神奇纳米效应

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1、神奇的纳米效应神奇的纳米效应当我们“俯瞰”这个世界的时候，看到的是，将树木制成纸张，将石头刻成雕像，将钢铁铸成铁轨。那么当我们站在“底部”仰望这个世界呢？是否可以从单个分子甚至原子出发，将它们按照自己的意愿组装成一片纸、一粒沙甚至一片森林？在纳米的世界里，回答是肯定的。这起初只是科学家的一个梦想，但如今这个梦慢慢开始融入现实生活。纳米技术从上世纪90年代中后期开始被炒得红红火火，到21世纪初慢慢冷却，到现在又重新频繁出现在人们视线中，“纳米”的世界到底有何变化？在纳米尺度下看世界，景观将会天翻地覆一根头发丝直径有8万纳米，物质尺寸小到一定程度就会引起质

2、变纳米是一个计量单位，纳米尺度的物质其实并不稀有，我们日常每天都与它们亲密接触。让人畏惧的PM2.5，其中就有许多纳米级的颗粒，凭借微小身躯可以侵入我们的肺部。高防晒指数的防晒霜中普遍都含有纳米二氧化钛、氧化锌微粒，因为这些纳米微粒对在300—400纳米波段的紫外线有强吸收作用。还有著名的中国国家大剧院的穹顶，如果北京的雨水多一些的话，它能看起来更光亮。因为它是由超亲水、光催化等性能的纳米自清洁玻璃和自清洁钛板组成，表面污垢易被雨水清洗掉。纳米有多大？如果将一纳米和一米比较，就好像是高尔夫球和地球作比。一根发丝的直径就能有8万纳米。将10个世界上最小的

3、原子——氢原子排列成一条线，就是一个纳米的长度。1到100纳米这个微小的特定区域，被科学家们称为纳米尺度。虽然我们日常就能亲密接触纳米级物体，但是它们焕发的神奇特性却不平常。在纳米尺度下看世界，景观将会天翻地覆。纳米级的金子还是金灿灿的么？事实上，所有的金属在纳米尺度下都呈现出与宏观尺度不同的色彩，尺寸越小，颜色愈黑。石墨片容易分层，当石墨片被剥离到仅有一个碳原子的厚度成为石墨烯后，就具有了超出钢铁数十倍的强度。原本导电的铜加工到某个纳米尺度就不导电。而绝缘的二氧化硅等，在某个纳米尺度时开始导电。为什么会有这样的逆转？因为当球形颗粒的尺寸越来越小，它的

4、表面积与体积的比就会越来越大，量变到一定程度就会引起颗粒性质的质变。比如当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，就失去了反射原有富贵的光泽的能力而呈现出五颜六色。“一些并不活泼的金属在纳米尺度时，会变得非常活泼，比如非常容易引起爆炸。”国家纳米科学中心科技管理部副主任任红轩告诉记者。打个并不非常准确的比方帮助理解，在金属颗粒较大时，金属原子簇拥在一起，活动受限，“伸个懒腰”也很困难，而当到纳米尺度的时候，原先被束缚的化学键就能伸展开“胳膊”，金属原子活泼的天性就被释放出来。这种物质在纳米尺度下产生的奇异的物理、化学特性就被称为纳米效应。而在纳米尺度范围里研

5、究物质的特性和相互作用，包括那个对原子、分子的操纵来组合物体的梦想，如今已经形成一门新学科——纳米科技。科学家在纳米尺度下编织想象纳米技术应用空间巨大，中国与发达国家几乎处在同一起跑线上窥到了纳米的世界，人类就像挖到了无穷尽的宝矿一样。纳米尺度下这些奇异的物理、化学特性让科学家们开始编织想象。就拿一辆汽车来说，从车身到车轮，纳米材料几乎能够引起每一个部件的变革。纳米级的稀土材料能够大大提高汽车尾气及车内空气净化效率；纳米材料制造的酒精传感器质量轻，并且能够极灵敏感受到车内酒精含量超标，将限制汽车发动；纳米润滑油能够填充金属发动机或者齿轮的表面微孔，形成

6、单分子有机膜，最大限度地减少金属表面摩擦，大大降低了能耗，并使机械寿命成倍增长；引入纳米电极的电池系统让高效、低污染的电动汽车成为现实。这还只是纳米应用的一个方面。目前，纳米技术还在新能源、节能环保、生物医药、信息产业、新材料等产业都有用武之地。未来世界，我们或许可以用着几秒钟就能充满电的手机，有纳米机器人帮我们治病……“也正是因为纳米技术是一项应用空间还十分巨大的新兴技术，我们国家的纳米技术发展与发达国家几乎处在同一起跑线上。”任红轩说。根据美国科学引文数据库“WebofScience”（SCIE）的统计，2009年我国发表的纳米科技论文总量排名世界

7、第一，目前我国纳米科技专利授权数量已位居世界第二。我国的一些纳米研究成果解决了重大科学问题，引起了国际上的极大关注。例如，我国首次“拍摄”到碳原子间单键和双键的分子图像；合成了碳材料“家族”的又一个新成员——石墨炔；合成出新型纳米抗肿瘤药物；碳纳米管器件研究进入国际半导体发展路线图等等。同时，在产业化方面也已取得进展。为了加速纳米科技成果产业化进程，北京市启动了纳米科技产业园建设，目前29项国字头纳米项目落户产业园，形成了纳米绿色印刷、纳米能源、纳米膜材料、碳纳米材料等板块快速聚集态势。比如近期正式落户的超顺排碳纳米管阵列产业化项目，可通过精确排列获得

8、碳纳米管薄膜，目前在全世界只有中国才能生产制作，在触摸屏、超细导线、瞬时加热器、超薄扬声器等多