偶看新闻武汉欢乐谷门票夜场50:未来的纳米技术
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/28 08:56:45
未来的纳米技术
任何一种生物体内都拥有自 然的纳米材料DNA、RNA、蛋白质 等等，它们构成了生物的组织和器 官。现在，我们已经学会在纳米尺 度内制造出非生物性质的材料和 机器，这势必引起一场新的工业革 命。在接下来的几十年中，纳米技 术必将逐步渗透到科学技术的各 个领域，并可能会在很大程度上改 变我们的生活和生活观念。
以下略举纳米技术行将影响 的几个领域。 脱盐净水 利用一种高效节能的电容通 流技术可以对海水进行脱盐净化。 这种方法比用反渗透法脱盐至少 节能10倍，比蒸馏法则节能100倍 以上。而且，这种方法的前期投入 和运行费用仅仅是反渗透净化系 统的1／3。设计这种方法和装置的 关键之处在于建造一种高比表面 积的电极材料，而我们现在对其的 首选便是碳纳米管。
借助于这种超高比表面积 (1000平方米／克，即1克的纳米颗粒拥 有1000平方米的总表面积)的纳米材料 电极，只要在电极两端加上一个很 小的直流电压(1—2伏特)，海水中 的溶解离子便带电并迅速地被高 比表面积的电极吸附，海水由此很 快被净化。
当全球水资源迅速匮乏时，人 口却依然在增长。据权威人士估 计，到2025年，全球将有48个国家、 32％的世界人口将面临着缺水的 困境。海水脱盐净化技术成为一些 国家的研究焦点，因为这几乎是解 决缺水困难的根本出路；而纳米技 术的发展则为这一技术提供了一 种发展的可能方向。 照明革命 在过去的十年里，对原子的监 视和操纵已经导致了照明技术的一场革命。在历史上，爱迪生用 玻璃罩住钨丝所发明的白炽灯 满足了我们照明的需要。当灯丝 被通过其中的电流加热时，部分 能量转化为可见光发射出去并 随之产生大量的热。在美国，全 部的电量中约有20％用于照明， 这包括白炽灯和荧光灯。这在 1998年所对应的费用是630亿美 元。此外，在提供这些用电量的 同时还面临着释放1.12亿吨碳的 环境压力。
在照明中用于制造发光二 极管的半导体将逐渐在纳米尺 寸范围内制作，在纳米尺度上制 作的发光二极管的效率现在已经 可以与可见光谱上许多部分的白 炽光源相媲美，更由于其小巧精 致、耐用性以及低发热特性，它将 很快在展览、汽车照明灯，交通灯 以及指示器中获得广泛应用。一个 壮观的应用实例就是纽约时代广 场上的纳斯达克市场行情指示牌， 它竟使用了1900万个发光二极管。
据预测，这种以纳米技术为基 础的照明技术的进步将有望减少 全球20％的能源消耗。从而每年节 省出1000亿美元并减少20亿吨碳 化物的排放。此外，大约会有10亿 瓦的发电能力可以获得重新分配 或者根本不再需要，这可以为我们 省下500多亿美元的建设成本。药物输送系统 纳米技术的应用所导致的在 药品生产及体内输送方面的根本 变化将有望在未来十年内影响到 全球产值高达3800亿美元的药品 制造业。这类技术的应用主要有以 下几种方式：
纳米化将使得较低可溶性的 物质更容易被作为药品，这会使得 适用于用作制药的化学物质的数 量增加约一倍。(这部分药物的颗 粒大小介于100到200纳米之间)
树脂聚合物的某些特性(如： 在水溶剂中的高可溶性、确定的结 构、高度的单分散性，低度全身性 毒性)可以使它们成为所谓的纳米 生物药剂输送装置中最富魅力的 组件。
用尺寸为50至100纳米的纳米 颗粒对肿瘤进行定位。因为更大的 粒子无法穿地肿瘤上的小孔，但纳 米颗粒却能轻松进入肿瘤内部。
可以在纳米颗粒的表面附加 配位体作为目标受体而实施积极的定位，受体将识别受损组织、从 而附着到其上并释放治疗药物。
通过增加更微小的粒子在细 胞组织上的附着力以提高局部药 物滞留的程度。
纳米化的标志物将使得癌 症在仅有少量癌细胞出现的早 期即被检出成为可能。
目前已商业化应用的这方 面的一个例子是美国Nexstar公 司生产的一类胶囊药剂，其1999 年的销售额已逾2亿美元。
早在80年代，学术研究者们 就提出用植入了纳米颗粒的聚 合物来输送药物，但这种方式由 于聚合物杂质在使用后的处理 上的麻烦而难以投入实用。1992 年，产业界的研究者们提出运用 不需聚合物支持的纳米晶体，这 一方案目前已投入实际应用。 国家安全：生物探测 纳米技术必将导致军事实力 上的革命性飞跃。生物学、化学以 及物理学在纳米尺度内的相互融 合正在使用于生物和化学战争的 探测设备得到巨大改进成为可能。 同时，民事灾难反应部队和医药行 业也将从中受益。以日本1995年发 生的奥姆真理教事件为例，我们无 法通过以一只金丝雀为探测用的 敏感器件而对神经性毒气的进攻 作出反应。国防研究和开发计划正 在寻找更多探测设备的新的选择。 而两项相关技术则正在趋于成熟。 其一就是能选择性探测生物媒介 DNA的色度传感器，另一个就是能 增加免疫测定敏感性的磁珠技术。 在对多重病原菌进行同时测定的 系列探测仪中，这两种技术都能获 得很好的应用。
任何一种生物体内都拥有自 然的纳米材料DNA、RNA、蛋白质 等等，它们构成了生物的组织和器 官。现在，我们已经学会在纳米尺 度内制造出非生物性质的材料和 机器，这势必引起一场新的工业革 命。在接下来的几十年中，纳米技 术必将逐步渗透到科学技术的各 个领域，并可能会在很大程度上改 变我们的生活和生活观念。
以下略举纳米技术行将影响 的几个领域。 脱盐净水 利用一种高效节能的电容通 流技术可以对海水进行脱盐净化。 这种方法比用反渗透法脱盐至少 节能10倍，比蒸馏法则节能100倍 以上。而且，这种方法的前期投入 和运行费用仅仅是反渗透净化系 统的1／3。设计这种方法和装置的 关键之处在于建造一种高比表面 积的电极材料，而我们现在对其的 首选便是碳纳米管。
借助于这种超高比表面积 (1000平方米／克，即1克的纳米颗粒拥 有1000平方米的总表面积)的纳米材料 电极，只要在电极两端加上一个很 小的直流电压(1—2伏特)，海水中 的溶解离子便带电并迅速地被高 比表面积的电极吸附，海水由此很 快被净化。
当全球水资源迅速匮乏时，人 口却依然在增长。据权威人士估 计，到2025年，全球将有48个国家、 32％的世界人口将面临着缺水的 困境。海水脱盐净化技术成为一些 国家的研究焦点，因为这几乎是解 决缺水困难的根本出路；而纳米技 术的发展则为这一技术提供了一 种发展的可能方向。 照明革命 在过去的十年里，对原子的监 视和操纵已经导致了照明技术的一场革命。在历史上，爱迪生用 玻璃罩住钨丝所发明的白炽灯 满足了我们照明的需要。当灯丝 被通过其中的电流加热时，部分 能量转化为可见光发射出去并 随之产生大量的热。在美国，全 部的电量中约有20％用于照明， 这包括白炽灯和荧光灯。这在 1998年所对应的费用是630亿美 元。此外，在提供这些用电量的 同时还面临着释放1.12亿吨碳的 环境压力。
在照明中用于制造发光二 极管的半导体将逐渐在纳米尺 寸范围内制作，在纳米尺度上制 作的发光二极管的效率现在已经 可以与可见光谱上许多部分的白 炽光源相媲美，更由于其小巧精 致、耐用性以及低发热特性，它将 很快在展览、汽车照明灯，交通灯 以及指示器中获得广泛应用。一个 壮观的应用实例就是纽约时代广 场上的纳斯达克市场行情指示牌， 它竟使用了1900万个发光二极管。
据预测，这种以纳米技术为基 础的照明技术的进步将有望减少 全球20％的能源消耗。从而每年节 省出1000亿美元并减少20亿吨碳 化物的排放。此外，大约会有10亿 瓦的发电能力可以获得重新分配 或者根本不再需要，这可以为我们 省下500多亿美元的建设成本。药物输送系统 纳米技术的应用所导致的在 药品生产及体内输送方面的根本 变化将有望在未来十年内影响到 全球产值高达3800亿美元的药品 制造业。这类技术的应用主要有以 下几种方式：
纳米化将使得较低可溶性的 物质更容易被作为药品，这会使得 适用于用作制药的化学物质的数 量增加约一倍。(这部分药物的颗 粒大小介于100到200纳米之间)
树脂聚合物的某些特性(如： 在水溶剂中的高可溶性、确定的结 构、高度的单分散性，低度全身性 毒性)可以使它们成为所谓的纳米 生物药剂输送装置中最富魅力的 组件。
用尺寸为50至100纳米的纳米 颗粒对肿瘤进行定位。因为更大的 粒子无法穿地肿瘤上的小孔，但纳 米颗粒却能轻松进入肿瘤内部。
可以在纳米颗粒的表面附加 配位体作为目标受体而实施积极的定位，受体将识别受损组织、从 而附着到其上并释放治疗药物。
通过增加更微小的粒子在细 胞组织上的附着力以提高局部药 物滞留的程度。
纳米化的标志物将使得癌 症在仅有少量癌细胞出现的早 期即被检出成为可能。
目前已商业化应用的这方 面的一个例子是美国Nexstar公 司生产的一类胶囊药剂，其1999 年的销售额已逾2亿美元。
早在80年代，学术研究者们 就提出用植入了纳米颗粒的聚 合物来输送药物，但这种方式由 于聚合物杂质在使用后的处理 上的麻烦而难以投入实用。1992 年，产业界的研究者们提出运用 不需聚合物支持的纳米晶体，这 一方案目前已投入实际应用。 国家安全：生物探测 纳米技术必将导致军事实力 上的革命性飞跃。生物学、化学以 及物理学在纳米尺度内的相互融 合正在使用于生物和化学战争的 探测设备得到巨大改进成为可能。 同时，民事灾难反应部队和医药行 业也将从中受益。以日本1995年发 生的奥姆真理教事件为例，我们无 法通过以一只金丝雀为探测用的 敏感器件而对神经性毒气的进攻 作出反应。国防研究和开发计划正 在寻找更多探测设备的新的选择。 而两项相关技术则正在趋于成熟。 其一就是能选择性探测生物媒介 DNA的色度传感器，另一个就是能 增加免疫测定敏感性的磁珠技术。 在对多重病原菌进行同时测定的 系列探测仪中，这两种技术都能获 得很好的应用。