纳米技术及其应用_能源化工_工程科技_专业资料

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1、学年论文题目：纳米技术及其应用学院：电子与信息工程学院专业：物理学师范姓名：学号：指导老师：时间：纳米技术及其应用姓名：摘要纳米技术作为一种高新科技，我认为其本质不亚于当年的电子与半导体科技，有着我们未所发掘到潜能与实用价值,在这个世代,各种技术的发展迅速，随着纳米技术的进一步发展，可以作为一种催化剂，促使各行各业的迅猛发展。关键词纳米技术；纳米生物学；DNA；前景20世纪80年代才开始研究的纳米技术在90年代获得了突破性进展。最近美国《商业周刊》列出了21世纪可能取得重大突破的三个领域：一是生命科学和生物技术；二是从外星球获取能源；三

2、是纳米技术。所谓纳米技术(Nanotechnology)是指，在小于100nm的量度范围内对物质和结构进行制造的技术，其实就是一种用单个原子、分子制造物质的科学技术［1］纳米技术在新世纪将推动信息技术、生物医学、环境科学、自动化技术及能源科学的发展，将极大的影响着人类的生活，衣、食、住、行、医疗等方面。1纳米技术纳米技术又是什么呢?纳米技术就是指在0.1-100纳米尺度的空间里，研究电子、原子和分子的内在运动规律和特性的一项新技术。换句话说，科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数的屯子、原子或分子可以

3、显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性即能制造出具有特定功能的设备，这种隔离和制造的技术就是所谓的纳米技术。纳米技术与微电子技术的主耍区别在于:前者所研究的是单个原子和单个电子，通过对单个原子或电子的控制来实现特定的功能，就是说是利用电子的波动性来工作的。而后者则主要研究的是，通过对成群的电子进行控制来实现某•功能，即利用电了的粒了性来T作的。人们研究和开发纳米技术的目的，就是要通过形成对单个原子或分子的操纵，从而实现对整个微观世界的有效控制。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科技术，研究的内容涉及到现代科技的各个领域。1993年,国际

4、纳米科技指导委员会将纳米技术划分为6个分支，即:纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的基础理论，而纳米电子学是纳米技术中最重要的分支。有专家认为,纳米技术的发展必然会引起新的一轮产业革命，其首当其冲的就是以电子计算机技术为主的信息领域的革命,接下来的则是材料和生命科学领域。2纳米生物学有人把在纳米尺度(水平)上研究生命现象的生物学叫做纳米生物学。纳米结构通常指尺寸在lnm〜100nm范围的微小结构。1纳米等于10-9m,即lm的十亿分之一。我们知道，细胞具有微米(10

5、・6m)量级的空间尺度，生物大分子具有纳米量级的空间尺度。在它们之间的层次是亚细胞结构，具有几十到几百纳米量级的空间尺度。显然在纳米水平上研究生命现象的纳米生物学，它的研究对象就是亚细胞结构和生物大分子体系。由于纳米微粒的尺寸一般比生物体内的细胞、红细胞小得多，这就为生物学研究捉供了一个新的研究途径即利用纳米微粒进行细胞分离、疾病诊断，利用纳米微粒制成特殊药物或新型抗体进行局部定向治疗等。DNA纳米技术和基因治疗DNA纳米技术（DNAnanotechnology）是指以DNA的理化特性为原理设计的纳米技术，主要应用于分子的组装。DNA复

6、制过程中所体现的碱基的单纯性、互补法则的恒定性和专一性、遗传信息的多样性以及构象上的特殊性和拓扑靶向性，都是纳米技术所需要的设计原理［9］。现在利用生物大分子已经可以实现纳米颗粒的自组装。将一段单链的DNA片断连接在13nm直径的纳米金颗粒A表面，再把序列互补的另一种单链DNA片断连接在纳米金颗粒B表面，将A和B混合，在DNA杂交条件下，A和B将自动连接在一起。利用DNA双链的互补特性，可以实现纳米颗粒的自组装。利用生物大分子进行自组装，有一个显著的优点：可以提供高度特异性结合，这在构造复杂体系的自组装方面是必需的。美国波士顿大学生物医

7、学工程所等研制的PD环（在双链线性DNA中复合嵌入一段寡义核昔酸序列）比PCR扩增技术具有更大的优越性；其引物无须保存于原封不动的生物活性状态，其产物具有高度序列特异性，不像PCR产物那样可能发生错配现象。PD环的诞生为线性DNA寡义核昔酸杂交技术开辟了一条崭新的道路，使从复杂DNA混合物中选择分离出特殊DNA片段成为可能，并可能应用于DNA纳米技术中。基因治疗是治疗学的巨大进步，质粒DNA插入冃的细胞后，可修复遗传错误或可产生治疗因子（如多肽、蛋白质、抗原等）。利用纳米技术，可使DNA通过丄动靶向作用定位于细胞；将质粒DNA浓缩至50

8、~200nm大小且带上负电荷，有助于其对细胞核的有效入侵；而最后质粒DNA插入细胞核DNA的准确位点则取决于纳米粒子的大小和结构。此时的纳米粒子是DNA本身所组成，但有关它的物理化学特性尚有待进一步研究。3