生活中最常见纳米技术有哪些(纳米技术的运用)

纳米是非常小的长度单位,只有“十亿分之一米”,相当于人类头发直径的万分之一。日常生活中的很多物品和商品早就打上了“纳米”二字。然而,从“纳米能量杯”到“纳米内衣”,从手机的7nm芯片到科幻电影中的“纳米盔甲”,再到现实世界中的纳米机器人,有哪些是真正含有纳米技术的呢?

未来,纳米机器人可以进入人体治疗我们吗?几个纳米芯片能装什么?纳米装甲只是科幻作家的**道具吗?纳米那么小,怎么会有那么多功能?长度单位为什么能成为一门科学?

**之声、**视频、**科协青少年科技中心推出全媒体科普栏目3354**课堂《科学家讲科学》。20位著名院士畅谈热点事件,为科普答疑解惑。**科学院院士、**纳米科学中心主任赵将与您一起走进神奇的纳米世界。

是时候展示真正的纳米技术了!

20世纪80年代,人类通过扫描隧道显微镜第一次正式开始了纳米尺度世界的科学观测和研究。

有多小?一纳米是10的9次方米。如果把一个直径为1纳米的球放在乒乓球上,几乎相当于把一个乒乓球放在地球上。

纳米技术研究的规模一般在1纳米到100纳米之间。“但在具体的研究中,它并不局限于这种规模。主要看纳米尺度的结构或纳米材料是否具有新颖的物理性质、化学性质、生物性质或医疗功能等。”赵解释道。

《纳米世界》有什么新内容?

有些金属氧化物通常没有磁性,但在20 nm以下会表现出顺磁性。黄金的熔点在1064左右,但到了1 ~ 2 nm就会在室温下熔化。不同的颗粒尺寸,性能会有很大的不同。这就是纳米尺度效应。

赵说,物质世界从反应能到功能能的临界转变发生在纳米尺度,同时生物世界从无生命到有生命的临界转变也发生在纳米尺度。“所以我们应该规范物质世界。比如获取物质的新功能,在纳米尺度上调控结构是最有效的,因为物质宏观功能的来源就在这里。”

目前,全世界已有60多个**设立了**纳米研究**,**也不例外。**的纳米技术研究起源于20世纪80年代末。赵说,“目前,**是世界上纳米技术基础研究和应用基础研究领域最活跃、最有影响力的**之一。”

从“纳米内衣”到“纳米盔甲”,纳米能做什么?

可能有人觉得纳米有什么奇怪的,穿上了“纳米内衣”“纳米鞋垫”。曾经,一些无良商家想利用“纳米”的知名度作为营销噱头。出现了许多名称中带有“纳米”字样的商品,但没有一件商品与纳米有关。一些消费者甚至认为纳米技术是一个骗局。

赵指出,大约二十年前,出现了各种各样的纳米产品,但实际上,当时纳米技术还没有大规模应用。现在纳米技术真的已经应用到很多方面和产品上了,但是“纳米”这个词已经不再用来标榜自己了。

在一部已经成为“人体新器官”的智能手机中,有一百多个零件是纳米技术和纳米材料的产物。手机内部的计算芯片是用人类最先进的微纳加工技术制成的。因此,5纳米芯片每平方毫米约有1.5亿个晶体管,2纳米芯片的晶体管密度约为5纳米芯片的两倍。比人指甲略大的芯片包含数百亿个晶体管,比地球人口还多。

“当它被大规模使用时,人们可能不再把它当作噱头。”赵认为,纳米技术一定会改善和改变我们的生活,特别是当人类进入智能社会,纳米技术应该无处不在。

有些科幻电影编剧并不掌握纳米技术,而是巧妙地运用了纳米技术的概念。它们的纳米装甲可以在需要时快速释放覆盖全身,必要时还可以在局部形成“盾牌”和“锤子”。这个**道具能实现吗?

对此,赵认为,科幻有一定的科学依据,但不是科学。它给人类带来了狂野的想法,可以成为技术变革的驱动力之一。“从某种意义上说,是有意义的,比如我们现在做的时变材料。”但是从科幻到真正的科技,需要大量的基础研究和技术开发。

纳米机器人能治病?

纳米技术在原子和分子尺度上研究物质的特性和相互作用,精确加工制造物质的原子,可以精确控制生命、健康和疾病的进程。

到目前为止,疾病的诊断和治疗都是基于分子间反应,人们服用的药物。

物称为分子药物。纳米药物是单个分子聚集在一起形成一个颗粒,也可以称为颗粒药物。这个粒子有一个表面,在这个表面上可以装载很多不同的药物,然后可以一层一层的控制。

地往外释放。

而把纳米颗粒作为治疗药物的载体,则可以让它在人体内输送药物,而且是像快递员一样定点递送。

除了精准送药的“快递员”,未来,纳米机器人也可能进入人体,来给人们看病。它是能对纳米空间进行操作的“功能分子器件”**形成的系统。这个“机器人”和通常的机器人形象有着很大差别。一根纳米棒、纳米管就可以是一个纳米机器人。

未来,人们有望利用自组装纳米机器人通过血管直达病灶,进行疾病治疗以及自我修复,比如消除体内的肿瘤细胞,进行微创手术等。

看不见的纳米世界安全吗?

纳米这么小,肉眼无法察觉,进入人体内安全吗?

其实纳米颗粒物并不只是如今纳米技术的产物,汽车尾气、燃烧过程等都会产生大量纳米粒子。赵宇亮介绍,据估算,在大街上行走的人每小时通过呼吸空气吸进的纳米粒子大约有1亿个。

有关纳米材料的生物效应与毒性的研究数据目前还很少。初步的实验证据提示,即使化学成分相同的物质,它的微米颗粒与纳米颗粒也可能具有不同的生物效应,这些生物效应可能有益也可能有害,大量未知问题仍需研究。比如,研究人员发现,纳米颗粒进入人体后,人体内的蛋白会自动将其包裹起来,因此,它不会被身体当做外来异物,具有了隐身效应。“会不会产生长期的毒性?这个事情现在正在研究,目前还没有定论。”赵宇亮介绍。

纳米机器人会不会在我们的身体中“失联”,从而对人体产生副作用或**性伤害?目前研究人员倾向于用身体内部的材料来制作纳米机器人,这样便能够被人体分解掉,可能不会产生太大的负面效应。

不过,赵宇亮也坦言,目前相关研究时间较短,知识积累和技术积累还不是很多。“至少现在还不好说将来它会怎么样。但有一点是肯定的,如果要将其用到临床或人体内,相关问题肯定要做系统研究,有系统方法。”有关纳米材料的安全性,现在已形成“纳米毒理学”,很多科学家在研究怎样能够安全使用纳米材料。

▌本文转自:**广电总台**之声

来源: **广电总台**之声