第三章3纳米科技之意义2课件.ppt

单晶纳米线的受激发射行为 验证过程： 用人工方法合成含10个至100个碱基的一些DNA片断，将它们分别固定在玻璃基板上。在DNA的一端添加光增感剂，而另一端添加荧光色素。用紫外线从玻璃基板的相反一侧照射DNA，可以观察到光增感剂产生正电荷，正电荷通过碱基移动到附着有荧光色素的一端，正电荷和荧光色素反应后，荧光消失。此外，如果4种碱基排列的顺序被改变，电流的速度也有所变化。 Gimzewski指出正常细胞发生癌变后，形状和内部结构会随之发生改变，癌变细胞因此变得更软。但这一特征无法通过对比细胞外形发现。 现阶段，医学界诊断癌症主要有两种方法：一种是活体切片，将切下的组织放在显微镜下，观察是否有癌变迹象；另一种是利用抗体检验蛋白质，分辨癌变细胞和正常细胞。但利用这两种方法检验肺癌的平均误差率达到15％。 [8]纳米技术在分子组装方面的应用 纳米技术以往的研究主要集中在： A 在实验室探索用各种手段制备各种纳米微粒，合成块体。 B 研究评估表征的方法，并探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。 C 利用纳米材料已挖掘出来的奇特的物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料。 1996年，IBM公司利用分子组装技术，研制出了世界上最小的“纳米算盘”，算盘架是蚀刻而成的铜槽和铜脊，算珠由球状的C60分子构成，槽脊柱只有一个原子高，每个槽内可容纳任意个巴基球，巴基球由扫描隧道显微镜操纵在铜槽内滑动。 理论上金泽夫斯基的算盘储存信息的容量是常规电子计算机存储器的10亿倍。 1999年，(王中林)美国、中国、法国和巴西科学家用精密的电子显微镜测量纳米管在电流中出现的摆频率时，发现可以测出纳米管上极小微粒引起的变化，从而发明了能称量亿亿分之二百克的单个病毒的“纳米秤”。该成果在《Science》发表，这种世界上最小的秤，为科学家区分病毒种类，发现新病毒作出了贡献。(10-15g) 1999年美国波士顿大学的化学家Kelly在《自然》报道世界上最小的马达，该分子马达由78个原子构成。 The chemically driven rotary molecular motor by Kelly and co-workers. 120° rotation 《自然》杂志还报道了另一个由荷兰和日本科学家研究的另一种由太阳能驱动的分子马达，其在光照作用下，能够连续不断地旋转。 Rotary cycle of the light-driven rotary molecular motor by Feringa and co-workers. 360° 1999年，美国哈佛大学的Philip?Kim?和Charles?Lieber研制出纳米镊子,能抓住直径约500纳米的聚苯乙烯原子团 纳米镊子是在一个圆锥形的直径约100纳米的微型滴管的内外壁沉积金电极制成的，镊子的每个臂则是用一束像葱一样的同心层碳纳米管制作，而这些同心层中的一层用导电的胶粘在每根电极上。??? Nanotube Nanotweezers Charles M. Lieber， 纳米镊子 ?纳米镊子用电操纵，使用它时，在两根电极上加电压，使一根纳米管臂带正电，另一根纳米管臂带负电通过改变所加电压的大小，可增加或减少镊子之间的吸力(即夹东西的力量)。 试验表明，镊子的两臂在电压达到8.5伏时可完全合拢，而加较低的电压时，镊子两臂间可留下一定的间隙。现在制成的实验性纳米镊子，臂的宽度约50纳米、长度约4微米。 而如果直接在电极上沉积单层纳米管，就可能生产出足以抓住单个分子的微型镊子。 [9]纳米技术在其它方面的应用 A 在军事方面，把分子机器人植入昆虫的神经系统中控制昆虫飞向敌方收集情报。 B 利用纳米羟基磷酸钙为原料，可制作人的牙齿、关节等仿生纳米材料。(清华大学崔福斋） C 将药物储存在碳纳米管中，并通过一定的机制来激发药剂的释放，则可控药剂有希望变为现实。 D 利用碳纳米管来制作储氢材料，用作燃料汽车的燃料“储备箱”。见图 E 利用具有强红外吸收能力的纳米复合体系来制备红外隐身材料。 碳纳米管储氢 高质量的碳纳米管能储存大 量氢气，从而可以实现用氢 气为燃料驱动无污染汽车。 H2 a carbon nanotube b activated carbon c carbon nanotube calcined at 900 oC Storage of hydrogen in single-walled carbon nanotubes H2原子和C纳米管 2008年8月伯克利Zhang等人研制的超材料具有改变光线的传播方向能力，光线在这种材料中会出现“负折射”。这种材料能像围绕一块岩石流淌的河水那样，完全弯曲物体周围的光波，从而实现“隐形”的效果。 发表在8月13