里克·斯马利（Rick Smalley）因其在纳米技术领域的开创性研究，于 1996 年获得了诺贝尔化学奖。他发现了富勒烯 C60，并将其命名为巴克敏斯特富勒烯（Buckminsterfullerene），简称“巴基球”（buckyballs），因为该分子具有巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）设计的测地穹顶结构。巴基球的发现促成了碳纳米管的开发，而碳纳米管已广泛应用于纳米技术的众多现代发展中。斯马利在休斯顿的莱斯大学任教，他利用他的诺贝尔奖作为“扩音器”，讨论能源问题，他称这是人类面临的最重要问题。
能源问题是什么？为什么您，一位化学教授，会对它如此关注？
S：能源问题的核心在于，我们地球上的人口比以往任何时候都多。目前，发展中世界数十亿人口的能源消耗率并不显著，但随着时间的推移，他们一定会大幅增长。要么我们找到一种方法，让地球上的每个人都能获得能源繁荣，否则我们将面临一系列的麻烦。
例如？
S：繁荣取决于能源的充裕程度、质量和成本。我们习惯了生活在一个能源极其充裕的世界，主要由低成本石油驱动。这种情况不会持续太久了。这是不可能的，因为中国、印度和非洲的快速经济发展，加上发达国家日益增长的燃料需求，将很快超过全球石油产量。
随着能源成本的攀升，将会发生什么？
S：能源成本的上涨将导致繁荣下降。随着数十亿人争夺不足的资源，将会出现通货膨胀。将会发生饥荒。将会发生恐怖主义和战争。
为什么您是解决这个问题的合适人选？
S：解决这些问题的答案必须来自物理科学和工程学。如果我看不出答案，谁能呢？
为什么似乎没那么多人关心这个问题？
S：便宜的石油。过去 20 年来，我们最大的问题是低油价。
您认为这需要像 20 世纪 70 年代的石油危机那样的另一场震惊事件吗？
S：恐怕是的。我投入了大量时间试图将这个问题列为优先事项，希望布什政府能够认识到发起一项解决能源问题的宏大新挑战的政治诗意。如果不行，那么我们就只能等待事件将这个问题推向一场严重的危机。
我们应该怎么做？
S
我们应该集中精力寻找一种新的能源资源和一种新的能源基础设施，以补充并最终取代石油、天然气以及最终的煤炭。这是一项巨大的事业。全球能源产业的年产值为 3 万亿美元，是全球农业的两倍，是全球所有军费开支的四到五倍。
那能源公司呢？
S：许多在大能源公司工作的人寄予厚望，认为地球上存在着大量的天然气资源，可以支撑我们几十年。我分享他们的希望，但我认为这是痴心妄想。
那么现在的研究应集中在何处？
S：一个领域是电力传输和储存。能够通过大陆长距离的电线以数百吉瓦的功率实现更高效的电力传输，这将是革命性的。实现大规模的电力储存也同样具有变革性。我认为最好在我们的住宅和小型企业本地进行。我们需要能够在电价最便宜的时候从电网取电，并将它储存起来，以便以后随时可用，无论该家庭或企业何时需要。长距离电力传输将使主要能源生产商能够将其能源销售到数千英里之外。想象一下沙漠中巨大的太阳能农场。你知道，如果你看看地球，几乎每个大陆都有沙漠。那些沙漠拥有巨大的太阳能资源。即使我们找到了发电的方法，你也必须将能源从人们不居住的沙漠输送到大陆上居住的地区，并且你必须在能源可用时间上进行调整。我坚信最好的解决方案将由纳米技术实现。
纳米技术能做什么？
S：首先，我们来谈谈传输。我一直在努力的一个方向是开发一种新型导电电缆，由所谓的“扶手式量子线”（armchair quantum wires）制成：单壁碳纳米管（buckytubes），具有特定的结构。它们是电子的量子波导。我坚信随着时间的推移，我们将能够找到利用这种技术制造连续电缆的新方法。这种方法可以生产出导电性堪比铜，但强度超过钢，而重量只有其六分之一的电缆。碳纳米管能够承受极高的电流，每平方厘米可达十亿安培。相比之下，传统的电缆材料每平方厘米只能承受几千安培。在储存方面，我们的希望是开发新型电池。电池的化学需要从纳米层面进行改进，并提升到宏观层面。最好的选择包括锂离子电池、液流电池和氢燃料电池中的巴基管。
我们距离能够以这些方式储存和传输能源还有多远？
S：我相信，如果我们启动一项重大的国家研究计划，我们可以在未来 10 到 15 年内取得必要的科学发现——小奇迹和大奇迹。
太阳能现在效果不是很好。您为什么如此看重它？
S：如果我们考察我们所需的大规模一次能源来源，只有少数几个地方能够提供如此巨大的能源。核裂变发电厂，如果您愿意在全球范围内建造数千座快中子增殖反应堆，就足以满足需求。氢聚变也同样足够。两者可能都太昂贵了，但我们应该继续推动它们。
在我们开发出更好的太阳能技术之前，其他能源来源能否帮助我们？
S：煤炭。但如果我们不能以某种方式捕获产生的 CO2，我们就不能再燃烧煤炭很长时间了。不幸的是，我怀疑我们能否在全球范围内以实际、可靠的方式，按每年数十亿吨的所需速率，长期做到这一点。这会将我们带回到太阳能。地球上接收到的太阳能是我们需要为 100 亿人提供动力的数千倍。廉价实现这一目标的唯一方法是使用光伏电池或成本与油漆一样便宜的光催化剂。关于可以用作便宜涂层到光伏薄膜上的纳米实体，有很多讨论。
那么研究资金应该首先投入太阳能吗？
S：是的，以及电力传输和本地储存。我们应该大力推进。我意识到我们需要奇迹才能实现这一目标，而且我们无法保证所有这些奇迹在当前已知的物理和化学定律下都是可能的，但我相信我们总会找到办法。
您认为我们还有多少时间？
S：嗯，我们本应该在 20 世纪 80 年代就解决所有这些问题了。我们面临的挑战是到本世纪中叶提供翻倍的全球能源产量。目前，世界运行的功率约为 14 太瓦，相当于每天 2.2 亿桶石油。到本世纪中叶，大多数分析师都同意，至少需要将其翻倍，达到每天 4.4 亿桶石油当量以上，即 28 太瓦。
我们能做到吗？
S：不能通过燃烧向大气排放 CO2 的物质——这对地球风险太大。我们需要的是清洁能源，其价格足够低廉，能够支持印度、中国、撒哈拉以南非洲和南美洲的发展。我们需要其价格不超过每千瓦时三美分。如果我现在知道如何做到这一点，并且我明天就建成一座新的无碳 1000 兆瓦发电厂，然后第二天再建一座，第三天再建一座，那么我将不得不连续 27 年每天这样做，才能仅仅增加 10 太瓦的电力。而我们需要的不止这些。
这似乎毫无希望……
S：应对这一挑战对我们是有益的。即使我们未能找到使我们能够生产然后以每千瓦时几美分的价格将数百吉瓦电力传输 3000 英里的奇迹，即使我们永远找不到像泥土一样便宜的光伏电池，尝试做这件事的事业也会极大地推动我们的科学和工程发展，从而产生一系列意想不到的新技术，它们将成为庞大新产业的基础。
什么能激励我们去做这件事？
S：总统的领导。一位总统可以激励新一代的科学家和工程师，形成一个新的“斯普特尼克”时代，这将给这个国家和世界带来巨大的好处。这项大胆的新事业将是好的商业，好的政治，最重要的是，对灵魂有益。
