了知曉一種材料的顯微結構，科學家至少要下到微米級（放大千倍），如果要獲得更深入的信息，甚至要下到納米級（放大萬倍）。如今，材料表徵已經可以進行到原子級別的研究，那就是原子探針（atom probe）技術，可以算是材料表徵領域王冠上最閃亮的那顆鑽石。而隨著表徵尺度的下降，試樣製備的難度卻是指數級地上升。這對試樣製備技術以及設備的精度提出極高的要求。
就拿廣泛應用於各種機械組件的馬氏體鋼來舉例，要研究馬氏體長什麼樣子，最基本的當然是放到光學顯微鏡下看看啦。光鏡（OM）長相非常樸實，我想大部分人在高中階段就有接觸：
但是試樣製備卻要經歷一些坎坷，首先得用砂紙把試樣表面打磨平整，消除劃痕，然後再用拋光布把打磨後的試樣拋得像鏡面一樣，最後還要用酸液腐蝕表面才能將顯微結構凸顯出來。但對我們學材料的來講，金相製備是最基本的啊，幾個小時的工作量而已，本科生就能解決。OM下馬氏體長這個樣子：
但是試樣製備卻要經歷一些坎坷，首先得用砂紙把試樣表面打磨平整，消除劃痕，然後再用拋光布把打磨後的試樣拋得像鏡面一樣，最後還要用酸液腐蝕表面才能將顯微結構凸顯出來。但對我們學材料的來講，金相製備是最基本的啊，幾個小時的工作量而已，本科生就能解決。OM下馬氏體長這個樣子：
但是試樣製備卻要經歷一些坎坷，首先得用砂紙把試樣表面打磨平整，消除劃痕，然後再用拋光布把打磨後的試樣拋得像鏡面一樣，最後還要用酸液腐蝕表面才能將顯微結構凸顯出來。但對我們學材料的來講，金相製備是最基本的啊，幾個小時的工作量而已，本科生就能解決。OM下馬氏體長這個樣子：
原來馬氏體鋼裡面是這樣的板條結構！畢業論文終於有著落啦~但科學家並不滿足於此，他們想看的更仔細，於是試樣被放在了掃描電子顯微鏡裡面（SEM），相比於OM，SEM就長得高大上許多了：
原來馬氏體鋼裡面是這樣的板條結構！畢業論文終於有著落啦~但科學家並不滿足於此，他們想看的更仔細，於是試樣被放在了掃描電子顯微鏡裡面（SEM），相比於OM，SEM就長得高大上許多了：
於是馬氏體在SEM下長這個樣子：
於是馬氏體在SEM下長這個樣子：
哇，已經能看到馬氏體板條內部的一些定向排列的條紋了，於是拿著照片屁顛屁顛地找導師問問能不能水一篇國內期刊的論文啊。。。
哇，已經能看到馬氏體板條內部的一些定向排列的條紋了，於是拿著照片屁顛屁顛地找導師問問能不能水一篇國內期刊的論文啊。。。
但這個尺度還遠遠不能滿足好奇的科學家們，因為根本不能說明問題啊親。於是他們搬來了一台透射電子顯微鏡（TEM），準備一探究竟：
但是TEM金屬試樣的製備是非常複雜的，首先要把試樣切成幾毫米厚的薄片，磨薄後再衝壓成直徑3mm的小圓片，然後用橡皮按住試樣在砂紙上磨啊磨，邊磨還要邊測量厚度，直到厚度達到幾百納米時才能進行離子減薄。一個試樣製備下來，可是至少一上午啊！本科生肯定是不願干啊，所以基本上要讀到碩士才能來做。TEM下終於把馬氏體看清楚了：
但是TEM金屬試樣的製備是非常複雜的，首先要把試樣切成幾毫米厚的薄片，磨薄後再衝壓成直徑3mm的小圓片，然後用橡皮按住試樣在砂紙上磨啊磨，邊磨還要邊測量厚度，直到厚度達到幾百納米時才能進行離子減薄。一個試樣製備下來，可是至少一上午啊！本科生肯定是不願干啊，所以基本上要讀到碩士才能來做。TEM下終於把馬氏體看清楚了：
原來每個板條馬氏體內部是這樣的，有位錯，有孿晶，有中脈，有碳化物析出。真棒，發一篇Scripta應該沒問題吧，離碩士畢業又近了一步！但是，科學家們不會停步於此，不看到原子他們是不會罷休的。終於說道主角原子探針層析技術（APT）了。做原子探針，可不是拿個材料扔進去就會出結果的，如果TEM試樣的製備讓一個碩士都感到頭疼的話，那APT試樣的製備就可以算是一個博士生的夢魘。APT的試樣是利用聚集離子束（FIB）技術製備的，而最終的APT試樣是一個直徑只有50nm的針尖，由於尺寸太小，肉眼根本無法看到，所以整個製備過程是在SEM中完成的。
原來每個板條馬氏體內部是這樣的，有位錯，有孿晶，有中脈，有碳化物析出。真棒，發一篇Scripta應該沒問題吧，離碩士畢業又近了一步！但是，科學家們不會停步於此，不看到原子他們是不會罷休的。終於說道主角原子探針層析技術（APT）了。做原子探針，可不是拿個材料扔進去就會出結果的，如果TEM試樣的製備讓一個碩士都感到頭疼的話，那APT試樣的製備就可以算是一個博士生的夢魘。APT的試樣是利用聚集離子束（FIB）技術製備的，而最終的APT試樣是一個直徑只有50nm的針尖，由於尺寸太小，肉眼根本無法看到，所以整個製備過程是在SEM中完成的。
如下圖所示，首先，用離子束在試樣表面切下一個薄片（a），然後在薄片中間切下一個細條（b），再把這個細條黏在事先準備好的微尖上（c），這樣，第一步就完成了。
然後，要用離子束把這個細條打磨成一根針，如下圖所示。
根據需要還可以設計不同的針頭的形狀哦：
根據需要還可以設計不同的針頭的形狀哦：
當這一切都完成以後，這個試樣製備的過程才算完成，吃過早餐來實驗室制樣，晚餐前能進行到最後一步就算是高手中的高手啦~製備好了樣品，才能能放到原子探針下測量。原子探針的工作原理可以用下圖來描述：
給昨天製備好的針尖試樣施加一個高電位，在電場力的作用下，金屬之間的鍵接被打斷，離子在電場力的加速作用下飛向探測器，而這個過程就好像試樣被蒸發了一樣。所以，像這種destructive的實驗一個試樣只能做一次，如果收集的數據不滿意，要回到昨天在SEM下用FIB切樣那一步重新來過哦~當然，科學家們也不傻，他們一般會事先準備若干個樣再來做原子探針，從中選擇出最好的數據。像原子探針這種高精度的實驗，要得到一組滿意的數據，機器一般要跑個一天一宿。當然，更耗時費力的後期的數據分析，一組數據的size就直奔十幾個G，至於分析，各位看官自行腦補。APT的實驗儀器如下圖所示：
給昨天製備好的針尖試樣施加一個高電位，在電場力的作用下，金屬之間的鍵接被打斷，離子在電場力的加速作用下飛向探測器，而這個過程就好像試樣被蒸發了一樣。所以，像這種destructive的實驗一個試樣只能做一次，如果收集的數據不滿意，要回到昨天在SEM下用FIB切樣那一步重新來過哦~當然，科學家們也不傻，他們一般會事先準備若干個樣再來做原子探針，從中選擇出最好的數據。像原子探針這種高精度的實驗，要得到一組滿意的數據，機器一般要跑個一天一宿。當然，更耗時費力的後期的數據分析，一組數據的size就直奔十幾個G，至於分析，各位看官自行腦補。APT的實驗儀器如下圖所示：
最後貼一張馬氏體的APT-3D重建圖（數字的單位為nm）：
至此，我們終於可以看到馬氏體內部每一個原子的排布方式，看到普通尺度下根本無法觀測的clusters，partition，segregation等等。終於可以拿著結果去找導師發Acta啦！
至此，我們終於可以看到馬氏體內部每一個原子的排布方式，看到普通尺度下根本無法觀測的clusters，partition，segregation等等。終於可以拿著結果去找導師發Acta啦！
反觀材料科學領域裡的研究者們，我們從本科，讀到碩士，再到博士，正如這表徵尺度的一步步前進，我們對材料的理解才能一步步加深，而實驗難度也隨之增加；要克服這些嚴峻的挑戰，需要我們具有超乎常人的好奇心和對科學探索的激情，從中獲取不斷前進的動力，來對抗時時刻刻襲來的挫敗感。
我們都經歷過想到一個idea到了實驗室發現完全做不出來；
也經歷過實驗不斷失敗挫敗之下反覆問自己當初為什麼要來讀這個學位；
也經歷過實驗數據已經收集完畢卻發現幾年前已經有人用一模一樣的方法發了一篇paper；
更經歷過實驗結果如shit一樣完全不知道該怎麼闡述。
然而，那些高級期刊上讓我們嘖嘖稱奇的實驗結果背後，哪一個不是經歷了同樣的辛酸和汗水？真正讀到了博士，了解、體會了這一切，才真正知道了科研的不易和科研工作者的偉大。
但是，你一定要問我當初選擇這個專業你後悔不後悔？是後悔的。。。
張浩說的也是我想說的。機械硬碟的製造幾乎就是目前人類精密製造工藝的極限了。
就拿裡邊的【磁頭】來說吧，它依靠磁場的變化對磁碟介質進行讀和寫。在這個過程中，磁頭在盤面飛速划過，確切地說是「飛過」，因為磁頭在讀或寫的時候不接觸盤面，是懸空的，飛行高度為5-10納米。
為了讓磁頭飛起來，首先將磁頭裝載在一個滑塊上，然後根據空氣動力學原理把該滑塊的剖面製成弧形，這個弧形得精密到何種地步呢？相當於半徑為25米（也可能是15米，我有點兒記不清了）的圓，截取其中0.7毫米左右的弧長！這樣，盤面高速轉動所帶動的氣流就能讓滑塊載著磁頭恰好飛起來。
此外，為了保護磁頭不受腐蝕，還要在它上面鍍上一層【類金剛石】膜，採用等離子體氣相沉積的辦法，使其厚度只有幾納米（不同型號略有不同），誤差控制在幾埃。注意，碳原子的半徑為0.7 埃，所以，這簡直精密到了原子尺度啊！-------------------------------分隔線--------------------------------
我之所以知道這些，是因為我曾經在日本TDK下屬的子公司做過工程師，後來考上研就拍屁股走人了，那家企業也有日本籍員工，可同樣的崗位和工作，人家的薪酬換成人民幣後，居然是我們的10倍！算，不提了。離開這行多年，上文的一些數據還特地跟以前的同事核實了一下。當然，我還在職的那陣，公司內部就有很多人認為，機械硬碟的製造已經是夕陽產業了，不久的將來它會被固態硬碟所取代。
近期，英國第4電視台推出一系列中國紀錄片，其中一集《紫禁城的秘密》（Secrets of China"s Forbidden City）。
詳細講述了這一偉大建築奇蹟的秘密，讓一眾外國吃瓜觀眾們全都看傻了眼。
1976年7月28日凌晨，短短23秒的山崩地裂，把河北唐山夷為平地。距離震中150多公里的北京，
也一片驚懼、搖撼不已。只有紫禁城，在短暫的波動之後，竟毫髮無傷、復歸平靜。
建成600多年以來，紫禁城經歷了200多場、極具破壞性的地震，但每一次都能全身而退，在風雨之中屹立不倒。
為解開其中秘密，故宮專家帶著外國木匠理查德一起做了個實驗。
按照1:5的比例，以中國古建築榫卯和斗拱的結構，複製出一棟微縮紫禁城模型，並對它進行地震模擬測試。
模型依次挑戰4級、4.5級以及5級地震，每次持續30秒。斗拱結構開始受到拉扯，整個模型輕微晃動。
接著7.5級，左右兩面的牆，明顯已經支撐不住，轟然倒塌。
然後，實驗強度進入9.5級以及更高程度，這是有記載以來最高的地震強度，相當於200萬噸TNT炸藥的當量。
▲搖晃愈加劇烈
10.1級的時候，簡直是岌岌可危！然而，儘管經歷了如此持續而又劇烈的晃動，模型卻仍穩穩噹噹地立在原地，只是發生了輕微位移。
▲紅色標記為柱子原先位置
其中的秘密，就在於這小小的斗拱。理查德費了九牛二虎之力，才把一個複雜的斗拱模型組裝完成。
這一結構精巧的支架，由拱形和方斗形木塊，層層交錯疊加而成，不用一顆釘子、一滴粘合劑，只靠著羅列本身，就能牢固地組裝在一起。
不僅異常堅固，能承受很大重力，甚至支撐起巨大的屋頂；還因其結構本身的特點，極富靈活性。
理查德發現：紫禁城的斗拱結構，就相當於汽車裡的減震器，木塊牢固結合，每層又有鬆動的空間，零件的摩擦和轉動，有效抵消了地震產生的衝擊力。
除了機巧的斗拱，紫禁城的抗震還有玄機——柱子。一般建築的柱子，都是深扎在地基里 ，一遇到強震就會直接從中折斷。
而紫禁城的柱子，有一定的移動空間，這就避免了因折斷而造成的整棟倒塌，哪怕遇到強烈的震動，只會稍微發生一點位移。
驚詫之餘，理查德把紫禁城抗震的秘密用一個詞來概括：flexibility（柔韌、靈活）。
他感慨到：正是這種「柔中帶剛」的特點，造就了紫禁城建成600年仍屹立不倒的奇蹟，而這也很好地證明了中國傳統建築的天才之處！
外國小夥伴們，一個個看得目瞪口呆，被神秘古老的東方智慧，深深震撼！
▲宮殿頂部的支撐結構真有意思，我從來沒見過。我猜它們能分散壓力增加靈活性。
▲古代人可以建成抗震建築，說不定將來我們可以建成防火建築。
中國網友們更是激動不已：
故宮，作為中國最震撼人心的宮殿，中世紀最偉大的奇蹟，地球上最大的木製建築群，所需材料的數量和種類，也是盈千累萬、數不勝數。
為供應這個巨大的建築工地，大量特殊材料，從全國各地運往這裡：
10萬多根楠木，來自1800公里外的西南；
鋪地板的「金磚」，來自1000多公里外的南方；
8000萬塊石板，每塊都重達24公斤；
金箔則來自南京。
那這些材料都是如何運來的呢？單是來自四川大山深處的木材，就足以讓人傷透腦筋。智慧的中國人竟然想到利用水的力量，幫這些龐然大物「偷渡」。
木材在四川被砍伐後，沿金沙江、長江一路南下，再通過京杭大運河北上進京。一路上還有軍隊護送的2萬多艘船隻，每年載著4.2億升的糧食，供應給故宮建築工地的民工們。
一時間，平靜的京杭大運河上，常常上演「漂大木，蔽塞水面」的壯觀場面。
運輸修建所需石料的難度，同樣令人難以想像。故宮中軸線的御道，幾乎全是大塊漢白玉鋪就而成。而太和殿前的漢白玉台階，原石材料更是足足有300噸重。
這些巨大石塊，大都采自京城外60公里的郊區，單靠人拉車推，到何時才能完工呢？
據史料記載，當時數萬名民工在運送石料的道路兩旁，修路填坑。每隔一里左右掘一口井，在寒冬臘月、滴水成冰的日子裡，從井裡汲水潑成冰道，然後利用冰道把石塊運到京城。
片中對此也進行了模擬實驗：工作人員在一輛木雪橇上，裝上1噸左右的石材，並試圖拉動雪橇，結果整個冰球隊的人都拉不動。
當他們按照史料中所說，在雪橇底部灑一些水，雪橇的阻力立刻減小許多，變得很容易推動。
中國古人早在600年前，就採用這種「旱船拖運」的辦法。在巨石下面墊上粗大的圓木，由民工趕騾拉「旱船」在冰上移動，運輸大塊漢白玉石料。
從明成祖永樂四年開始修建，到永樂十八年竣工，整整十四年。
故宮的修建役使了百萬夫役，和全國各地十萬能工巧匠，正是他們用智慧，建造出這座至今無法超越的奇觀！
我們擁有紫禁城，
是何其幸運。
而紫禁城正是有了匠人們的智慧，
才屹立不倒，萬古流長。
鏈接：10.1級地震，故宮模型屹立不倒！英國電視台揭秘紫禁城建築之神奇！
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好多答案都說到了集成電路，深表認同。這裡來說說造集成電路的機器。每次見到光刻機，我總是感慨人類簡直是在用蠻力來實現著本來無法達到的製造精度。
對，就是這個傢伙：
這個大怪獸就是製造晶元的機器，只負責其中的一步：光刻。
圖片底下那兩個圓的東西就是硅晶圓（wafer），上邊一大堆是光學系統，掩模（reticle)運動平台等等。左邊那個鍵盤是人站著操作比較舒服的高度，所以目測這傢伙兩米多高四米多寬。
然而晶元就那麼小一點點兒……
來扯一扯這傢伙的技術指標。
如果我們將晶元放大，裡面是這樣子的：
這不是一個平面電路，是立體層狀的結構，大概這個樣子：
這不是一個平面電路，是立體層狀的結構，大概這個樣子：
層與層之間有一些小柱子連起來。
層與層之間有一些小柱子連起來。
因為製造每一層都是一次光刻，兩次曝光之間的定位誤差（overlay）就是一個最重要的精度指標。線寬已經向7nm進發了，overlay必須更小才能保證晶元不廢掉，Wafer和reticle運動平台都必須達到sub-nanometer精度才可以。一切機械傳動和摩擦都是不可以有的，因此wafer和reticle都是六個自由度被磁懸浮著飛來飛去。
另外一個指標是throughput，就是印錢要更快更快更更快……所以每次曝光都不是在reticle和wafer靜止中進行的，而是在它們勻速運動的時候進行的。於是wafer和reticle運動平台當然是加速越快越好。貌似ASML的新一代in-vacuum machine的reticle stage有二十幾倍重力加速度的加速能力……想像了一下這個數字代表什麼樣的運動情不自禁地顫抖了一下。
太多聲音說摩爾定律要終結。然而如果看一看13 nm波長的激光、sub-nanometer定位精度、40g加速的運動平台都已經一一被實現，我完全相信這個定律還會持續很多年。
圖片截圖於ASML的宣傳片https://www.youtube.com/watch?v=ShYWUlJ2FZs我來答一個比較冷門的，3D lithography
前面好多人提到集成電路，確實是集人類微加工技術之大成，不過這些加工技術基本上來說都是2D的，也就是平面的。（雖然集成電路實際上是立體的，但其實每一層的製造都是平面的，只是一層一層疊起來的，而且最精密的cmos層就只有最底下那一層，一般來說越往上線寬越粗）
所以說人類在製造任意三維物體的能力上其實相比集成電路這樣的逆天精度來說可以說弱爆了。
接下來上主角。這貨其實原理跟普通的光刻沒什麼太大差異，不同的是在於它用的是一個叫做雙光子光刻的技術，也就是說比如材料對可見光敏感，我用二倍波長（一半頻率）的光來激發。好處是這種非線性效應是跟光強的平方成正比的（而單光子光刻則是跟光強線性相關），因此當你聚焦一個激光束到某個地方的時候，只有旁邊很小的一個區域的光強足以激發光刻膠，從而當你用一個三維掃描的激光束把你想要的區域曝光以後就能得到想要的三維圖形。這個區域的大小基本上由光的波長決定，因此這種方法製造的三維結構最低精度可以達到亞微米尺度。
下面上圖
這家公司名字叫nanoscribe
用電子顯微鏡才能看到的顯微鏡lol
說實話第一次看到這些東西的時候真心挺震驚的
圖片來源：http://www.nanoscribe.de/de/presse/newsletter/july-2013/fabrication-macro-object/
（突然想到這寫的略像軟廣。。。不過這玩意兒也不是小老百姓能買得起的，所以。。應該還好吧？利益相關：我們學校有一台，沒用過，聽過幾次相關的talk）
既然前面寫了這麼多光學的精密成果，那我也來寫個跟我方向相關的，關於高速相機的。
古人用「白駒過隙」來形容時光飛逝，是因為飛奔的白馬在縫隙里一晃而過，人眼很難分辨。。。額，工科狗在這裡歪解成語真的好嗎？！我只是想說如果現在藉助CCD和CMOS相機就能很清楚的，分辨白駒過隙了。
大家都用過數碼相機，單反。什麼，你說沒用過？那手機自帶相機里你肯定用過吧？大家都覺得相機照相的一瞬間時間很短，但是相對來說其實還是很慢的，譬如按快門的時候小手一抖，經驗到手。。。咳咳，打字的時候手抖了。應該是小手一抖，照片很醜，很有可能會出現殘影。譬如下面這種效果：
不過這種效果好像很酷炫！
如果物體速度再快點，就下面這效果:
當然，現實生活中的帶殘影的照片大多是由曝光時間過長造成的。不過如果物體速度過快，確實很產生殘影，甚至成一條線。譬如最熟悉的例子就是出膛的子彈了。
這時候你手機自帶相機乃至單反，對於這種情況都無能為力了。如果要拍出清晰的一瞬間的像，就需要特殊的高速相機出場了。當然，對應於攝像機，在普通攝像機的情況下就是根本看不清子彈的軌跡，在高速攝像機下慢放就可以看清子彈的運動軌跡。
普通的手機相機一般幀率在30fps，也就是一秒鐘最多拍30張照片，最高也就一百多幀每秒。消費級的相機一般最高幀率也就在一百多了。工業級的相機，一般的幀率也就在幾十到幾百幀。
工業相機里的戰鬥機——兇殘的pco的相機（如下圖），最快快門曝光時間在3ns，也就是一秒可以拍1.0*10^9/3=3.33*10^8, 3億多張照片。 乃們自己去想像吧，什麼概念！算不算嘆為觀止？
主要應用於：氣體流場分析;液體流場分析;超高速撞擊研究;超聲波火焰傳播;激光燒蝕;火花的電器開關;超高速彈道監測;瞬態光譜物理;高能物理;激光核聚變等。
但是，這還不是終點。我們的目標是什麼？星辰大海啊！高速相機的極致追求是什麼？你們大聲告訴我！！！（台下一片沉靜。。。冷場了，囧）機智如我，換個問法：問世間，情為何物？啊，呃，錯了（單身狗怎會有感情問題。。。）更正下：問世間，何為速度的極致？大家大聲唱出來！台下一片吶喊：「你是電,你是光,你是唯一的神話！」（這才對嘛）
能拍攝世間最快的光的運動才是高速相機追求的極致! 14年，華裔科學家 Lihong V. Wang（不知道具體中文名字，反正不管，就叫他王力宏了）課題組在《nature》發表了（印象中好像是封面文章）《Single-shotcompressedultrafastphotographyatone hundred billion frames per second》，首次實現了一千億幀的高速成像。什麼概念了，光的速度大家都知道是3*10^8，這個成像的最短時間是10^-11，也就是光在這個時間裡走的距離為3*10^-3米，也就是3毫米，換句話說你看到的光就是3毫米長的點，基本實現了對光的高速攝像。
不管有沒有令大家嘆服，反正我是嘆服了！
附論文里的光的運動軌跡配圖：
光的反射小視頻：Laser pulse reflection from a mirror : Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second : Nature : Nature Publishing Group
光的折射小視頻：Laser pulse refraction at an air-resin interface : Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second : Nature : Nature Publishing Group
以上圖片部分來自百度和nature官網，有侵權請聯繫立刪。
大家的答案好像都是集中在空間上的極限精度啊，來說個時間上的極限精度吧。
即便你已經猜到我要說什麼，也不妨跟著一起，看看人類的計時科技是怎麼一步步地走過來的好了。
我們知道，在遠古時期，人類用來確定時間的方式是一些自然界「相對」亘古不變的周期。
譬如地球的公轉是為一年，月球的公轉是為一月，地球的自轉是為一天等等。
最早的計時可以追溯道公元前大約2000年的蘇美爾地區。後來古埃及人把一天分為二個部分，每一部分再分為十二個小時，並使用大型方尖碑追蹤太陽的移動。
隨後人們又利用了沙漏、日晷、鐘擺等工具，巧妙地利用一些相對固定而準確的周期來計時，這是一段漫長的歷史。
最初，古埃及人發明了水鍾（water clocks）。而在同一時期，我國的商朝人已開始使用泄水型水鍾——漏壺。後來又有用蠟燭和線香計時的，所謂「剛一炷香的功夫，西門慶便從潘金蓮房裡出來了」之類。
北宋元祐元年（1086年），中國的黑科技開始爆發。天文學家蘇頌在檢驗太史局的渾儀時，決心要將渾儀、渾象和報時裝置結合。於是乎，蘇頌拜訪吏部守當官韓公廉，取得大神張衡、張思訓的獨門秘籍——「儀器法式大綱」，並著手建造一個劃時代的計時工具——「水運儀象台」。
元祐三年（1088年）開始動工，元祐七年（1092年）「水運儀象台」竣工。
水運儀象台是一個類似於天文台，高約12米，寬7米，上下分三層；上層是渾天儀（天體測量之用），中層是渾象儀（天體運行演示），下層是司辰（自動報時器），全程用水力推動，可精確報時，李約瑟指這是歐洲天文鐘的直接祖先。蘇頌於紹聖初年著《新儀像法要》一書，詳述水運儀象台的整體功能、零件150多種，60多幅插圖。
令人惋惜的是，水運儀象台的原件在靖康之禍（1127年）時，被金兵掠往燕京置於司天台，又在金朝貞祐二年間（1214年），因運輸不便而慘遭丟棄（實在是痛心啊。。）而南宋時，蘇攜保存的手稿，又因為無人理解其中方法和門道，而無人能仿造。（沒辦法，黑科技人家看不懂。。）
其實早在唐代，僧人一行和官員梁令瓚就綜合各種漏壺製作技術，發明了世界上第一隻機械鐘。只可惜沒有被推廣，更未能繼承發展成鐘錶。至元明之時，計時器擺脫了天文儀器的結構形式，得到了突破性的新發展。元初，郭守敬、明初詹希元創製了「大明燈漏」與「五輪沙漏」，採用機械結構，並增添盤、針來指示時間，其機械的先進性便明顯地顯示出來，計時變得越發精確。
到14世紀，西方國家廣泛使用機械鐘。在十六世紀，奧斯曼帝國的科學家達茲·艾-丁（Taqi al-Din）發明機械鬧鐘。
文藝復興之後，中國的計時科技就被西方逆襲了。1583年，伽利略提出了著名的等時性理論，這也便是鐘擺的理論基礎。1656年，荷蘭科學家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）應用他的理論，設計出了世界第一隻鐘擺。第二年，在其指導下，年輕的鐘匠格斯塔（Coster）成功製造第一個擺鐘。
18世紀期間，各式擒縱結構被發明出來，隨後在其基礎上創造出懷錶。一直到19世紀，歐洲誕生了一大批鐘錶生產廠家。1904年，飛行員阿爾拔圖·桑托斯-杜蒙特（Alberto Santos-Dumont）要求他的朋友，法國製表匠路易士·卡地亞（Louis Cartier），設計一個他可以在飛行時使用的表。其實，在更早的1868年，百達翡麗（Patek Philippe）已經發明了手錶，不過當時這種女士的手鐲表，只被視為首飾。卡地亞創造了桑托斯（Santos）手錶，成為第一隻為男士設計，而且實用的手錶。（嗯，然後這貨就開始在奢侈品的道路上禍害無窮了。。我去年買了個表~
伴隨著機械鐘錶的發展，各家（以瑞士為主）鐘錶廠商開始追逐精確性。然而此時，石英的晶振效應被發現了。
1921年，華持·加廸（Walter G. Cady）製造第一個石英晶體諧振器。1927年，沃倫·馬利遜（Warren Marrison J. W. Horton）和JW．霍頓（J. W. Horton）在加拿大的貝爾實驗室製造首個石英鐘。1967年，瑞士人發布了世界上首款石英錶。兩年後，精工創造了世界上第一個商業化量產的石英手錶——雅士圖（Astron）。
石英鐘錶的出現，代表著計時的準確性走到了一個前所未有的高度，所有機械錶商都慫了，轉而開始往奢華方向發展。
有人要問了，這個晶振到底是怎麼回事呢？好，現在開始，離答案開始越來越近了。
早期科學家發現，當石英晶體受到電池的電力影響時，就會產生規律的振動。
經過計算並切割後的石英晶體，每秒的振動次數是32768次，利用這個固定的頻率，可以設計一個簡易電路來計算它振動的次數，當計數到32768次時，電路就會發出信號讓秒針往前走一秒。這就是說，石英每振動32768下，就是一秒。這樣的規律性計時，在當時是非常非常精確的，即使是最便宜的石英錶，一天之內的誤差率也不會超過1秒。
讓我們記下32768這個數字，它是一個劃時代的參照數字。在它之前，所有的頻率都顯得太小了。
石英計時剛剛得瑟了沒幾年，到了上世紀30年代，美國哥倫比亞大學實驗室的拉比，和他的學生在研究原子及其原子核的基本性質時，發明了一種被稱為磁共振的技術，依靠這項技術，人們能夠測量出原子的自然共振頻率。
好，現在晶振頻率你懂了，那這個原子的共振頻率又是個啥玩意呢？
根據原子物理學的基本原理，原子是按照不同電子排列順序的能量差，也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，來吸收或釋放電磁能量的。這裡電磁能量是不連續的。當原子從一個相對高的「能量態」躍遷至低的「能量態」時，便會釋放出電磁波。這種電磁波的特徵頻率是不連續的，也就是人們所說的共振頻率。
依據這一原理，拉比構想出了一種全新的計時儀器——原子鐘（Atomic clock）。
在這種時鐘里，一束處於某一特定「超精細狀態」的原子束穿過一個振蕩電磁場。當原子的超精細躍遷頻率越接近磁場的振蕩頻率，原子從磁場中吸收的能量就越多，從而產生從原始超精細狀態到另一狀態的躍遷。通過一個反饋迴路，人們能夠調整振蕩場的頻率直到所有的原子完成了躍遷。原子鐘就是利用振蕩場的頻率即保持與原子的共振頻率完全相同的頻率作為產生時間脈衝的節拍器。
要是還是覺得繞人的話，我再來解釋解釋。
好比我是一個原子的電子，我從南京（高能量態）跑到上海（低能量態）時，這一路上我必須要大喊（釋放能量）才能完成旅程。而我大喊的聲音，是在一個固定頻率上的，這個頻率就是我這個原子的共振頻率。而不同元素的原子，共振頻率不同。原子鐘的目的，就是想盡辦法，讓原子儘可能地達到固有的共振頻率。
怎樣實現這一固有的共振頻率呢？（謝 @莫軒清 業內人士指出，之前所列步驟為optical lattice clock晶格鐘的步驟，現重新給出銫原子鐘實現步驟的資料，銫原子鐘為噴泉鍾。）
第一階段
由銫原子組成的氣體，被引入到時鐘的真空室中，用6束相互垂直的紅外線激光（黃線）照射銫原子氣，使之相互靠近而呈球狀，同時激光減慢了原子的運動速度並將其冷卻到接近絕對零度。此時的銫原子氣呈現圓球狀氣體雲。第二階段
兩束垂直的激光輕輕地將這個銫原子氣球向上舉起，形成「噴泉」式的運動，然後關閉所有的激光器。這個很小的推力將使銫原子氣球向上舉起約1m高，穿過一個充滿微波的微波腔，這時銫原子從微波中吸收了足夠能量。第三階段
在地心引力的作用下，銫原子氣球開始向下落，再次穿過微波腔，並將所吸收的能量全部釋放出來。同時微波部分地改變了銫原子的原子狀態。第四階段
在微波腔的出口處，另一束激光射向銫原子氣，探測器將對輻射出的熒光的強度進行測量。當在微波腔中發生狀態改變的銫原子與激光束再次發生作用時就會放射出光能。同時，一個探測器（右）對這一熒光柱進行測量。整個過程被多次重複，直到達到出現最大數目的銫原子熒光柱。這一點定義了用來確定秒的銫原子的天然共振頻率。上述過程將多次重複進行，而每一次微波腔中的頻率都不相同。由此可以得到一個確定頻率的微波，使大部分銫原子的能量狀態發生相應改變。這個頻率就是銫原子的天然共振頻率，或確定秒長的頻率。
好了，現在我們得到了無限接近於原子固有頻率的這個數字。那麼和上面的晶振一樣，只要我們計下每一次振動，那麼就可以通過計數的方法來確定時間了。
因為原子的共振頻率是固定的。比如有名的銫原子（Caesium133），它的固有頻率是9192631770赫茲，約合92億赫茲，也就是說一秒鐘它會振動9192631770次。那麼反過來，只要根據銫原子鐘，計數9192631770次，我們就測量出了無比精確的一秒鐘。
還記得石英的晶振頻率嗎，是32768赫茲。
顯然，9192631770遠大於32768。
事實上，很多國家（包括我國）的標準局，就是用銫原子鐘來作為時間精度標準的。美國的國家標準技術局（NIST）使用的也是銫原子鐘NIST-F2。GPS系統也是用銫原子鐘來計時的。
【評論區有些疑問，在這裡還是試著說說好了。
銫原子的固有頻率是通過實驗和相關公式計算得到的。具體可以參考拉姆齊的分離振蕩場方法，所產生的拉姆齊條紋這個實驗。銫原子鐘的原理就是通過這個實驗得到的。通過原子的磁矩在從第一個振蕩場進入第二個振蕩場時，所產生的180°翻轉時產生的最大躍遷幾率，此時振蕩場頻率應等於拉摩頻率。當兩頻率出現微小偏差時（相位差為π），第二振蕩場的磁矩反轉，此時產生最小躍遷幾率。如此形成了一個共振峰，然後頻率的相位差為2π時，磁矩再次翻轉，又產生一個最大躍遷幾率，以正弦的形式交替變化，形成拉姆齊條紋。而條紋的中心位置，振蕩場頻率和拉摩頻率相等。
根據量子力學的觀點，拉姆齊條紋是銫原子與振蕩場作用的幾率振幅相互干涉的結果。中心條紋時躍遷幾率最大，其寬度也便是固有振蕩頻率，由原子在兩個振蕩場之間的飛行時間決定，再由銫原子運動速度，可以計算出銫原子的固有振蕩頻率。】
根據量子力學的觀點，拉姆齊條紋是銫原子與振蕩場作用的幾率振幅相互干涉的結果。中心條紋時躍遷幾率最大，其寬度也便是固有振蕩頻率，由原子在兩個振蕩場之間的飛行時間決定，再由銫原子運動速度，可以計算出銫原子的固有振蕩頻率。】
但，一山還有一山高啊。
科學家隨後又研發出的銣原子鐘（Rubidium87），汞原子鐘。
2008年誕生的鍶（Strontium87）原子鐘，固有頻率為429 228 004 229 873，約合430萬億赫茲，更是將精度提高到了10的17次方。
還記得銫原子鐘的頻率嗎，是92億。
顯然，430萬億遠大於92億。
2013年，據Oates和Ludlow在《科學》雜誌上發表的報告，用鐿元素（ytterbium）製成的原子鐘問世。科學家首先將約1萬個鐿原子冷卻至10微開爾文，即在絕對零度以上百萬分之十度，然後將其封閉到由激光製成的被稱為光晶格的「容器」中，最終製成了當時最穩定的原子鐘。
鐿原子鐘的固有頻率約合518萬億赫茲，比鍶原子鐘的430萬億赫茲更高。精度也更是高達10的18次方。
根絕最新測算數據顯示，宇宙的年齡為138億年。如果這台鐿原子鐘從宇宙誕生之初，就開始「滴答滴答」地走動，直到今天也不會發生1秒的誤差。
而我們人類，依然在更精確的計時之路上繼續前行。。。
======來自業內人士的補充=======
再次感謝 @莫軒清
他提到，葉軍在14年利用Sr原子BEC（玻色-愛因斯坦凝聚），同樣將Sr鐘的不確定度提高到了10^-18的量級，而實際應用中考慮環境黑體輻射等因素其精確度已經超過了Yb鍾。
而Sr鍾精度之所以能夠超過Yb鍾，是因為目前限制晶格鍾精度的主要問題，在於原子系綜的基態漲落帶來的雜訊，BEC實現了更精確的原子基態的集體位相，故而使得鐘的精確度更高。
此外，可以預見的下一代的原子鐘應該會是squeezed clock（壓縮鍾），即通過對原子系綜自旋的操作而精確測量基態位相。
這個，用來改國際單位定義的單晶硅球，重量 1kg，原子數的誤差小於 10^-13，用來「標定」阿伏伽德羅常數。
ps. 知乎似乎很少有人關注 2018 年的 SI 單位提案啊，這個弄出來之後普朗克常數、玻爾茲曼常數、基本電荷和阿伏伽德羅常數將會成為確定值，而在此之前就需要最精確地把這幾個常量用最精密的手段測出來，這個球就是用晶體學方法測量阿伏伽德羅常數的。
ps. 知乎似乎很少有人關注 2018 年的 SI 單位提案啊，這個弄出來之後普朗克常數、玻爾茲曼常數、基本電荷和阿伏伽德羅常數將會成為確定值，而在此之前就需要最精確地把這幾個常量用最精密的手段測出來，這個球就是用晶體學方法測量阿伏伽德羅常數的。
睡了一覺醒來得到了這麼多贊，看來大家還是很感興趣的，很欣慰啊，不枉我搜索文獻將近一個小時......不過評論區還是有人發出了不少質疑聲，在此一併解釋，簡單說一下我的看法和理解。
1 全是英文看不太懂
基本都是專業英語大家看不懂正常，這個問題我在撰寫答案的時候也考慮到了，其實順手翻譯一下也不難，不過我還是覺得有些東西翻譯過來就沒那種味道和感覺了，希望大家理解，看個熱鬧就行了，專業的東西還是交給搞科研的人吧。
2 這些東西華而不實，沒啥用處
整個碩士階段和博士初期的時候我也是這麼認為的，不過慢慢地我的看法變了，科研不是非要朝著應用的，那是Techonology而不是Science，很多時候有些工作是給別人一個靈感和觸動，產生一些思維的碰撞和火花，就在這些千千萬萬的火花中也許就「突然」誕生了一個重要的能夠使人類受益的成果。固然這些東西在能源轉換和應用領域基本不可能產業化，但是他或許會對其他領域會有所觸動，例如藥物載體/緩釋、化學/電化學分析等領域，其實近的來說，趙東元院士的很多工作已經有產業化了，和上海石化合作在石油催化領域得到了應用（前幾天來窩工開講座時說），這些東西大家一般不太關注和知道的。所以希望看的人心態平和，不要說一些極端的話，這畢竟是知乎不是百度貼吧。
3 文中貼了一些SEM（掃描電鏡）的圖片就說是高大上了，我照個石頭的照片也好看
對於這個說法我實在是無語了......都成年人了不應該說這麼淺薄的話，透過現象看本質，我們應該尊重這些工作背後的汗水，合成工藝，生成機理，實驗條件優化等等，你的一句話就把別人的半年的工作給否定了，照個電鏡可能一個小時搞定，但是背後的合成過程您就忽視了？希望大家多一些理解和尊重。
我並不認識所列舉的幾個牛人，只是在各種會議上見過他們的工作介紹，覺得很不錯就找了出來，只是抱著尊重和學習的態度和大家一起從非科研的角度去欣賞，希望與大家共勉......
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樓上各位的回答的都很棒，不過大都是基於機械製造領域和微電子領域的前沿和尖端技術。作為一名化學搬磚狗一枚，我簡單從無機合成化學的角度上說一些令人嘆為觀止的工作，學業不精，大家少拍磚~
1 納米空心結構空心核殼結構
空心結構，尤其是氧化物的微尺度製備，南洋理工大學的Xiongwen (David) Lou教授的工作基本達到了我不是針對誰的程度，幾乎能夠作為藝術品來欣賞。
1）NiS nanoframes
Yu X Y, Yu L, Wu H B, et al. Formation of Nickel Sulfide Nanoframes from Metal–Organic Frameworks with Enhanced Pseudocapacitive and Electrocatalytic Properties[J]. Angewandte Chemie, 2015, 127(18): 5421-5425.
Yu X Y, Yu L, Wu H B, et al. Formation of Nickel Sulfide Nanoframes from Metal–Organic Frameworks with Enhanced Pseudocapacitive and Electrocatalytic Properties[J]. Angewandte Chemie, 2015, 127(18): 5421-5425.
2）ZnMn2O4 Multi-Shelled Hollow Spheres
Zhang G, Lou X W D. General Synthesis of Multi‐Shelled Mixed Metal Oxide Hollow Spheres with Superior Lithium Storage Properties[J]. Angewandte Chemie, 2014, 126(34): 9187-9190.
Zhang G, Lou X W D. General Synthesis of Multi‐Shelled Mixed Metal Oxide Hollow Spheres with Superior Lithium Storage Properties[J]. Angewandte Chemie, 2014, 126(34): 9187-9190.
3）NiCo2O4 Hollow Spheres
Shen L, Yu L, Yu X Y, et al. Self‐Templated Formation of Uniform NiCo2O4 Hollow Spheres with Complex Interior Structures for Lithium‐Ion Batteries and Supercapacitors[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2015, 54(6): 1868-1872.
Shen L, Yu L, Yu X Y, et al. Self‐Templated Formation of Uniform NiCo2O4 Hollow Spheres with Complex Interior Structures for Lithium‐Ion Batteries and Supercapacitors[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2015, 54(6): 1868-1872.
4）Co nanoparticle-embedded carbon@Co9S8 double-shelled nanocages
Hu H, Han L, Yu M, et al. Metal–organic-framework-engaged formation of Co nanoparticle-embedded carbon@ Co 9 S 8 double-shelled nanocages for efficient oxygen reduction[J]. Energy amp;amp; Environmental Science, 2016.
Hu H, Han L, Yu M, et al. Metal–organic-framework-engaged formation of Co nanoparticle-embedded carbon@ Co 9 S 8 double-shelled nanocages for efficient oxygen reduction[J]. Energy Environmental Science, 2016.
5）MoS2 microboxes constructed by nanosheets
Zhang L, Wu H B, Yan Y, et al. Hierarchical MoS 2 microboxes constructed by nanosheets with enhanced electrochemical properties for lithium storage and water splitting[J]. Energy amp;amp; Environmental Science, 2014, 7(10): 3302-3306.
Zhang L, Wu H B, Yan Y, et al. Hierarchical MoS 2 microboxes constructed by nanosheets with enhanced electrochemical properties for lithium storage and water splitting[J]. Energy Environmental Science, 2014, 7(10): 3302-3306.
6）Manganese Sulfide Microboxes
Zhang L, Zhou L, Wu H B, et al. Unusual Formation of Single‐Crystal Manganese Sulfide Microboxes Co‐mediated by the Cubic Crystal Structure and Shape[J]. Angewandte Chemie, 2012, 124(29): 7379-7382.
Zhang L, Zhou L, Wu H B, et al. Unusual Formation of Single‐Crystal Manganese Sulfide Microboxes Co‐mediated by the Cubic Crystal Structure and Shape[J]. Angewandte Chemie, 2012, 124(29): 7379-7382.
7）SnO2 and TiO2 Hollow Nanostructures
Wang Z, Wang Z C, Madhavi S, et al. One‐Step Synthesis of SnO2 and TiO2 Hollow Nanostructures with Various Shapes and Their Enhanced Lithium Storage Properties[J]. Chemistry-A European Journal, 2012, 18(24): 7561-7567.
Wang Z, Wang Z C, Madhavi S, et al. One‐Step Synthesis of SnO2 and TiO2 Hollow Nanostructures with Various Shapes and Their Enhanced Lithium Storage Properties[J]. Chemistry-A European Journal, 2012, 18(24): 7561-7567.
8）Fe2O3 microboxes
Zhang L, Wu H B, Madhavi S, et al. Formation of Fe2O3 microboxes with hierarchical shell structures from metal–organic frameworks and their lithium storage properties[J]. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134(42): 17388-17391.
Zhang L, Wu H B, Madhavi S, et al. Formation of Fe2O3 microboxes with hierarchical shell structures from metal–organic frameworks and their lithium storage properties[J]. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134(42): 17388-17391.
2 一維納米線管棒結構
一維尺度的納米結構，好的工作有很多，分布領域也比較廣，而且絕大多數的金屬氧化物都可以得到該形貌，其中近期做的比較好的是武漢理工大學的Liqiang Mai （麥立強）教授
1）CuO/CoO core/shell heterostructure arrays
Wang J, Zhang Q, Li X, et al. Smart construction of three-dimensional hierarchical tubular transition metal oxide core/shell heterostructures with high-capacity and long-cycle-life lithium storage[J]. Nano Energy, 2015, 12: 437-446.
Wang J, Zhang Q, Li X, et al. Smart construction of three-dimensional hierarchical tubular transition metal oxide core/shell heterostructures with high-capacity and long-cycle-life lithium storage[J]. Nano Energy, 2015, 12: 437-446.
2）Na1.25V3O8 nanowires
Dong Y, Li S, Zhao K, et al. Hierarchical zigzag Na 1.25 V 3 O 8 nanowires with topotactically encoded superior performance for sodium-ion battery cathodes[J]. Energy amp;amp; Environmental Science, 2015, 8(4): 1267-1275.
Dong Y, Li S, Zhao K, et al. Hierarchical zigzag Na 1.25 V 3 O 8 nanowires with topotactically encoded superior performance for sodium-ion battery cathodes[J]. Energy Environmental Science, 2015, 8(4): 1267-1275.
3) VO2 nanowires assembled into hollow microspheres
Niu C, Meng J, Han C, et al. VO2 nanowires assembled into hollow microspheres for high-rate and long-life lithium batteries[J]. Nano letters, 2014, 14(5): 2873-2878.
Niu C, Meng J, Han C, et al. VO2 nanowires assembled into hollow microspheres for high-rate and long-life lithium batteries[J]. Nano letters, 2014, 14(5): 2873-2878.
4) SnO 2–PANI nanorod arrays
Xu W, Zhao K, Niu C, et al. Heterogeneous branched core–shell SnO 2–PANI nanorod arrays with mechanical integrity and three dimentional electron transport for lithium batteries[J]. Nano Energy, 2014, 8: 196-204.
Xu W, Zhao K, Niu C, et al. Heterogeneous branched core–shell SnO 2–PANI nanorod arrays with mechanical integrity and three dimentional electron transport for lithium batteries[J]. Nano Energy, 2014, 8: 196-204.
5) β-AgVO3 nanowire clusters
Han C, Pi Y, An Q, et al. Substrate-assisted self-organization of radial β-AgVO3 nanowire clusters for high rate rechargeable lithium batteries[J]. Nano letters, 2012, 12(9): 4668-4673.
Han C, Pi Y, An Q, et al. Substrate-assisted self-organization of radial β-AgVO3 nanowire clusters for high rate rechargeable lithium batteries[J]. Nano letters, 2012, 12(9): 4668-4673.
3 三維有序結構
三位有序結構的製備是一門技術活，其中復旦大學趙東元教授在介孔材料領域的工作是世界級的成果，但介於三位有序領域涵蓋的範圍比較廣，此處列出一些代表性的工作
1）3D ordered macroporous LaFeO3
Xu J J, Wang Z L, Xu D, et al. 3D ordered macroporous LaFeO 3 as efficient electrocatalyst for Li–O 2 batteries with enhanced rate capability and cyclic performance[J]. Energy amp;amp; Environmental Science, 2014, 7(7): 2213-2219.
Xu J J, Wang Z L, Xu D, et al. 3D ordered macroporous LaFeO 3 as efficient electrocatalyst for Li–O 2 batteries with enhanced rate capability and cyclic performance[J]. Energy Environmental Science, 2014, 7(7): 2213-2219.
2）Mesoporous silica
Zhao D, Feng J, Huo Q, et al. Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores[J]. science, 1998, 279(5350): 548-552.
Zhao D, Feng J, Huo Q, et al. Triblock copolymer syntheses of mesoporous silica with periodic 50 to 300 angstrom pores[J]. science, 1998, 279(5350): 548-552.
3）趙東元院士的漂亮工作太多，此處就不詳細描述了，貼一些圖大家看看吧
這裡列舉的一些微觀化學合成方法和技術，和傳統意義上的機械、微電子製造等領域不太一樣，是一種自下而上的調控，希望能給大家不一樣的理解和視野。
硬碟，算是普通人都能用上的設備了吧？
現在似乎有6T還是8T的硬碟了，單碟單面容量應該超過1T了。就按1T算，是10的12次方位元組，再乘以8，是比特數。
硬碟碟片的直徑是3.5英寸，大概9厘米，面積是64平方厘米不到。
也就是說，每個比特在硬碟碟片上大概佔64平方厘米/(8*10^12)=800平方納米，如果是正方形，長寬都不到30納米。
硬碟磁頭也得差不多這個尺寸，而且要貼著碟片差不多這個尺寸的高度，還得快速旋轉，常用的5400轉的硬碟，每秒轉90圈，外圈周長是9厘米*3.14=28厘米，也就是說硬碟邊緣的線速度是25米/秒，再折成時速是90公里/小時。
這麼精密的設備，大家都扔了N個了吧。。。
空氣鍾。
這是人類製造的，最能能給人帶來永動機幻想的設備。無需任何能源輸入，即可一直計時數個世紀。原理在於通過氣溫的變化，產生氣體膨脹和收縮，從而產生動能。
這種幻想基於它極其微小的能量消耗，這麼說吧，60,000,000台空氣鍾所消耗的能量，才能勉強點亮一盞15瓦的燈。
而這極其微小的能量消耗，卻又是要滿足人類最精確的一種需要——計時。這種在頭髮絲上精確刻度的難度，可想而知。
想想看，這項技術產生在量子技術時代到來之前的，純機械時代！這對精度是怎樣一種要求？！
過去常聽說，德國人和日本人嚴謹而單調，在我來瑞士生活之後，我才明白，相比於瑞士人，他們都算是自由而放縱的民族。
以上。
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如何看待《一人我飲酒醉》這樣的歌曲？ 是怎樣的一種產物？
馬克思主義有沒有過時？
一位外交官員說「中國外交處於尷尬境地，國人認為外交軟弱，國外認為中國外交強硬」，為什麼有這種差異呢？
陳丹青說「兩千年文脈已斷」，他的依據是什麼？
有哪些優秀的「一句話科幻」？
那個用小數點後5億位保存大英百科全書的答案說的很好，這種儲存方式人類確實永遠實現不了。
因為這是在太TM低效了，外星人是得有多蠢才會用超越物質最小尺度10的一千萬次方倍的精度去儲存區區5億位的數據？
這種精度下足以儲存2的5億次方位數據。就算外星人的精度只有這個的一億億億億億億億億...(數百萬個億)分之一，也足以在一個原子中儲存5億位的數據了。
這種低效的創意只能稱之為蠢，連瘋子都算不上。而這本書裡面大部分的想法也都是一樣的蠢。
可以講一下日常使用的2G/3G/LTE網路中的一些基礎數據：
- GSM使用了TDMA技術，在同一個200KHz、同一幀的載波內不同的用戶佔據不同的時隙進行通信以便區分彼此。已知GSM一個時隙長約0.577ms，一幀8個時隙，語音通話時每個用戶佔據一個時隙，也就是說當使用GSM網路打電話時，1秒鐘內手機採取脈衝發射的方式「發-停-發」這樣子進行了大約217次。
- CDMA技術為了克服「遠近效應」（發射功率一致的情況下，同個小區內處於小區中心位置的手機的發射信號因同頻干擾、非嚴格正交的擾碼等原因而將位於小區遠處/邊緣的手機發射信號淹沒的情況，想像一下梯形教室里如果坐第一排的學生和坐最後一排的學生以同樣的聲音同時發言，老師可能只能聽清楚第一排同學的發言）採取了高頻次的功率控制技術（老師覺得第一排同學聲音太大了，叫其減小音量同時叫最後一排的同學增大音量）。在WCDMA里快速功率控制可以以時隙為單位進行，步長1或者2dB；已知WCDMA一幀10ms，包含15個時隙，那麼一秒鐘最高可以進行1500次的功率控制（針對特定信道）。
- 3G/LTE里都引入了基於基站的快速調度功能，綜合事先設置的條件和不同用戶的信道質量，以高頻次的系統資源調度從而提升資源利用率，快速調度可以以TTI（傳輸時間間隔）為單位進行。WCDMA的HSDPA階段引入了2ms的TTI，1秒鐘調度次數可以高達500次，LTE里引入了1ms的TTI，LTE FDD調度次數翻倍達到了1000次/秒。想像一下給N個人切一份永遠切不完的蛋糕，根據各種條件不同，有可能這個1ms/2ms內要把蛋糕全給一個人，也有可能要把蛋糕平分給N個人，而這樣的操作1秒鐘要進行500/1000次。
- 使用了TDD技術系統（比如TD-SCDMA/LTE TDD）由於上下行使用同樣的頻率通信，為了避免干擾，因此必須上下行錯開時間來傳輸數據，即上下行佔據不同的時隙/子幀來傳輸數據。LTE TDD一幀10ms，每幀包含10個子幀，除去特殊子幀，其他子幀要麼用於上行要麼用於下行，就是說在1ms的時間單位里，全網成千上萬個基站保持沉默不發射信號，而由手機發射信號，到了下一個1ms里可能就變成全體手機保持沉默，而由基站發射信號（當然也有可能還是基站沉默而手機發射信號）。
- 為了保證手機能及時的被網路尋呼到同時最大限度的降低功耗，2G/3G/LTE里都引入了非連續監聽尋呼/尋呼指示信道的機制。比如現網WCDMA網路設置的非連續監聽尋呼指示信道的間隔為64幀，即640ms監聽一次，每次監聽1個幀（10ms，內含288個比特尋呼指示），同時解碼這一幀中的屬於自己的那個PI（現網設置單個PI長度為8個比特）。也就是每次手機醒來就聽個10ms，從288個比特中調出屬於自己的那8個比特看一下是不是都為1，是的話說明可能接下來的尋呼信道是尋呼自己的，那麼再去解碼尋呼信道，不是的話則沉沉睡去，等待640ms後下一個非連續尋呼時機的到來。於是WCDMA網路下的手機每天就這麼醒來-監聽-解碼-又睡去循環進行大約135000次。
當然了，能做到以上這些，更多還是因為有基礎理論學科的突破以及工程技術上的日新月異（比如半導體技術的不斷進步等等）。
先上圖：
這是個雕塑，雕刻的質量還不錯，立體感很強。
這是個雕塑，雕刻的質量還不錯，立體感很強。
再來張圖。
且慢，圖中左上角有條線，標註寫著：線的長度是30微米，而一根頭髮差不多是70-100微米。
且慢，圖中左上角有條線，標註寫著：線的長度是30微米，而一根頭髮差不多是70-100微米。
這是一個在針眼上雕刻出來的微雕。
這麼小的微雕怎麼做出來？肯定不是拿針用人手做出來的。
這麼小的微雕怎麼做出來？肯定不是拿針用人手做出來的。1）先請模特擺出某個造型，拍攝下來，複製到電腦中。
2）然後用帶有3D列印功能的掃描電鏡在針眼上雕刻出來。
此時，曾經長期折騰掃描電鏡、自以為算個電鏡達人的蔣校長的表情是這樣的：
此時，曾經長期折騰掃描電鏡、自以為算個電鏡達人的蔣校長的表情是這樣的：
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喜歡就點贊，討厭就吐槽。
歡迎關注蔣校長，乾貨不斷！
居然沒人說微型三軸陀螺儀。
複製個文章，讓大家了解一下，就是IPHONE4上感應方向和旋轉的那個晶元，
何為陀螺儀
在了解三軸陀螺儀之前，我們先知道陀螺儀為何物。
利用高速迴轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交於自轉軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置即為陀螺儀。利用其他原理製成的角運動檢測裝置起同樣功能的也稱陀螺儀。繞一個支點高速轉動的剛體稱為陀螺。我們通常所說的陀螺是特指對稱陀螺，它是一個質量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體，其幾何對稱軸就是它的自轉軸。它是由蒼蠅的後翅（退化為平衡棒）仿生得來。這裡指的是單軸陀螺儀，並非iPhone 4中的三軸陀螺儀。從數字上我們也能夠得知，iPhone 4中的陀螺儀有著獨到之處。
在一定的初始條件和一定的外在力矩作用下，陀螺會在不停自轉的同時，還繞著另一個固定的轉軸不停地旋轉，這就是陀螺的旋進(precession)，又稱為迴轉效應(gyroscopic effect)。陀螺旋進是日常生活中常見的現象，我們在孩童時代玩的陀螺就是典型的例子。
陀螺儀的種類很多，按用途來分，它可以分為感測陀螺儀和指示陀螺儀。感測陀螺儀用于飛行體運動的自動控制系統中，作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度感測器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態的指示，作為駕駛和領航儀錶使用。
我們現在常接觸的便是電子式的陀螺儀，有壓電陀螺儀，微機械陀螺儀，光纖陀螺儀，激光陀螺儀等，並且還可以和加速度計，磁阻晶元，GPS，做成慣性導航控制系統。
而我們今天主要了解的iPhone 4中的陀螺儀可以稱為微機械陀螺儀，那麼微機械陀螺儀究竟為何物？三軸陀螺儀又是什麼？我們不妨接著往下看。
三軸陀螺儀的基本定義
三軸陀螺儀：即同時測定6個方向的位置，移動軌跡，加速。單軸的只能測量一個方向的量，也就是一個系統需要三個陀螺儀，而3軸的一個就能替代三個單軸的。3軸的體積小、重量輕、結構簡單、可靠性好，是激光陀螺的發展趨勢。對於激光陀螺則更多應用于軍事方面，我們暫且不做討論。不過我們可以看出iPhone 4應用的三軸陀螺儀是較為先進的。
圖為三軸陀螺儀工作原理，而不是iPhone 4「三軸陀螺儀」的外觀。
其實iPhone 4採用的「三軸陀螺儀」，也叫微機械陀螺儀也可稱作MEMS陀螺儀，為了讓用戶更為容易理解，俗稱三軸陀螺儀。也就是說iPhone 4採用的是三軸陀螺儀技術，但實體則是微機械陀螺儀。換句話說，微機械陀螺儀是由晶片技術生產的。為了讓大家更容易接近、理解微機械陀螺儀為何物，接下來我們就拆分iPhone 4手機，主要看裡面微機械陀螺儀具體是什麼。
拆分iPhone 4內部的三軸陀螺儀
這是一款iPhone 4的三軸陀螺儀晶元，而該晶元就是意法半導體公司的產品，同時這家公司還為iPhone和iPad產品提供加速度感測器晶元。
蘋果iPhone 4三軸陀螺儀晶元
同是蘋果產品，一個是iPhone手機，一個是iPad電腦。但是據國外TechInsights網站的高級分析師Steve Bitton則發現在蘋果iPad機型的主板上，有一個空出的晶元位，這個空位的面積正好與iPhone 4中陀螺儀晶元的大小相符合，同時空位的位置也正好設在加速度感測器晶元的旁邊，而且同樣靠近處理器晶元。
據悉這個發現顯示蘋果原來本有計劃在iPad上設置這種三軸陀螺儀，不過他們最後放棄了這個計劃，也許我們會在iPad第二代產品里看到這種晶元。
iPhone 4陀螺儀內部結構
為了進一步能夠對iPhone 4內的陀螺儀內部結構進行了解，我們不妨繼續觀看一下該晶元是哪款型號。圖中明顯可以看到晶元的外殼封裝上打有「AGD1 2022 FP6AQ」的字樣。而這就是MEMS（微電機系統）陀螺儀晶元內部集成有微型電機系統，可用於測量手機的運動方向數據。
經過X光拍攝後的陀螺儀晶元
如果我們繼續拆分這個晶元，那麼裡面還會是什麼樣子的？由於設備的有限，我們僅能夠用X光來看清裡面的內部情況。我們可以看到，晶元內部包含有一塊微型磁性體，可以在手機進行旋轉運動時產生的科里奧力作用下向X,Y,Z三個方向發生位移，利用這個原理便可以測出手機的運動方向。而晶元核心中的另外一部分則可以將有關的感測數據轉換為iPhone 4可以識別的數字格式。所以，當該系統運行時，無論你將iPhone 4上移或者甩動，裡面的晶元接受指令就會向iPhone 4的CPU傳輸數據，使得iPhone 4能夠做出正確的回應。
其他種類陀螺儀放大示意圖
如果說上圖是某基地的平面示意圖，我想大多數朋友都會贊同的，其實為了為了讓我們對於MEMS陀螺儀晶元認識更為廣泛，筆者搜羅了幾款其他種類的放大示意圖，讓我們看一下在這個微距下的世界，是如何令我們震撼。
三軸陀螺儀的應用很廣泛，比如在飛機上裝上三個定向指示儀，並使三個小飛輪的自轉軸相互垂直，飛行員就可以通過飛輪軸相對於機身的指向來確定飛機的空間取向。船舶上裝上定向指示儀，海員可用它來確定海輪的航向。魚雷，火箭中也裝有定向指示儀，起到自動導航的作用。在魚雷前進的過程中，定向指示儀的軸線方向保持不變。當魚雷因風浪等影響，前進方向改變時，魚雷的縱軸與定向指示儀之間就出現了偏差，這時可啟動有關器械改變舵的角度，使魚雷回復到原來的前進方向。火箭中，則採用改變噴氣方向的方法來校正飛行方向。
小到手機大到導彈甚至太空梭，陀螺儀無疑是一個重要的因素，無論是單軸還是三軸或者多軸陀螺儀，此種技術將被更加廣泛的普及的來到我們生活當中。此時此刻，如果你還是沒明白三軸陀螺儀是什麼？那麼你可以簡單的理解為就是3D版的重力感應。而現在對於絕大多數手機遊戲中應用此技術的可以說寥寥無幾，《Gun Range》則是較為出色的一款
看了大家就會明白，touch里的陀螺儀不是真有個機械陀螺，所以，不用擔心使壞，可勁甩吧！
作為曾經的光刻工程師，資瓷下 @周蕾的回答。
答主放的圖片應該是ASML TWINSCAN NXT 1950i，也就是第一代的NXT，Immersion浸入式曝光。
什麼是浸入式，估計很多人都不知道，這裡科普下。
玩單反的人應該知道有個參數叫數值孔徑（Numerical Aperture），簡寫就是NA，百度百科給出如下解釋：
qo 越大，即纖芯與包層的折射率之差越大，光纖捕捉光線的能力越強，而參數 sinqo 直接反映了這種能力，我們稱為光纖的數值孔徑 NA (Numerical Aperture)
而在光刻領域，說白了就是宏觀的微觀相機，宏觀指的是相機很大，看到中間那根圓柱體了么？那就是鏡頭，稱為Lens，估計兩個成年人能勉強合抱住吧。微觀指的是拍下的圖片是以nm為單位反映在wafer上的。
那麼在如今20nm都算low的年代，怎麼能保證光刻圖形的準確不失真呢？BTW，看到答主提到了這麼一句話：
貌似ASML的新一代in-vacuum machine號稱reticle stage有二十幾倍重力加速度的加速能力
是的，reticle stage和wafer stage不僅需要高速移動，而且需要高速同步移動，什麼是同步？就是reticle stage和wafer stage的每一個瞬間，位置差了1nm都不算同步。請注意單位，1nm。
記得當年看test的報告，結果誤差了幾個mm，看上去很小，但是limit是只有幾nm的，所以報告給出的誤差的百分比是這樣的：n00000000%，n表示某個非0數字，請自行計算我當時心裡陰影面積。
扯遠了，回到immersion這裡來，兇殘的ASML公司發現在wafer和lens中間加一層水，就可以使NA放大多少多少，然後ASML就這麼做了。因為水的存在，所以才有了浸入式曝光這一說法。
同學們看上去是不是覺得稀鬆平常？那我告訴你們哦，首先要保證wafer stage和reticle stage的同步移動，然後水是在wafer上的，所以水也要同步移動，可是水是液體，會隨意流動，所以還要保證水的形狀不改變，再然後，水上面是lens，光打下來，下面是wafer，接收打下來的光，那麼如果水在高速移動中產生了一個氣泡怎麼辦？呵呵噠~不信的同學可以自行買瓶礦泉水，隨意動一動，也不要求你們達到多少重力加速度這麼高要求了，就隨意動一動，看看能不能看到氣泡。你都肉眼可見了，這要在nm級得加多少個0啊！
如此精度，當真是震撼啊。
Building on the successful in-line catadioptric lens design concept of the XT:1950Hi, the TWINSCAN NXT:1950i has a numerical aperture (NA) of 1.35 – the highest in the industry.
這是1950i中的一段介紹，NA在當時已經是工業界最高，現在的NXE估計更恐怖了吧。可惜我已經不在這一行了。
還有關於overlay，這個太專業，曾經同事說過這麼一句話，但凡理解了overlay的，都可以在這個世界所有的黃光區橫著走。我這種小白菜就不丟人現眼了。
有興趣的同學可以自行去ASML官網看人家的產品介紹，請自行感受下這個世界的科技，絕對不只是一部手機那麼簡單。
ASML Homepage
註：第一段引用來自NA百度百科，
第二段來自 @周蕾本題下的回答，
第三段來自ASML1950i產品介紹：ASML: Products
大家的回答基本上是自上而下（from top to bottom）的，那我就來講講真正的極限制造手段：自下而上。
今年諾貝爾化學獎頒發給了這個領域。
費恩曼作過一篇重要的演講，There』s plenty of room at the bottom，就提到了這個新領域（百度文庫上有中文翻譯，直接搜索英文名就行，寫的很不錯）。讓我佩服的是他的前瞻性（當時化學家根本沒有足夠的儀器或手段來設計分子機器）。這裡簡述如何構造分子水平的機械裝置。
當然，製造分子水平的機器，其加工方式是化學合成，而不是在極限精度上的操作。然而得到的分子機器可以實現極限精度的運轉。
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首先談生物分子機器，比如說驅動蛋白以及atp合酶。
驅動蛋白的動圖：http://wanzao2.b0.upaiyun.com/system/pictures/11519973/original/e6342e8923a639ca.gif
atp合酶的動圖：http://s9.sinaimg.cn/mw690/5b2b7062gcde07b4d3fc8690
關於驅動蛋白的機制：https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Motility_of_kinesin_en.png
-------------------文獻開篇就是：
生物學對分子機器的廣泛使用始終表明，縮小合成分子系統與宏觀機器之間的差異將得到豐厚的回報。使
用能引起亞分子組分發生大幅度運動的架構設計合成分子系統在過去的二十年中被證明是可行的。認清納米馬達與分子機器隱藏在每一個重要的生物過程的核心中，
或許是最好的方法來理解控制分子級運動的技術潛能。百萬年的進化，自然沒有理由不選擇這個解決方案來執行複雜的任務。當人類了解到如何構建人造結構並控制
利用分子級運動以及直接與分子級物質和外界交流，這會對功能分子以及材料設計的每一方面產生潛在的影響。接下來無疑就是對物理與生物的進一步理解。
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酶用於分子水平的加工製造，或者定向移動。
那麼看這個人造分子系統：
（然後就會感到人類利用更少的原子做出效果差強人意的機器也是足夠拼的，當然相對於生物分子還是too simple，naive）
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它的作用類似於玻璃棒，可以攪動液晶。
它的作用類似於玻璃棒，可以攪動液晶。
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人造小車，這個在果殼上看見過對作者所有研究的一個總結（作者做小車做上癮了，做過分子火車（然而並不能動），研究過輪胎的材質（C60對光不穩定，之後發現碳硼烷不錯），以及各種high（燒錢）~）
小車的運行並不是定向的（表面要加熱，之後在熱運動下前行（或者後退））~~所以為了實現定向移動，設計了另一個分子車。
小車的運行並不是定向的（表面要加熱，之後在熱運動下前行（或者後退））~~所以為了實現定向移動，設計了另一個分子車。
驅動力來自於和最開始的分子類似的一個光致定向旋轉系統。
驅動力來自於和最開始的分子類似的一個光致定向旋轉系統。
ps：圖中的STM是最高精度的操控的一個代表。
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這個先不提是怎樣做出這個神（鬼）奇（畜）分子的（其實還不止一個）。然後通過化學手段讓環脫落下來，脫落的同時會自己合成多肽（新增3個氨基酸基團）
這個先不提是怎樣做出這個神（鬼）奇（畜）分子的（其實還不止一個）。然後通過化學手段讓環脫落下來，脫落的同時會自己合成多肽（新增3個氨基酸基團）
以及各種數不清的索烴輪烷系統（這個套在棍子上的環就算一個）（自己看review，這個review有很多是講索烴輪烷的，最後是基於DNA自組裝的結構，後面談自組裝會提到）
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不過要是照這樣說，那豈不是所有化學合成都是極限精度的，畢竟是直接對分子~~~
當然，人類只是假借分子之手來進行極限精度的操控。更多的例子：
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這個時候要過渡到超分子化學了~我們需要利用自組裝：
一個經典的超分子：
Self-assembly of nanoscopic dodecahedra from 50 predesigned components
做出的是直徑6nm左右的一個五角十二面體中空球。顯然，通過剝離這類自上而下的方法是達不到這個級別的。
做出的是直徑6nm左右的一個五角十二面體中空球。顯然，通過剝離這類自上而下的方法是達不到這個級別的。
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來一個最新的超分子，同時具有催化能力（所以上了nature）
A supramolecular microenvironment strategy for transition metal catalysis
這個是四個Ga作為頂點，6個配體做棱，形成的中空超分子。它可以封裝一個金配合物，脫去乙烷之後再放出產物。
這個是四個Ga作為頂點，6個配體做棱，形成的中空超分子。它可以封裝一個金配合物，脫去乙烷之後再放出產物。
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先寫這麼多，慢慢補
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reference：
人造分子機器
Artificial molecular machine
Chem. Rev., 2015, 115 (18), pp 10081–10206
DOI: 10.1021/acs.chemrev.5b00146
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Olenyuk, B., Levin, M.
D., Whiteford, J. A., Shield, J. E., Stang, P. J. (1999).
Self-assembly of nanoscopic dodecahedra from 50 predesigned components. Journal of the American Chemical Society, 121(44), 10434-10435.
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A supramolecular microenvironment strategy for transition metal catalysisVol. 350
no. 6265
pp.
1235-1238
DOI:
10.1126/science.aad3087
這個接樓上 @老驥伏櫪說說二氧化硅SiO2，本課題組正好是做這一塊，在普通實驗條件下我們可以通過由上而下的途徑制出高精度的SiO2產品，應用領域包括 absorption, separation, host/guest composite chemistry, templates for nano-replication, optical wave guides, drug delivery,catalysis,這幾大塊，目前我們實驗室主要是形貌上改性複合用於催化反應。SiO2大牛當然很多了，從Mobil1992年報道M41s到趙東元院士合成SBA15再到車順愛用（S-I+）途徑合成AMS，包括肖豐收很多大牛做出來優秀出色的工作，但是能工業化生產應用的例子寥寥無幾，革命尚未成功，碩博還需努力！
下面是我們課題組做的一些工作：1.
這是通過一系列納米管在長度50 nm至5 μm範圍調控，外徑可以在50至350 nm範圍內調控，孔徑可以在2至3 nm範圍調控。
2.
這個是六方形貌柱狀SiO2，形狀規則，孔道長程有序
這個是六方形貌柱狀SiO2，形狀規則，孔道長程有序
3.
一個白點就是一個孔
一個白點就是一個孔
4.
這是我做的板磚
這是我做的板磚
5.
5.
球形，每個裡面都含有V
先到這，有空再貼
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