2004年 1月12日,由中國科學院主辦、582位院士投票評選的2003年世界十大科技新聞揭曉。其中,排名第一的新聞就是科學家研制出世界最小的納米電動機。的確,進入21世紀以來,納米技術已經成為科學界的熱門話題。這項技術將推動信息、醫學、自動化及能源科學的迅速發展,給人類生活帶來新的變化。為了對納米技術有一個更直觀,更深入的了解,記者近日訪問了在納米技術研究方面處于頂尖位置的美國伯克利大學的納米研究部門。
結構多變性能特殊
在伯克利大學納米研究部門工作的華裔科學家崔屹先生早在哈佛大學讀博士期間就從事納米研究,并獲得美國材料研究會博士金獎及納米研究杰出博士獎。崔先生向記者介紹了目前科學界在納米研究方面的進展情況。在實驗室里,崔博士打開他的電腦,顯示屏上出現猶如米粒大小的顆粒。崔博士說,這是硒化鎘的納米顆粒,它們是通過電子顯微鏡拍攝、放大多少倍才在電腦上顯示出來的,人的肉眼是根本看不見的。
納米是一種長度單位,1納米是1米的十億分之一。納米材料的特殊結構決定了它的特殊性能,比如在力學方面,納米材料具有奇特韌性,在180攝氏度經受彎曲不斷裂,而且拉力非常強。如果我們把納米管連接在一起,成為一根堅韌的線,其力度足以牽著天上的衛星走。
在熱學方面,納米材料的熔化功能特別強,比如一塊金子,在1000攝氏度的高溫下才能熔化,但如果把它變成納米顆粒粉末進行熔化,500攝氏度就可以了。同樣,利用納米技術,可以使一些材料在80―180攝氏度的溫度下,塑性大大提高;可以使陶瓷變得像金屬一樣的柔韌、結實,而且容易加工。
醫學領域應用廣泛
談到世界各國對納米技術的研究,崔博士告訴記者,目前科學家對小于100個納米尺寸的材料和物質,包括金屬、半導體、陶瓷材料以及生物、DNA蛋白質等物質的分析、研發直至應用都非常感興趣。涉及的范圍包括電子、光學、力學、化學反應和熱學等多種科學。總體看來,很多國家都非常重視納米的研究,但在進度上還是美國領先。從目前美國的研究情況來看,重點是在信息技術和生物工程兩大領域。
在信息技術方面,納米分子的結構在半導體和硅材料上有充分體現。納米技術在這些材料上的優勢在于它不僅體積小,而且電子傳輸速度快。因此,美國的納米技術科研人員要把納米尺寸的半導體材料做成晶體管,從而讓一塊芯片上容納更多的晶體管,其結果是尺寸比原來的要小100倍,而運算速度比傳統芯片快100倍以上。
對于運用在生物工程方面的納米技術研究,崔博士介紹說,目前有兩個方面進展比較快:一是利用納米技術跟蹤生物體內活動。比如納米顆粒比人體細胞顆粒要小得多,而且具有發光功能,科學家們把這種納米顆粒送進人的肉體、器官內,然后從人體外部向內照射近紅外線,納米顆粒在體內也會發光,這樣就可以跟蹤了解人體細胞的變化情況,從而達到追蹤病毒等效果。目前科學家們對跟蹤查找艾滋病病毒、癌細胞等在人體內活動的研究取得了不少新進展。在這項研究中,科學家們還發現癌細胞特別喜歡吃納米顆粒,這有助于跟蹤癌細胞在人體內的活動。
另一方面是利用納米顆粒極高的傳感靈敏效應對疾病進行早期診斷。目前科學家們主要是利用納米技術對癌癥的診斷進行研究,并取得了成果。崔博士說,目前他們已經在實驗室環境下實現了用納米技術對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥類型的早期診斷。具體做法是,將人的血液,哪怕是很少的一小滴血,放在一塊用納米技術做成的檢測板或儀器上,當儀器的傳感器中預置的某種癌細胞抗體遇
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