Nat,Biotechnol：新型設備可同時測定單個細胞的生長狀況,或助力癌癥領域研究

Nat,Biotechnol：新型設備可同時測定單個細胞的生長狀況,或助力癌癥領域研究

2016年09月08日訊 近日，刊登在國際雜志Nature Biotechnology上的一項研究報告中，來自MIT的研究人員開發(fā)了一種新技術，該技術能夠同時精確測定多個單一細胞的生長情況，該研究或為進行快速的藥物測試，監(jiān)測單細胞生長的狀況以及幫助追蹤細胞隨著環(huán)境改變而引發(fā)的生長動力學改變提供了一定的研究基礎和思路。

這種新技術利用了大量懸浮的微通道共振器（SMR），這是一種新型的微粒體設備，其能夠測定每個通道中流動細胞的量，在保證精度的情況下，這種新型設計還能夠增加該設備將近兩個數(shù)量級的通量，研究者花費了近乎10年時間才開發(fā)出了這種新型的微通道共振器。文章中，研究者利用設備新型設備觀察了抗生素及抗菌肽對細菌的效應，同時還觀察了細胞群體中每個細胞的生長變化，這對于臨床應用具有一定意義，比如緩慢生長的細菌有時候會對細菌產(chǎn)生耐受性并且引發(fā)復發(fā)性感染。

研究者Manalis指出，這種新型設備可以闡明細胞的生長過程以及對藥物產(chǎn)生反應的機制，該新技術的關鍵點就在于設計并且控制扮演“稱重站”的10-12個懸臂梁感應器，隨著細胞在設備中流動其能夠記錄細胞的量，基于該技術，相比單一的SMRs而言，研究者每小時就能夠測定60個哺乳動物的細胞和150個細菌，而SMRs僅能夠測定較少數(shù)量的細胞，快速測定細胞生長率的完全分布，研究者就可以闡明細胞的行為并且能夠檢測出一些極端值。

定量相位顯微鏡（QPM）是另外一種能夠同時測定許多單一細胞量的技術，不像基于SMR的方法，該技術能夠用于吸附在表面生長的細胞中，然而基于SMR的技術具有更高的精確性。在一項利用SMR的試驗中，研究者測定了卡那霉素對大腸桿菌的效應，傳統(tǒng)的抗生素檢測需要對細菌進行培養(yǎng)，當然這要花費一天甚至多天，但利用這種新設備，研究者就能夠在一個小時之內(nèi)記錄細胞積累量的改變，記錄時間的縮短對于在臨床中檢測藥物對細菌感染的作用效果非常關鍵，在某些情況下，對抗生素進行快速檢測往往對于有效挽救患者的生病至關重要。

于是同時研究者還利用這種新設備觀察了抗菌肽CM15抵御細菌的效力，CM15是一種基于蛋白質(zhì)的新型候選藥物，諸如這樣的候選藥物對于抵御細菌感染非常有用，因為如今很多細菌對傳統(tǒng)抗生素都產(chǎn)生了耐藥性，CM15可以在細菌細胞壁制造一種微型孔洞結(jié)構(gòu)，使得細菌內(nèi)容物滲漏最終死亡，然而由于僅僅是細胞的量發(fā)生改變，尺寸并不會改變，因此傳統(tǒng)的顯微技術或許并不能觀察到細菌細胞的病變效應，然而當研究者將大腸桿菌暴露于CM15后他們觀察到了大腸桿菌細胞會快速失去內(nèi)容物（細胞量），相關研究結(jié)果或為后期開發(fā)新型肽類及其它藥物提供了新的思路。

當前研究者正在同達納法博癌癥中心的研究者進行聯(lián)合研究，來確定這種新型設備是否能夠通過測定在抗癌藥物存在時腫瘤細胞的重量，來預測患者對療法產(chǎn)生的反應。

中科眾安 | 科學家們在抗腫瘤研究領域取得的新成果

本文中，我整理了科學家們近年來在抗腫瘤研究中取得的新成果，與大家一起學習！

doi：10.1038/s41586-019-1228-x

近日，一篇發(fā)表在國際雜志Nature上的研究報告中，來自德州農(nóng)工大學的科學家們通過研究發(fā)現(xiàn)，人類基因STING（干擾素基因的刺激子）的一小片段或是治療自身免疫性疾病和癌癥的關鍵。文章中，研究者發(fā)現(xiàn)，一種特定的蛋白質(zhì)基序或能幫助科學家們開發(fā)新型藥物，來抑制引發(fā)自身免疫性障礙的人類機體未知免疫反應。

STING是一種特殊的蛋白質(zhì)，其能在人類和其它動物機體中發(fā)送免疫反應的信號，文章中，研究者們發(fā)現(xiàn)了一種名為PLPLRT/SD的蛋白質(zhì)基序，其是STING蛋白質(zhì)末端附近的短鏈氨基酸序列，在開啟機體免疫系統(tǒng)功能抵御病毒感染上扮演著至關重要的角色。TBK1是一種與多種疾病發(fā)病相關的蛋白激酶，比如額顳葉癡呆、某些癌癥和諸如狼瘡等自身免疫性疾病，研究者Li表示，我們在蛋白質(zhì)STING中鑒別出了一種短鏈序列，其能夠招募并激活TBK1，從而開啟機體自身的免疫反應。

【2】Sci Rep：重磅！一種新型藥物或能調(diào)節(jié)機體免疫系統(tǒng)來有效抵御腫瘤攻擊

doi：10.1038/srep25311

一項發(fā)表在國際雜志Scientific Reports上的研究報告中，來自日本慶應大學研究人員通過研究表示，通過刺激患者機體的免疫系統(tǒng)，一種用來治療血液障礙的藥物或有望幫助阻斷多種類型實體瘤的生長。這種名為5-aza-CdR的藥物當前被用來治療會誘發(fā)白血病的血液障礙，其能抑制DNA甲基化，從而抑制酶類對基因組DNA進行化學修飾，諸如這樣的修飾會改變控制多種關鍵細胞功能的基因的表達，包括細胞生長和生存等。

如今有些研究發(fā)現(xiàn)，諸如5-aza-CdR的甲基化抑制劑還能被用來治療其它類型的癌癥，這些效應或許歸因于藥物能再度激活腫瘤抑制基因的表達，但其中所涉及的具體分子機制研究人員并不是很清楚。這項研究中，研究人員Yoshimasa Saito及其同事開始通過研究闡明藥物5-aza-CdR的工作原理，首先他們評估了5-aza-CdR對腸癌小鼠模型的治療效應，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該藥物能夠抑制大約三分之一的腫瘤進行生長，而且接受該藥物治療的小鼠相比沒有接受治療的小鼠而言機體中腫瘤的尺寸趨于更小。

【3】Sci Immunol：新方法或能重新激活T細胞來有效抵御癌癥

doi：10.1126/sciimmunol.aap9520

近日，來自美國弗吉尼亞大學等機構(gòu)的科學家們通過研究發(fā)現(xiàn)了一種新方法，或能重新激活因抵御癌癥而耗盡的T細胞的功能，相關研究刊登于國際雜志Science Immunology上。文章中，研究人員闡明了烯醇化酶1（enolase 1）水平的下降對T細胞所產(chǎn)生的影響，以及如何繞過該影響給機體免疫系統(tǒng)“充電”。

此前研究結(jié)果表明，免疫系統(tǒng)有時無法有效抵御癌變的腫瘤組織，因為當腫瘤浸潤性的淋巴細胞（TILs）攻擊腫瘤組織時常常會失去能量，疲憊的T細胞或許就無法有效殺滅癌細胞，從而就會使得腫瘤組織不斷增殖，研究者認為，T細胞或許會因饑餓的腫瘤細胞奪走葡萄糖而變得“無精打采”，這項研究中，他們就找到了一種新方法來克服這種問題，從而讓TILs能夠有效攻擊癌癥。

【4】Nat Cell Biol：鑒別出幫助機體抵御癌癥的特殊“染色體掃描儀”蛋白

doi：10.1038/s41556-019-0282-9

近日，來自丹麥哥本哈根大學等機構(gòu)的科學家們通過研究鑒別出了修復人類DNA嚴重損傷的一種新型機制，相關研究刊登于國際雜志Nature Cell Biology上，研究者指出，細胞中的這種特殊“掃描儀”能夠決定無瑕疵的DNA修復過程是否被開啟。

對于DNA的嚴重損傷而言有兩種基本的修復系統(tǒng)，但僅有一種修復系統(tǒng)是無瑕疵的，如果該系統(tǒng)無法正常發(fā)揮功能就會增加DNA損傷后機體患癌的風險；我們都知道，BRCA基因的突變會誘發(fā)遺傳性的卵巢癌和乳腺癌。研究者Anja Groth教授表示，我們闡明了細胞開啟修復嚴重DNA損傷的“完美系統(tǒng)”（flawless system）的分子機制，其能夠保護機體免于癌癥發(fā)生。

【5】NEJM：個體化癌癥療法或幫助抵御腫瘤對靶向藥物的耐受性

doi：10.1056/NEJMoa1508887

靶向作用驅(qū)動腫瘤生長的遺傳突變的藥物為多種嚴重癌癥的治療帶來了革命性的變革，但很多時候，腫瘤都會對藥物產(chǎn)生耐受性，而且腫瘤經(jīng)常是通過產(chǎn)生新的突變來促進耐藥性的出現(xiàn)，這就需要科學家們不斷開發(fā)更有潛力的藥物來克服耐藥性的腫瘤，近日一項發(fā)表在NEJM上的研究論文中，來自麻省總醫(yī)院的研究者就利用多種不同的靶向療法檢測了肺癌患者對藥物的耐受性進化情況，當耐受性促進第三代靶向療法的開發(fā)時，新的突變就會恢復癌癥細胞對第一代靶向療法的反應。

Alice Shaw博士說道，對于很多使用第一代抑制劑藥物復發(fā)的腫瘤患者而言，比如克里唑蒂尼，更多潛在且具有選擇性的新一代抑制劑療法或許對于治療患者更為有效，然而對新一代抑制劑產(chǎn)生耐藥性的癌癥經(jīng)常會對并不是那么強大的抑制劑產(chǎn)生耐受性，而且通常是通過產(chǎn)生新的突變來促進對新一代抑制劑的耐藥性，而對老一代的抑制劑變得敏感。

doi：10.1080/2162402X.2019.1608106

利用免疫細胞刺激身體攻擊腫瘤的癌癥療法，可以通過一種增強其功能的分子得到改善。對老鼠的研究發(fā)現(xiàn)，改進后的療法產(chǎn)生了強大的抗癌免疫反應，導致了腫瘤縮小。初步實驗表明，這種分子對人體細胞有類似的作用，并可能促進癌癥治療的成功。這種被稱為LL-37的分子是人體對感染的自然反應，有助于殺死有害的細菌和病毒。

近日，來自愛丁堡大學的科學家發(fā)現(xiàn)，它還影響免疫細胞，增強它們的功能。特別是這種分子增強了特定細胞的功能，這些細胞負責啟動被稱為樹突狀細胞的靶向免疫反應。樹突狀細胞已被用于癌癥治療，因為它們可以觸發(fā)其他免疫細胞識別和攻擊腫瘤。這種方法通常包括取患者自身細胞的樣本，在實驗室特殊條件下培養(yǎng)，然后再注入患者體內(nèi)。這一過程成本高昂，而且由于難以制備足夠數(shù)量的樹突狀細胞而受阻，這些細胞具有用于治療的正確特性。

【7】PNAS：抗腫瘤細胞如何治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤？

doi：10.1073/pnas.1821442116

膠質(zhì)母細胞瘤是一種無法治愈的腦腫瘤，通常與表皮生長因子受體（EGFR）的突變有關。在膠質(zhì)母細胞瘤中發(fā)現(xiàn)的主要EGFR突變，稱為EGFRvIII，用大約20年前由路德維希癌癥研究所開發(fā)的抗體mAb806進行治療，但其作用機制尚不清楚。與斯德哥爾摩大學（瑞典）和加州大學圣地亞哥分校合作，生物醫(yī)學研究所的研究人員已經(jīng)揭示了這種抗體如何作用于突變的EGFR，從而大大擴展了它的應用范圍。

該研究發(fā)表在PNAS期刊上，為癌癥的新療法鋪平了道路。該工作的結(jié)果表明，與先前認為的相反，mAb806可用于治療許多攜帶EGFR突變的腫瘤，而不僅僅用于特定突變。此外，科學家已經(jīng)證明，即使EGFR未發(fā)生突變，也可以對其進行治療，以使其對mAb806治療敏感。 “這一發(fā)現(xiàn)奠定了抗EGFR聯(lián)合治療與抗體和激酶抑制劑的合理基礎，而不是”盲目測試“它們，正如迄今為止所做的那樣，”IRB巴塞羅那分子模擬和生物信息學實驗室負責人Modesto Orozco說。以前的研究報道，mAb806識別通常隱藏的EGFR區(qū)域。在攜帶EGFRvIII的某些腫瘤中，已經(jīng)除去了一半的受體，使得該區(qū)域變得可接近，從而允許抗體的治療用途。研究人員現(xiàn)已證明，EGFR上的許多不同突變改變了受體的形狀，使mAb806能夠檢測到這個“隱藏”區(qū)域。

【8】Nat Commun：諸如蘋果和茶葉等富含黃酮類化合物的食物或能保護機體抵御癌癥和心臟病發(fā)生

doi：10.1038/s41467-019-11622-x

日前，一篇發(fā)表在國際雜志Nature Communications上的研究報告中，來自伊迪斯科文大學的科學家們通過研究發(fā)現(xiàn)，攝入富含黃酮類化合物的食物（比如蘋果和茶葉）或能幫助機體有效抵御癌癥和心臟病，尤其是對于吸煙者和重度飲酒者。

這項研究中，研究人員在23年間評估了53048名丹麥人的飲食狀況，他們發(fā)現(xiàn)，習慣性攝入適量或大量富含黃酮類化合物食物（植物性食物和飲料中的黃酮類化合物）的人群或許并不太會因癌癥或心臟病而死亡。研究者Nicola Bondonno博士說道，攝入富含黃酮類化合物食物的人群死亡風險較低，對于那些因吸煙及每天飲用兩種以上標準酒精飲料而患慢性疾病風險較高的人群而言，這種保護性效應似乎是最強的。

【9】JEM：首次直觀地觀察到CAR-T細胞抵御血液癌癥的過程

doi：10.1084/jem.20182375

當癌癥從機體免疫系統(tǒng)中逃逸時，我們的防御系統(tǒng)就會變得無能為力無法有效抵御癌癥，嵌合抗原受體T細胞（CAR T細胞）或許就能展現(xiàn)出一種潛在的免疫療法，其能有效應對腫瘤，但某些患者疾病的復發(fā)往往給當前的療法提出了巨大挑戰(zhàn)，近日，來自巴斯德研究所等機構(gòu)的科學家們通過研究鑒別出了CAR T細胞的精確功能，或能優(yōu)化未來癌癥的治療手段，相關研究刊登于國際雜志The Journal of Experimental Medicine上。

抵御癌癥的其中一種策略基于對患者自身的T淋巴細胞進行修飾來使其能夠識別腫瘤細胞所表達的CD19靶點分子，從而就能有效清除癌細胞，臨床試驗證明這種方法是非常有效的，因此這種療法常常用來治療成年和兒童血液癌癥患者，但其中有些患者的癌癥會復發(fā)，為了能夠改善療法的有效性，這項研究中研究人員闡明了CAR T細胞的精細化工作機制。

【10】Nat Commun：腸道微生物組或能指揮機體免疫系統(tǒng)抵御癌癥

doi：10.1038/s41467-019-09525-y

近日，一項刊登在國際雜志Nature Communications上的研究報告中，來自Sanford Burnham Prebys醫(yī)學發(fā)現(xiàn)研究所的科學家們通過研究闡明了腸道微生物組和機體免疫系統(tǒng)抵御癌癥能力之間的因果關聯(lián)，文章中，研究者鑒別出了11種細菌，其能激活小鼠的機體免疫系統(tǒng)并減緩黑色素瘤的進展，此外研究者還闡明了一種未折疊蛋白反應（UPR，unfolded protein response）的關鍵作用，UPR是一種能維持蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的細胞信號通路，研究人員在對免疫檢查點療法產(chǎn)生反應的黑色素瘤患者機體中常常能觀察到UPR水平的下降，這或許就能揭示對病人分層的潛在標志物。

研究者Thomas Gajewski說道，免疫療法能夠延長很多癌癥患者的壽命，通過研究患者對療法產(chǎn)生反應和耐受的分子機制，我們就能夠擴大因化療而受益患者的數(shù)量。這項研究中我們建立了微生物組和抗腫瘤免疫力之間的關聯(lián)，同時揭示了UPR在這一過程中扮演的關鍵角色，相關研究結(jié)果或能幫助研究人員對接受選擇性檢查點抑制劑療法的黑色素瘤患者進行分類。

納米技術是什么

納米技術，是指在0.1-100納米的尺度里，研究電子、原子和分子內(nèi)的運動規(guī)律和特性的一項嶄新技術。

科學家們在研究物質(zhì)構(gòu)成的過程中，發(fā)現(xiàn)在納米尺度下隔離出來的幾個、幾十個可數(shù)原子或分子，顯著地表現(xiàn)出許多新的特性，而利用這些特性制造具有特定功能設備的技術，就稱為納米技術。

納米科學技術是以許多現(xiàn)代先進科學技術為基礎的科學技術，它是現(xiàn)代科學（混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學）和現(xiàn)代技術（計算機技術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術）結(jié)合的產(chǎn)物。

納米科學技術又將引發(fā)一系列新的科學技術，例如：納米物理學、納米生物學、納米化學、納米電子學、納米加工技術和納米計量學等。

擴展資料

納米技術與微電子技術的主要區(qū)別

納米技術研究的是以控制單個原子、分子來實現(xiàn)設備特定的功能，是利用電子的波動性來工作的；而微電子技術則主要通過控制電子群體來實現(xiàn)其功能，是利用電子的粒子性來工作的。人們研究和開發(fā)納米技術的目的，就是要實現(xiàn)對整個微觀世界的有效控制。

納米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領域。1993年國際納米科技指導委員會將納米技術劃分為納米電子學、納米物理學、納米化學、納米生物學、納米加工學和納米計量學等6個分支學科。

其中納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎，而納米電子學是納米技術最重要的內(nèi)容。

參考資料來源：百度百科-納米技術

紅外線，鐳射光，射線，有哪些方面本質(zhì)的區(qū)別？哪些可以用于醫(yī)療？哪些可以用于民用？哪些可以用于軍事？

在光譜中波長自760nm至400μm的電磁波稱為紅外線，紅外線是不可見光線。所有高于絕對零度（-273.15℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學稱之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠紅外線。
1基本概念

太陽光譜
紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學家赫歇爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射，他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒介。 太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為(0.75-1)～(2.5-3)μm之間；中紅外線，波長為(2.5-3)～(25-40)μm之間；遠紅外線，波長為(25-40)～l000μm 之間。
紅外線是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，波長在760納米至1毫米之間，是波長比紅光長的非可見光。覆蓋室溫下物體所發(fā)出的熱輻射的波段。透過云霧能力比可見光強。在通訊、探測、醫(yī)療、軍事等方面有廣泛的用途。 俗稱紅外光。
真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠鏡原理完全不同，白天不能使用，價格昂貴且需電源才能工作。
近紅外線或稱短波紅外線，波長0.76～1.5微米，穿入人體組織較深,約5～10毫米；遠紅外線或稱長波紅外線，波長1.5～400微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于2毫米。
紅外大氣窗口
近紅外線| (Near Infra-red, NIR)| 700~ 2,000nm | 0.7~2 MICRON
中紅外線 | (Middle Infra-red, MIR)| 3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON
遠紅外線| (Far Infra-red, FIR)| 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON
2物理性質(zhì)
1.有熱效應
2.穿透云霧的能力強
3發(fā)現(xiàn)波長
公元1666年牛頓發(fā)現(xiàn)光譜并測量出3,900?！?,600埃（400nm～700nm）是可見光的波長。1800年4月24日英國倫敦皇家學會（ROYAL SOCIETY）的威廉·赫歇爾發(fā)表太陽光在可見光譜的紅光之外還有一種不可見的延伸光譜，具有熱效應。他所使用的方法很簡單，用一支溫度計測量經(jīng)過棱鏡分光后的各色光線溫度，由紫到紅，發(fā)現(xiàn)溫度逐漸增加，可是當溫度計放到紅光以外的部分，溫度仍持續(xù)上升，因而斷定有紅外線的存在。在紫外線的部分也做同樣的測試，但溫度并沒有增高的反應。紫外線是1801年由RITTER用氯化銀（Silver chloride）感光劑所發(fā)現(xiàn)的。底片所能感應的近紅外線波長是肉眼所能看見光線波長的兩倍，用底片可以記錄到的波長上限是13,500埃，如果再加上其它特殊的設備，則最高可以達到20,000埃，再往上就必須用物理儀器偵測了。
4特點測試
紅外線波長較長， （無線電、微波、紅外線、可見光。波長按由長到短順序），給人的感覺是熱的感覺，產(chǎn)生的效應是熱效應，那么紅外線在穿透的過程中穿透達到的范圍是在一個什么樣的層次？如果紅外線能穿透到原子、分子內(nèi)部，那么會引起原子、分子的膨大而導致原子、分子的解體。真的是這樣嗎？而事實上呢？紅外線頻率較低，能量不夠，遠遠達不到原子、分子解體的效果。因此，紅外線只能穿透了原子分子的間隙中，而不能穿透到原子、分子的內(nèi)部，由于紅外線只能穿透到原子、分子的間隙，會使原子、分子的振動加快、間距拉大，即增加熱運動能量，從宏觀上看，物質(zhì)在融化、在沸騰、在汽化，但物質(zhì)的本質(zhì)（原子、分子本身）并沒有發(fā)生改變，這就是紅外線的熱效應。
因此我們可以利用紅外線的這種激發(fā)機制來燒烤食物，使有機高分子發(fā)生變性，但不能利用紅外線產(chǎn)生光電效應，更不能使原子核內(nèi)部發(fā)生改變。
同樣的道理，我們不能用無線電波來燒烤食物，無線電波的波長實在太長無法穿透到有機高分子間隙更不用說使其變性達到食物烤熟的目的。
通過上述我們知道：波長越短，頻率越高、能量越大的波穿透達到的范圍越大；波長越長，頻率越低、能量越小的波穿透達到的范圍越小。
5遠紅外線
遠紅外線的發(fā)現(xiàn) 公元1800年德國科學家"赫歇爾"發(fā)現(xiàn)太陽光中的紅外線外側(cè)所圍繞著一種用肉眼無法看見的

遠紅外線
光源，波長介于5.6-1000UM的「遠紅外線」，經(jīng)過這種光源照射時，會對有機體產(chǎn)生放射、穿透、吸收、共振的效果。美國太空總署(NASA)研究報告指出，在紅外線內(nèi)，對人體有幫助4-14微米的遠紅外線，能滲透人體內(nèi)部15cm，從內(nèi)部發(fā)熱，從體內(nèi)作用促進微血管的擴張，使血液循環(huán)順暢，達到新陳代謝的目的，進而增加身體的免疫力及治愈率。 但是根據(jù)黑體輻射理論，一般的材料要產(chǎn)生足夠強度的遠紅外線，并不容易，通常必須藉助特殊物質(zhì)作能量的轉(zhuǎn)換，將它所吸收的熱量經(jīng)由內(nèi)部分子的振動再發(fā)放較長波長的遠紅外線出來。
6輻射源區(qū)
白熾發(fā)光區(qū)
Actinic range，又稱“光化反應區(qū)”，由白熾物體產(chǎn)生的射線，自可見光域到紅外域。如燈泡（鎢絲燈，TUNGSTEN FILAMENT LAMP），太陽。
熱體輻射區(qū)
Hot-object range，由非白熾物體產(chǎn)生的熱射線，如電熨斗及其它的電熱器等，平均溫度約在400℃左右。
發(fā)熱傳導區(qū)
Calorific range，由滾沸的熱水或熱蒸汽管產(chǎn)生的熱射線。平均溫度低于200℃，此區(qū)域又稱為“非光化反應區(qū)”（Non-actinic）。
溫體輻射區(qū)
Warm range，由人體、動物或地熱等所產(chǎn)生的熱射線，平均溫度約為40℃左右。站在照相與攝影技術的觀點來看感光特性：光波的能量與感光材料的敏感度是造成感光最主要的因素。波長愈長，能量愈弱，即紅外線的能量要比可見光低，比紫外線更低。但是高能量波所必須面對的另一個難題就是：能量愈高穿透力愈強，無法形成反射波使感光材料擷取影像，例如X光，就必須在被照物體的背后取像。因此，攝影術就必須往長波長的方向——“近紅外線”部分發(fā)展。以造影為目標的近紅外線攝影術，隨著化學與電子科技的進展，演化出下列三個方向：
1.近紅外線底片：以波長700nm～900nm的近紅外線為主要感應范圍，利用加入特殊染料的乳劑產(chǎn)生光化學反應，使此一波域的光變化轉(zhuǎn)為化學變化形成影像。
2.近紅外線電子感光材料：以波長700nm～2,000nm的近紅外線為主要感應范圍，它是利用以硅為主的化合物晶體產(chǎn)生光電反應，形成電子影像。
3.中、遠紅外線熱像感應材料：以波長3,000nm～14,000nm的中紅外線及遠紅外線為主要感應范圍，利用特殊的感應器及冷卻技術，形成電子影像。
7治療作用
原理
紅外線照射體表后，一部分被反射，另一部分被皮膚吸收。皮膚對紅外線的反射程度與色素沉著的狀況有關，用波長0.9微米的紅外線照射時，無色素沉著的皮膚反射其能量約60%；而有色素沉著的皮膚反射其能量約40%。長波紅外線（波長1.5微米以上）照射時，絕大部分被反射和為淺層皮膚組織吸收，穿透皮膚的深度僅達0.05～2毫米，因而只能作用到皮膚的表層組織；短波紅外線（波長1.5微米以內(nèi)）以及紅色光的近紅外線部分透入組織最深，穿透深度可達10毫米，能直接作用到皮膚的血管、淋巴管、神經(jīng)末梢及其他皮下組織。
在紅外線區(qū)域中，對人體最有益的波段就是4到14這個波段范圍，這個在醫(yī)術界里面統(tǒng)稱為“生育光線”，因為這個紅外線波段對生命的生長有這促進的作用，這個紅外線對活化細胞組織，血液循環(huán)有很好的作用，能夠提高人的免疫力，加強人體的新陳代謝。[1]
紅外線紅斑
足夠強度的紅外線照射皮膚時，可出現(xiàn)紅外線紅斑，停止照射不久紅斑即消失。大劑量紅外線多次照射皮膚時，可產(chǎn)生褐色大理石樣的色素沉著，這與熱作用加強了血管壁基底細胞層中黑色素細胞的色素形成有關。
治療作用
紅外線治療作用的基礎是溫熱效應。在紅外線照射下，組織溫度升高，毛細血管擴張，血流加快，物質(zhì)代謝增強，組織細胞活力及再生能力提高。紅外線治療慢性炎癥時，改善血液循環(huán)，增加細胞的吞噬功能，消除腫脹，促進炎癥消散。紅外線可降低神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，有鎮(zhèn)痛、解除橫紋肌和平滑肌痙攣以及促進神經(jīng)功能恢復等作用。在治療慢性感染性傷口和慢性潰瘍時，改善組織營養(yǎng)，消除肉芽水腫，促進肉芽生長，加快傷口愈合。紅外線照射有減少燒傷創(chuàng)面滲出的作用。紅外線還經(jīng)常用于治療扭挫傷，促進組織腫張和血腫消散以及減輕術后粘連，促進瘢痕軟化，減輕瘢痕攣縮等。
紅外線對血液的作用
因為紅外線能夠深入人體的皮下組織，所以利用紅外線反應，使皮下深層皮膚溫度上升，擴張微血管，促進血液循環(huán)，復活酵素，強化血液及細胞組織代謝，對細胞恢復年輕有很大的幫助并能改善貧血。調(diào)節(jié)血壓：高血壓及動脈硬化一般是神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)，腎臟等細小動脈收縮及狹窄所造成。遠紅外線擴張微血管，促進血液循環(huán)能使高血壓降低，又能改善低血壓癥狀。
紅外線對關節(jié)的作用
紅外線深透力可達肌肉關節(jié)深處，使身體內(nèi)部溫暖，放松肌肉，帶動微血管網(wǎng)的氧氣及養(yǎng)分交換，并排除積存體內(nèi)的疲勞物質(zhì)和乳酸等老化廢物對消除內(nèi)腫，緩和酸痛之效果卓越。
紅外線對自律神經(jīng)的作用
自律神經(jīng)主要是調(diào)節(jié)內(nèi)臟功能，人長期處在焦慮狀態(tài)，自律神經(jīng)系統(tǒng)持續(xù)緊張，會導致免疫力降低，頭痛，目眩，失眠乏力，四肢冰冷。紅外線可調(diào)節(jié)自律神經(jīng)保持在最佳狀態(tài)，以上癥狀均可改善或祛除。
紅外線對護膚美容的作用
紅外線照射人體產(chǎn)生共鳴吸收，能將引起疲勞及老化的物質(zhì)，如乳酸、游離脂肪酸、膽固醇、多余的皮下脂肪等，籍毛囊口和皮下脂肪的活化性，不經(jīng)腎臟，直接從皮膚代謝。因此，能使肌膚光滑柔嫩。遠紅外線的理療效果能使體內(nèi)熱能提高，細胞活化，因此促進脂肪組織代謝，燃燒分解，將多余脂肪消耗掉，進而有效減肥。
紅外線對循環(huán)系統(tǒng)的作用
遠紅外線照射的全面性和深透性，對于遍布全身內(nèi)外無以數(shù)計的微循環(huán)組織系統(tǒng)，是唯一能完全照顧的理療方式。微循環(huán)順暢之后，心臟收縮壓力減輕，氧氣和養(yǎng)分供應充足，自然身輕體健。強化肝臟功能：肝臟是體內(nèi)最大的化學工廠，是血液的凈化器。遠紅外線照射引起的體內(nèi)熱深層效應，能活化細胞，提高組織再生能力，促進細胞生長，強化肝臟功能，提高肝臟解毒、排毒作用，使內(nèi)臟環(huán)境保持良好狀態(tài)，可說是最佳的防病戰(zhàn)略。[2]
紅外線對眼的作用
由于眼球含有較多的液體，對紅外線吸收較強，因而一定強度的紅外線直接照射眼睛時可引起白內(nèi)障。白內(nèi)障的產(chǎn)生與短波紅外線的作用有關；波長大于1.5微米的紅外線不引起白內(nèi)障。
光浴對機體的作用
光浴的作用因素是紅外線、可見光線和熱空氣。光浴時，可使較大面積，甚至全身出汗，從而減輕腎臟的負擔，并可改善腎臟的血液循環(huán)，有利于腎功能的恢復。光浴作用可使血紅蛋白、紅細胞、中性粒細胞、淋巴細胞、嗜酸粒細胞增加，輕度核左移；加強免疫力。局部浴可改善神經(jīng)和肌肉的血液供應和營養(yǎng)，因而可促進其功能恢復正常。全身光浴可明顯地影響體內(nèi)的代謝過程，增加全身熱調(diào)節(jié)的負擔；對植物神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)也有一定影響。
設備與治療方法
紅外線光源
1.紅外線輻射器
將電阻絲纏在瓷棒上，通電后電阻絲產(chǎn)熱，使罩在電阻絲外的碳棒溫度升高（一般不超過500℃），發(fā)射長波紅外線為主。

紅外線輻射治療儀
紅外線輻射器有立地式和手提式兩種。立地式紅外線輻射器的功率可達600～1000瓦或更大。
近年我國一些地區(qū)制成遠紅外輻射器供醫(yī)用，例如有用高硅氧為元件，制成遠紅外輻射器。
2.白熾燈
在醫(yī)療中廣泛應用各種不同功率的白熾燈泡做為紅外線光源。燈泡內(nèi)的鎢絲通電后溫度可達2000～2500℃。
白熾燈用于光療時有以下幾種形式：
立地式白熾燈：用功率為250～1000W的白熾燈泡，在反射罩間裝一金屬網(wǎng)，以為防護。立地式白熾燈，通常稱為太陽燈。
手提式白熾燈：用較小功率（多為200W以下）的白熾燈泡，安在一個小的反射罩內(nèi)，反射罩固定在小的支架上。
3.光浴裝置
可分局部或全身照射用二種。根據(jù)光浴箱的大小不同，在箱內(nèi)安裝40～60W的燈泡6～30個不等。光浴箱呈半圓形，箱內(nèi)固定燈泡的部位可加小的金屬反射罩。全身光浴箱應附溫度計，以便觀察箱內(nèi)溫度，隨時調(diào)節(jié)。
紅外線治療的操作方法
1.患者取適當體位，裸露照射部位。
2.檢查照射部位對溫熱感是否正常。
3.將燈移至照射部位的上方或側(cè)方，距離一般如下：
功率500W以上，燈距應在50～60cm以上；功率250～300W，燈距在30～40cm；功率200W以下，燈距在20cm左右。
4.應用局部或全身光浴時，光浴箱的兩端需用布單遮蓋。通電后3～5分鐘，應詢問患者的溫熱感是否適宜；光浴箱內(nèi)的溫度應保持在40～50℃。
5.每次照射15～30分鐘，每日1～2次，15～20次為一療程。
6.治療結(jié)束時，將照射部位的汗液擦干，患者應在室內(nèi)休息10～15分鐘后方可外出。
[附]注意事項
（1）治療時患者不得移動體位，以防止燙傷。
（2）照射過程中如有感覺過熱、心慌、頭暈等反應時，需立即告知工作人員。
（3）照射部位接近眼或光線可射及眼時，應用紗布遮蓋雙眼。
（4）患部有溫熱感覺障礙或照射新鮮的瘢痕部位、植皮部位時，應用小劑量，并密切觀察局部反應，以免發(fā)生灼傷。
（5）血循障礙部位，較明顯的毛細血管或血管擴張部位一般不用紅外線照射。
照射方式的選擇和照射劑量
1.不同照射方式的選擇
紅外線照射主要用于局部治療，在個別情況下，如小兒全身紫外線照射時也可配合應用紅外線做全身照射。局部照射如需熱作用較深，則優(yōu)先選用白熾燈（即太陽燈）。治療慢性風濕性關節(jié)炎可用局部光??；治療多發(fā)性末梢神經(jīng)炎可用全身光浴。
2.照射劑量
決定紅外線治療劑量的大小，主要根據(jù)病變的特點、部位、患者年齡及機體的功能狀態(tài)等。紅外線照射時患者有舒適的溫熱感，皮膚可出現(xiàn)淡紅色均勻的紅斑，如出現(xiàn)大理石狀的紅斑則為過熱表現(xiàn)。皮溫以不超過45℃為準，否則可致燙傷。
主要適應癥和禁忌癥
（一）適應癥
風濕性關節(jié)炎，慢性支氣管炎，胸膜炎，慢性胃炎，慢性腸炎，神經(jīng)根炎，神經(jīng)炎，多發(fā)性末梢神經(jīng)炎，痙攣性麻痹、弛緩性麻痹，周圍神經(jīng)外傷，軟組織外傷，慢性傷口，凍傷，燒傷創(chuàng)面，褥瘡，慢性淋巴結(jié)炎，慢性靜脈炎，注射后硬結(jié)，術后粘連，瘢痕攣縮，產(chǎn)后缺乳，乳頭裂，外陰炎，慢性盆腔炎，濕疹，神經(jīng)性皮炎，皮膚潰瘍等。
（二）禁忌癥
有出血傾向，高熱，活動性肺結(jié)核，重度動脈硬化，閉塞性脈管炎等。
[附]處方舉例
（1）紅外線照射雙膝關節(jié)：燈距40cm，30分鐘，每日一次，7次。適應癥：慢性風濕性關節(jié)炎
（2）紅外線照射右側(cè)胸廓（下半部）燈距50cm，20分鐘，每日一次，8次。適應癥：右側(cè)干性胸膜炎
（3） 太陽燈照射腰骶部：燈距40cm，20～30分鐘，每日一次，6次。適應癥：腰骶神經(jīng)根炎
（4）全身光?。合鋬?nèi)溫度40～45℃，20～30分鐘，每日一次，8次。適應癥：多發(fā)性末梢神經(jīng)炎
（5）左小腿局部光?。?0～30分鐘，每日一次，8次。適應癥：左側(cè)腓總神經(jīng)外傷
8污染問題
紅外線近年來在軍事、人造衛(wèi)星以及工業(yè)、衛(wèi)生、科研等方面的應用日益廣泛，因此紅外線污染問題也隨之產(chǎn)生。紅外線是一種熱輻射，對人體可造成高溫傷害。較強的紅外線可造成皮膚傷害，其情況與燙傷相似，最初是灼痛,然后是造成燒傷。紅外線對眼的傷害有幾種不同情況，波長為7500～13000埃的紅外線對眼角膜的透過率較高，可造成眼底視網(wǎng)膜的傷害。尤其是11000埃附近的紅外線,可使眼的前部介質(zhì)（角膜晶體等）不受損害而直接造成眼底視網(wǎng)膜燒傷。波長19000埃以上的紅外線，幾乎全部被角膜吸收，會造成角膜燒傷（混濁、白斑）。波長大于 14000埃的紅外線的能量絕大部分被角膜和眼內(nèi)液所吸收，透不到虹膜。只是13000埃以下的紅外線才能透到虹膜，造成虹膜傷害。人眼如果長期暴露于紅外線可能引起白內(nèi)障。
紅外線可以人為制造，自然界中也廣泛存在,在焊接過程中也會產(chǎn)生，危害焊工眼部健康；一般的生物都會輻射出紅外線，體現(xiàn)出來的宏觀效應就是熱度。
我們知道,熱產(chǎn)生的原因，是組成物質(zhì)的粒子做不規(guī)則運動.這個運動同時也輻射出電磁波，這些電磁波大部分都是紅外線。
1.太陽光到了晚上的確是幾乎沒有了，但是地球上的物質(zhì)都會輻射紅外線，有的強烈有的平靜。紅外線照相是通過接收各種物質(zhì)發(fā)出的紅外線，再把他們展現(xiàn)出來，但是其本身不是通過發(fā)出紅外線來照相的。
2.紅外線透視和夜視是分別利用了紅外線的不同性質(zhì)。前面的夜視是因為人的肉眼不能看見紅外線，而特殊設計的照相機和夜視儀卻專門接受紅外線，所以會出現(xiàn)我們覺得一片漆黑，而相機卻能拍到東西，因為實際上到處都是紅外線，對于紅外照相機和夜視儀來講是一片光明。
透視則是利用紅外線的波長比可見光要長，可以穿過一些可見光不能通過的面料（比如混棉和尼龍），所以通過一定的選擇濾波，可以得到這些面料后面的圖像。
9應用實例
生活中高溫殺菌，紅外線夜視儀，監(jiān)控設備，手機的紅外口，賓館的房門卡，汽車、電視機的遙控器、洗手池的紅外感應，飯店門前的感應門
主動式紅外夜視儀
具有成像清晰、制作簡單等特點，但它的致命弱點是紅外探照燈發(fā)出的紅外光會被敵人的紅外探測裝置發(fā)現(xiàn)。60年代，美國首先研制出波動式的熱像儀，它不發(fā)射紅外光，不易被敵發(fā)現(xiàn)，并具有透過霧、雨等進行觀察的能力。
1982年4月─6月，英國和阿根廷之間爆發(fā)馬爾維納斯群島戰(zhàn)爭。4月13日半夜，英軍攻擊阿根廷守軍據(jù)守的最大據(jù)點斯坦利港。3000名英軍布設的雷區(qū)，突然出現(xiàn)在阿軍防線前。英國的所有槍支、火炮都配備了紅外夜視儀，能夠在黑夜中清楚地發(fā)現(xiàn)阿軍目標。而阿軍卻缺少夜視儀，不能發(fā)現(xiàn)英軍，只有被動挨打的份。在英軍火力準確的打擊下，阿軍支持不住，英軍趁機發(fā)起沖鋒。到黎明時，英軍已占領了阿軍防線上的幾個主要制高點，阿軍完全處于英軍的火力控制下。6月14日晚9時，14 000名阿軍不得不向英軍投降。英軍領先紅外夜視器材贏得了一場兵力懸殊的戰(zhàn)斗。
1991年海灣戰(zhàn)爭中，在風沙和硝煙彌漫的戰(zhàn)場上，由于美軍裝備了先進的紅外夜視器材，能夠先于伊拉克軍的坦克而發(fā)現(xiàn)對方，并開炮射擊。而伊軍只是從美軍坦克開炮時的炮口火光上才得知大敵在前。由此可以看出紅外夜視器材在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的重要作用。
透視望遠鏡
就像F717 晚上把夜視開啟來，再加個濾光鏡，就可以透視了，不過對全棉的衣服透視效果最差。這本來是一項有用的功能，然而很快用戶就發(fā)現(xiàn)這種紅外線夜視鏡片的功能不僅可應用于夜間望遠而且還可以透過人的衣服偷看到身體。而制造這種夜視附件的廠商為YAMADA DENSHI，這家公司原本是為軍隊及防衛(wèi)及應用生產(chǎn)光傳攝像頭的。
紅外熱成像儀
起源：六十年代早期，瑞典AGA公司研制成功第二代紅外成像裝置，它是在紅外尋視系統(tǒng)的基礎上以增加了測溫的功能，稱之為紅外熱像儀。
開始由于保密的原因，在發(fā)達的國家中也僅限于軍用，投入應用的熱成像裝置可的黑夜或濃厚幕云霧中探測對方的目標，探測偽裝的目標和高速運動的目標。由于有國家經(jīng)費的支撐，投入的研制開發(fā)費用很大，儀器的成本也很高。以后考慮到在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的實用性，結(jié)合工業(yè)紅外探測的特點，采取壓縮儀器造價。降低生產(chǎn)成本并根據(jù)民用的要求，通過減小掃描速度來提高圖像分辨率等措施逐漸發(fā)展到民用領域。
六十年代中期，AGA公司研制出第一套工業(yè)用的實時成像系統(tǒng)（THV），該系統(tǒng)由液氮致冷，110V電源電壓供電，重約35公斤，因此使用中便攜性很差，經(jīng)過對儀器的幾代改進，1986年研制的紅外熱像儀已無需液氮或高壓氣，而以熱電方式致冷，可用電池供電；1988年推出的全功能熱像儀，將溫度的測量、修改、分析、圖像采集、存儲合于一體，重量小于7公斤，儀器的功能、精度和可靠性都得到了顯著的提高。
九十年代中期，美國FSI公司首先研制成功由軍用技術（FPA）轉(zhuǎn)民用并商品化的新一紅外熱像儀（CCD）屬焦平面陣列式結(jié)構(gòu)的一種凝成像裝置，技術功能更加先進，現(xiàn)場測溫時只需對準目標攝取圖像，并將上述信息存儲到機內(nèi)的PC卡上，即完成全部操作，各種參數(shù)的設定可回到室內(nèi)用軟件進行修改和分析數(shù)據(jù)，最后直接得出檢測報告，由于技術的改進和結(jié)構(gòu)的改變，取代了復雜的機械掃描，儀器重量已小于二公斤，使用中如同手持攝像機一樣，單手即可方便地操作。 原理：紅外熱成像儀是根據(jù)凡是高于一切絕對零度（-273.15℃）以上的物體都有輻射紅外線的基本原理、利用目標和背景自身輻射紅外線的差異來發(fā)現(xiàn)和識別目標的儀器。
特點：由于各種物體紅外線輻射強度不同、從而使人、動物、車輛、飛機等清晰地被觀察到，而且不受煙、霧及樹木等障礙物的影響，白天和夜晚都能工作。是目前人類掌握的最先進的夜視觀測器材。但由于價格特別昂貴，目前只能被應用于軍事上，但由于熱成像的應用范圍非常廣泛、電力、地下管道、消防醫(yī)療、救災、工業(yè)檢測等方面都有巨大的市場，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、科學技術的進步、紅外熱成像這項高技術在二、三十年內(nèi)必將大規(guī)模地應用于民間市場、為人類做出貢獻。
10國家標準
與紅外線相關的現(xiàn)行國家標準
GB/T 4333.10-1990 硅鐵化學分析方法紅外線吸收法測定碳量
GB/T 11261-2006 鋼鐵氧含量的測定脈沖加熱惰氣熔融-紅外線吸收法
GB/T 4702.14-1988 金屬鉻化學分析方法紅外線吸收法測定碳量
GB/T 5059.7-1988 鉬鐵化學分析方法紅外線吸收法測定碳量
GB 4706.85-2008 家用和類似用途電器的安全紫外線和紅外線輻射皮膚器具的特殊要求
GB/T 4699.6-2008 鉻鐵和硅鉻合金硫含量的測定紅外線吸收法和燃燒中和滴定法
GB/T 4701.10-2008 鈦鐵硫含量的測定紅外線吸收法和燃燒中和滴定法
GB/T 4699.4-2008 鉻鐵和硅鉻合金碳含量的測定紅外線吸收法和重量法
GB/T 5686.7-2008 錳鐵、錳硅合金、氮化錳鐵和金屬錳硫含量的測定紅外線吸收法和燃燒中和滴定法
GB/T 7731.12-2008 鎢鐵硫含量的測定紅外線吸收法和燃燒中和滴定法
GB/T 3654.6-2008 鈮鐵硫含量的測定燃燒碘量法、次甲基藍光度法和紅外線吸收法
GB/T 5686.5-2008 錳鐵、錳硅合金、氮化錳鐵和金屬錳碳含量的測定紅外線吸收法、氣體容量法、重量法和庫侖法
GB/T 4702.16-2008 金屬鉻硫含量的測定紅外線吸收法和燃燒中和滴定法
GB/T 5059.9-2008 鉬鐵硫含量的測定紅外線吸收法和燃燒碘量法
GB/T 8704.3-2009 釩鐵硫含量的測定紅外線吸收法及燃燒中和滴定法
GB/T 8704.1-2009 釩鐵碳含量的測定紅外線吸收法及氣體容量法
GB/T 4701.8-2009 鈦鐵碳含量的測定紅外線吸收法
GB/T 24224-2009 鉻礦石硫含量的測定燃燒-中和滴定法、燃燒-碘酸鉀滴定法和燃燒-紅外線吸收法
GB/T 23140-2009 紅外線燈泡
GB/T 24583.6-2009 釩氮合金硫含量的測定紅外線吸收法
GB/T 24583.4-2009 釩氮合金碳含量的測定紅外線吸收法
GB/T 24583.7-2009 釩氮合金氧含量的測定紅外線吸收法
GB/T 7731.10-1988 鎢鐵化學分析方法紅外線吸收法測定碳量
GB/T 25930-2010 紅外線氣體分析器試驗方法
GB/T 25929-2010 紅外線氣體分析器技術條件
GB/T 13193-1991 水質(zhì)總有機碳(TOC) 的測定非色散紅外線吸收法

納米技術的認識

理論含義

編輯

納米技術(nanotechnology），也稱毫微技術，是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1納米至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應用的一種技術。1981年掃描隧道顯微鏡發(fā)明后，誕生了一門以1到100納米長度為研究分子世界，它的最終目標是直接以原子或分子來構(gòu)造具有特定功能的產(chǎn)品?[2]??。因此，納米技術其實就是一種用單個原子、分子制造物質(zhì)的技術。

從迄今為止的研究來看，關于納米技術分為三種概念：

第一種，是1986年美國科學家德雷克斯勒博士在《創(chuàng)造的機器》一書中提出的分子納米技術。根據(jù)這一概念，可以使組合分子的機器實用化，從而可以任意組合所有種類的分子，可以制造出任何種類的分子結(jié)構(gòu)。這種概念的納米技術還未取得重大進展。

第二種概念把納米技術定位為微加工技術的極限。也就是通過納米精度的"加工"來人工形成納米大小的結(jié)構(gòu)的技術。這種納米級的加工技術，也使半導體微型化即將達到極限?，F(xiàn)有技術即使發(fā)展下去，從理論上講終將會達到限度，這是因為，如果把電路的線幅逐漸變小，將使構(gòu)成電路的絕緣膜變得極薄，這樣將破壞絕緣效果。此外，還有發(fā)熱和晃動等問題。為了解決這些問題，研究人員正在研究新型的納米技術。

第三種概念是從生物的角度出發(fā)而提出的。本來，生物在細胞和生物膜內(nèi)就存在納米級的結(jié)構(gòu)。DNA分子計算機、細胞生物計算機的開發(fā)，成為納米生物技術的重要內(nèi)容。

利用納米技術將氙原子排成IBM

主要內(nèi)容

編輯

納米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領域。納米科學與技術主要包括：

納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等 。這七個相對獨立又相互滲透的學科和納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表征這三個研究領域。納米材料的制備和研究是整個納米科技的基礎。其中，納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎，而納米電子學是納米技術最重要的內(nèi)容。

納米纖維

1993年，第一屆國際納米技術大會(INTC)在美國召開，將納米技術劃分為6大分支：納米物理學、納米生物學、納米化學、納米電子學、納米加工技術和納米計量學，促進了納米技術的發(fā)展。由于該技術的特殊性，神奇性和廣泛性，吸引了世界各國的許多優(yōu)秀科學家紛紛為之努力研究。 納米技術一般指納米級(0.1一100nm)的材料、設計、制造，測量、控制和產(chǎn)品的技術?[3]??。納米技術主要包括：納米級測量技術：納米級表層物理力學性能的檢測技術：納米級加工技術；納米粒子的制備技術；納米材料；納米生物學技術；納米組裝技術等。

納米技術包含下列四個主要方面：

1、納米材料：當物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在0.1—100納米這個范圍空間，物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。 這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。

如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。

過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域?qū)嶋H上大量存在于自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發(fā)法制備超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn)：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，像鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

為什么磁疇變成單磁疇，磁性要比原來提高1000倍呢？這是因為，磁疇中的單個原子排列的并不是很規(guī)則，而單原子中間是一個原子核，外則是電子繞其旋轉(zhuǎn)的電子，這是形成磁性的原因。但是，變成單磁疇后，單個原子排列的很規(guī)則，對外顯示了強大磁性。

這一特性，主要用于制造微特電機。如果將技術發(fā)展到一定的時候，用于制造磁懸浮，可以制造出速度更快、更穩(wěn)定、更節(jié)約能源的高速度列車。

2、納米動力學：主要是微機械和微電機，或總稱為微型電動機械系統(tǒng)（MEMS),用于有傳動機械的微型傳感器和執(zhí)行器、光纖通訊系統(tǒng)，特種電子設備、醫(yī)療和診斷儀器等.用的是一種類似于集成電器設計和制造的新工藝。特點是部件很小，刻蝕的深度往往要求數(shù)十至數(shù)百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動機，用于超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應地檢測準原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進入納米尺度，但有很大的潛在科學價值和經(jīng)濟價值。

理論上講：可以使微電機和檢測技術達到納米數(shù)量級。

3、納米生物學和納米藥物學：如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，dna的精細結(jié)構(gòu)等。有了納米技術，還可用自組裝方法在細胞內(nèi)放入零件或組件使構(gòu)成新的材料。新的藥物，即使是微米粒子的細粉，也大約有半數(shù)不溶于水；但如粒子為納米尺度（即超微粒子），則可溶于水。

納米生物學發(fā)展到一定技術時，可以用納米材料制成具有識別能力的納米生物細胞，并可以吸收癌細胞的生物醫(yī)藥，注入人體內(nèi)，可以用于定向殺癌細胞。（上面是老錢加注）

4、納米電子學：包括基于量子效應的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光/電性質(zhì)、納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝等。當前電子技術的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷，更小，是指響應速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。 納米技術是建設者的最后疆界，它的影響將是巨大的。

歷史沿革

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納米技術的靈感，來自于已故物理學家理查德·費曼1959年所作的一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當時在加州理工大學任教的教授向同事們提出了一個新的想法。從石器時代開始，人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術，都與一次性地削去或者融合數(shù)以億計的原子以便把物質(zhì)做成有用的形態(tài)有關。費曼質(zhì)問道，為什么我們不可以從另外一個角度出發(fā)，從單個的分子甚至原子開始進行組裝，以達到我們的要求？他說：“至少依我看來，物理學的規(guī)律不排除一個原子一個原子地制造物品的可能性?！?/p>

70年代，科學家開始從不同角度提出有關納米科技的構(gòu)想，1974年，科學家谷口紀男（Norio Taniguchi）最早使用納米技術一詞描述精密機械加工；

1981年，科學家發(fā)明研究納米的重要工具——掃描隧道顯微鏡，為我們揭示一個可見的原子、分子世界，對納米科技發(fā)展產(chǎn)生了積極促進作用；

1990年，

理查德·費曼

IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家成功地對單個的原子進行了重排，納米技術取得一項關鍵突破。他們使用一種稱為掃描探針的設備慢慢地把35個原子移動到各自的位置，組成了IBM三個字母。這證明費曼是正確的，二個字母加起來還沒有3個納米長。不久，科學家不僅能夠操縱單個的原子，而且還能夠“噴涂原子”。使用分子束外延長生長技術，科學家們學會了制造極薄的特殊晶體薄膜的方法，每次只造出一層分子?，F(xiàn)代制造計算機硬盤讀寫頭使用的就是這項技術。著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德· 費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后將變成根據(jù)人類意愿，逐個地排列原子，制造產(chǎn)品，這是關于納米技術最早的夢想?[4]??。

1990年7月，第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦，標志著納米科學技術的正式誕生；

1991年，碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鋼的10倍，成為納米技術研究的熱點，諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為，納米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用于超微導線、超微開關以及納米級電子線路等；

1993年，繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文、1990年美國國際商用機器公司在鎳表面用35個氙原子排出“IBM”之后，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“ 中國”二字，標志著中國開始在國際納米科技領域占有一席之地；

1997年，美國科學家首次成功地用單電子移動單電子，利用這種技術可望在2017年后研制成功速度和存貯容量比現(xiàn)在提高成千上萬倍的量子計算機；

1999年，巴西和美國科學家在進行納米碳管實驗時發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當于一個病毒的重量；此后不久，德國科學家研制出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學家聯(lián)合創(chuàng)造的紀錄；

到1999年，納米技術逐步走向市場，全年基于納米產(chǎn)品的營業(yè)額達到500億美元；

2001年，一些國家紛紛制定相關戰(zhàn)略或者計劃，投入巨資搶占納米技術戰(zhàn)略高地?[5]??。日本設立納米材料研究中心，把納米技術列入新5年科技基本計劃的研發(fā)重點；德國專門建立納米技術研究網(wǎng)；美國將納米計劃視為下一次工業(yè)革命的核心，美國政府部門將納米科技基礎研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。中國也將納米科技列為中國的“973計劃”進行大力的發(fā)展與其相關產(chǎn)業(yè)的大力扶持。

應用領域

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英特爾cpu

當前納米技術的研究和應用主要在材料和制備、微電子和計算機技術、醫(yī)學與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術和農(nóng)產(chǎn)品等方面。用納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強、壽命更長、維修費更低、設計更方便。利用納米材料還可以制作出特定性質(zhì)的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料?[6]??。

1、納米是一種幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬分之一毫米。

2、納米技術帶動了技術革命。

3、利用納米技術制作的藥物可以阻斷毛細血管，“餓死”癌細胞。

4、如果在衛(wèi)星上用納米集成器件，衛(wèi)星將更小，更容易發(fā)射。

5、納米技術是多科學綜合，有些目標需要長時間的努力才會實現(xiàn)。

6、納米技術和信息科學技術、生命科學技術是當前的科學發(fā)展主流，它們的發(fā)展將使人類社會、生存環(huán)境和科學技術本身變得更美好。

7、納米技術可以觀察病人身體中的癌細胞病變及情況，可讓醫(yī)生對癥下藥。

測量技術

納米級測量技術包括：納米級精度的尺寸和位移的測量，納米級表面形貌的測量。納米級測量技術主要有兩個發(fā)展方向。

一是光干涉測量技術，它是利用光的干涉條紋來提高測量的分辨率，其測量方法有：雙頻激光干涉測量法、光外差干涉測量法、X射線干涉測量法、F一P標準工具測量法等，可用于長度和位移的精確測量，也可用于表面顯微形貌的測量。

二是掃描探針顯微測量技術(STM)，其基本原理是基于量子力學的隧道效應，它的原理是用極尖的探針(或類似的方法)對被測表面進行掃描(探針和被測表面實際并不接觸)，借助納米級的三維位移定位控制系統(tǒng)測出該表面的三維微觀立體形貌。主要用于測量表面的微觀形貌和尺寸。

用這原理的測量方法有：掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)等。

加工技術

納米級加工的含意是達到納米級精度的加工技術。

由于原子間的距離為0.1一0.3nm，納米加工的實質(zhì)就是要切斷原子間的結(jié)合，實現(xiàn)原子或分子的去除，切斷原子間結(jié)合所需要的能量，必然要求超過該物質(zhì)的原子間結(jié)合能，即所播的能量密度是很大的。用傳統(tǒng)的切削、磨削加工方法進行納米級加工就相當困難了。

截至2008年納米加工有了很大的突破，如電子束光刻(UGA技術)加工超大規(guī)模集成電路時，可實現(xiàn)0.1μm線寬的加工：離子刻蝕可實現(xiàn)微米級和納米級表層材料的去除：掃描隧道顯微技術可實現(xiàn)單個原子的去除、扭遷、增添和原子的重組。

粒子制備

納米粒子的制備方法很多，可分為物理方法和化學方法。

應用納米技術制成的服裝

納米技術應用——計算機磁盤

真空冷授法：用真空蒸發(fā)、加熱、高頻感應等方法使原料氣化或形成等粒子體，然后驟冷。其特點純度高、結(jié)晶組織好、位度可控，但技術設備要求高。

物理粉碎法：透過機械粉碎、電火花爆炸等方法得到納米粒子。其特點操作簡單、成本低，但產(chǎn)晶純度低，順粒分布不均勻。

機械球磨法：采用球磨方法，控制適當?shù)臈l件得到純元素、合金或復合材料的納米粒子。其特點操作簡單、成本低，但產(chǎn)品純度低，顆粒分布不均勻。

氣相沉積法：利用金屬化合物蒸汽的化學反應合成納米材料。其特點產(chǎn)品純度高，粒度分布窄。

沉淀法：把沉淀劑加人到鹽溶液中反應后，將沉淀熱處理得到納米材料.其特點簡單易行，但純度低，顆粒半徑大，適合制備載化物。

應用納米技術制成的服裝

水熱合成法：高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得納米粒子。其特點純度高，分散性好、粒度易控制。

溶膠凝膠法：金屬化合物經(jīng)溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)低沮熱處理而生成納米粒子。其特點反應物種多，產(chǎn)物顆粒均一，過程易控制，適于氧化物和11一VI族化合物的制備。

徽乳液法：兩：互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在徽泡中經(jīng)成核，聚結(jié)、團聚、熱處理后得納米粒子。其特點粒子的單分散和接口性好，11一VI族半導體納米粒子多用此法制備。

水熱合成法——高溫高壓下在水溶液或蒸汽等流體中合成，再經(jīng)分離和熱處理得到納米粒子。其特點是純度高，分散性好，粒度易控制。

材料合成

自1991年Gleiter等人率先制得納米材料以來，經(jīng)過10年的發(fā)展納米材料有了長足的進步。如今納米材料種類較多，按其材質(zhì)分有：金屬材料、納米陶瓷材料、納米半導體材料、納米復合材料、納米聚合材料等等。納米材料是超徽粒材料，被稱為“21世紀新材料”，具有許多特異性能。

例如用納米級金屬微粉燒結(jié)成的材料，強度和硬度大大高于原來的金屬，納米金屬居然由導電體變成絕緣體。一般的陶瓷強度低并且很脆。但納米級微粉燒結(jié)成的陶瓷不但強度高并且有良好的韌性。納米材料的熔點會隨超細粉的直徑的減小而降低。例如金的熔點為1064℃，但10nm的金粉熔點降低到940℃，snm的金粉熔點降低到830℃，因而燒結(jié)溫度可以大大降低。納米陶瓷的燒結(jié)溫度大大低于原來的陶瓷。納米級的催化劑加入汽油中?？商岣邇?nèi)燃機的效率。

加入固體燃料可使火箭的速度加快。藥物制成納米微粉?？梢宰⑸涞窖軆?nèi)順利進入微血管。

疾病診斷

當前常規(guī)的成像技術只能檢測到癌癥在組織上造成的可見的變化，而這個時候已經(jīng)有數(shù)千的癌細胞生成并且可能會轉(zhuǎn)移。而且，即使是已經(jīng)可以看到腫瘤了，由于腫瘤本身的類別（惡性還是良性）和特征，要確定有效的治療方法也還必須通過活組織檢查。如果對癌性細胞或者癌變前細胞以某種方式進行標記，使用傳統(tǒng)設備即可檢測出來則更有利于癌癥的診斷。

要實現(xiàn)這一目標有兩個必要條件：某技術能夠特定識別癌性細胞且能夠讓被識別的癌性細胞可見。納米技術能夠滿足這兩點。例如，在金屬氧化物表面涂覆可特異識別癌性細胞表面超表達的受體的抗體。

由于金屬氧化物在核磁共振成像（MRI）或計算機斷層掃描（CT）下發(fā)出高對比度信號，因此一旦進入體內(nèi)后，這些金屬氧化物納米顆粒表面的抗體選擇性地與癌性細胞結(jié)合，使檢測儀器可以有效地識別出癌性細胞。同樣地，金納米粒也可以用于增強在內(nèi)窺鏡技術中的光散射。納米技術能夠?qū)⒆R別癌癥類別及不同發(fā)展階段的分子標記可視化，讓醫(yī)生能夠通過傳統(tǒng)的成像技術看到原本檢測不到的細胞和分子。

在人類與癌癥的斗爭中，有一半的勝利是得益于早期的檢測。納米技術使得癌癥的診斷更早更準確，并可用于治療監(jiān)測。納米技術也可以增強甚至完全變革對組織和體液中生物標志物的篩查。癌癥與癌癥之間，以及癌細胞與正常細胞之間由于各種分子在表達和分布上的差異而各不相同。隨著治療技術的進步，對癌癥的多個生物標志物進行同時檢測是確定治療方案時所必須的。

納米顆粒——例如能夠根據(jù)它們本身大小發(fā)出不同顏色光的量子點——可以實現(xiàn)同時檢測多種標記物的目的。包被有抗體的量子點發(fā)出的激發(fā)光信號可用于篩查某些類型的癌癥。不同顏色的量子點可與各種癌癥生物標記物抗體結(jié)合，方便腫瘤學家通過所看到的光譜區(qū)分癌細胞與健康細胞。

組裝技術

由于在納米尺度下刻蝕技術已達到極限，組裝技術將成為納米科技的重要手段，受到人們很大的重視。

納米組裝技術就是通過機械、物理、化學或生物的方法，把原子、分子或者分子聚集體進行組裝，形成有功能的結(jié)構(gòu)單元。組裝技術包括分子有序組裝技術，掃描探針原子、分子搬遷技術以及生物組裝技術。分子有序組裝是通過分子之間的物理或化學相互作用，形成有序的二維或三維分子體系。現(xiàn)在，分子有序組裝技術及其應用研究方面取得的最新進展主要是LB膜研究及有關特性的發(fā)現(xiàn)。生物大分子走向識別組裝。蛋白質(zhì)、核酸等生物活性大分子的組裝要求商密度定取向，這對于制備高性能生物微感膜、發(fā)展生物分子器件，以及研究生物大分子之間相互作用是十分重要的。在進行l(wèi)gG歸生物大分子的組裝過程中，首次利用抗體活性片斷的識別功能進行活性生物大分子的組裝。這一重要的進展使得生物分子的定向組裝產(chǎn)生了新的突破。

除以上幾種組裝外，在長鏈聚合物分子上的有序組裝、橋連自組裝技術、有序分子薄膜的應用研究等技術也有進展。采用納米加工技術還可以對材料進行原子量級加工，使加工技術進人一個更加徽細的深度。納米結(jié)構(gòu)自組裝技術的發(fā)展，將會使納米機械、納米機電系統(tǒng)和納米生物學產(chǎn)生突破性的飛躍。

中國在納米領域的科學發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化研究有一定的優(yōu)勢。現(xiàn)代同美、日、德等國位于國際第一梯隊的前列。雖然現(xiàn)代中國己經(jīng)建立了一定數(shù)量的納米材料生產(chǎn)基地，納米技術的開發(fā)應用也已經(jīng)興起，并初步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。納米要實現(xiàn)大規(guī)模、低成本的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，還有許多的工作要做，只有依賴大量的資金和高科技投人才能換取高額的利潤回報。

生物技術

納米生物學是以納米尺度研究細胞內(nèi)部各種細胞器的結(jié)構(gòu)和功能。研究細胞內(nèi)部，細胞內(nèi)外之間以及整個生物體的物質(zhì)、能量和信息交換。納米生物學的研究集中在下列方面。

DNA研究在形貌觀察、特性研究和基因改造三個方面有不少進展。

腦功能的研究

工作目標是弄清人類的記憶、思維，語言和學習這些高級神經(jīng)功能和人腦的信息處理功能。

仿生學的研究

這是納米生物學的熱門研究內(nèi)容。現(xiàn)在取得不少成果。是納米技術中有希望獲得突破性巨大成果的部分。

世界上最小的馬達是一種生物馬達—鞭毛馬達。能象螺旋槳那樣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動鞭毛旋轉(zhuǎn)

納米陶瓷

。該馬達通常由10種以上的蛋白質(zhì)群體組成，其構(gòu)造如同人工馬達。由相當?shù)亩ㄗ?、轉(zhuǎn)子、軸承、萬向接頭等組成。它的直徑只有3onm，轉(zhuǎn)速可以高達15r/min，可在1μs內(nèi)進行右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)的相互切換。利用外部電場可實現(xiàn)加速或減速。轉(zhuǎn)動的動力源，是細菌內(nèi)支撐馬達的薄膜內(nèi)外的氮氧離子濃度差。實驗證明。細菌體內(nèi)外的電位差也可驅(qū)動鞭毛馬達。現(xiàn)代人們正在探索設計一種能用電位差馭動的人工鞭毛馬達驅(qū)動器。

日本三菱公司已開發(fā)出一種能模擬人眼處理視覺形象功能的視網(wǎng)膜芯片。該芯片以砷化稼半導體作為片基。每個芯片內(nèi)含4096個傳感元?？赏M一步用于機器人。

有人提出制作類似環(huán)和桿那樣的分子機械。把它們裝配起來構(gòu)成計算機的線路單元，單元尺寸僅Inm，可組裝成超小型計算機，僅有數(shù)微米大小，就能達到現(xiàn)代常用計算機的同等性能。

在納米結(jié)構(gòu)自組裝復雜徽型機電系統(tǒng)制造中，很大的難題是系統(tǒng)中各部件的組裝。系統(tǒng)愈先進、愈復雜，組裝的問題也愈難解決。自然界各種生物、生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、DNA、細胞等都是極為復雜的結(jié)構(gòu)。它們的生成、組裝都是自動進行的。如能了解并控制生物大分子的自組裝原理，人類對自然界的認識和改造必然會上升到一個全新的更高的水平。

衍生產(chǎn)品

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機器人

納米機器人是根據(jù)分子水平的生物學原理為設計原型，設計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”，也稱分子機器人；而納米機器人的研發(fā)已成為當今科技的前沿熱點。

2005年，不少國家紛紛制定相關戰(zhàn)略或者計劃，投入巨資搶占納米機器人這種新科技的戰(zhàn)略高地?！稒C器人時代》月刊日前指出：納米機器人潛在用途十分廣泛，其中特別重要的就是應用于醫(yī)療和軍事領域。

每一種新科技的出現(xiàn)，似乎都包涵著無限可能。用不了多久，個頭只有分子大小的神奇納米機器人將源源不斷地進入人類的日常生活。中國著名學者周海中教授在1990年發(fā)表的《論機器人》一文中就預言：到21世紀中葉，納米機器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧雍蜕罘绞健?/p>

雨衣傘

納米雨衣傘是雨傘與雨衣的結(jié)合體，納米雨傘收傘有三折傘和直桿傘的收傘形態(tài)（簡單說，收傘時有長短兩種選擇）。納米雨衣可由納米雨傘轉(zhuǎn)變而成，納米雨衣又不同于一般的雨衣，因為納米雨衣可以保證從頭到腳絕對不濕。因為納米材料，所以這雨傘可以一甩即干，雨傘轉(zhuǎn)變?yōu)橛暌潞?，這雨衣也只需穿著時輕輕一跳也即可全干。

防水材料

2014年8月4日，澳大利亞運用新發(fā)明的布料，制成一款具有開創(chuàng)性的T恤衫，不管人們怎樣嘗試著浸濕它，此T恤都能保持良好的防水性能。

這件叫做“騎士”(The Cavalier)的白色T恤是百分之百棉質(zhì)的。雖然表面看起來平淡無奇，但是其布料運用“疏水”納米技術應用編織而成，使得這件T恤能夠有效防止大部分液體和污漬的浸入。這種T恤可以用機器清洗，其防水功能最多可承受80次清洗。它的布料有天然自凈功能，任何附著在上的污漬都能用水擦洗或沖干凈。

和其他含有化學物質(zhì)的防水應用不同，T恤仿照的是荷葉的自然疏水特點。此布料的發(fā)明對于餐館和咖啡廳來說可能具有革命性的影響。此外，這種布料還可以運用在醫(yī)療行業(yè)或醫(yī)院等地。

潛在危害

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和生物技術一樣，納米科技也有很多環(huán)境和安全問題（比如尺寸小是否會避開生物的自然防御系統(tǒng)，還有是否能生物降解、毒性副作用如何等等）。

社會危害

納米顆粒的危害

納米材料（包含有納米顆粒的材料）本身的存在并不是一種危害。只有它的一些方面具有危害性，特別是他們的移動性和增強的反應性。只有某些納米粒子的某些方面對生物或環(huán)境有害，我們才面臨一個真的危害?[7]??。

要討論納米材料對健康和環(huán)境的影響，我們必須區(qū)分兩類納米結(jié)構(gòu)：

納米尺寸的粒子被組裝在一個基體、材料或器件上的納米合成物、納米表面結(jié)構(gòu)或納米組份（電子，光學傳感器等），又稱為固定納米粒子。

“自由”納米粒子，不管在生產(chǎn)的某些步驟中存還是直接使用單獨的納米粒子。

這些自由納米粒子可能是納米尺寸的單元素，化合物，或是復雜的混合物，比如在一種元素上鍍上另外一張物質(zhì)的“鍍膜”納米粒子或叫做“核殼”納米粒子。

現(xiàn)代，公認的觀點是，雖然我們需要關注有固定納米粒子的材料，自由納米粒子是最緊迫關心的。

因為，納米粒子同它們?nèi)粘５膶飳嵲谑菂^(qū)別太大了，它們的有害效應不能從已知毒性推演而來。這樣討論自由納米粒子的健康和環(huán)境影響具有很重要的意義。

更加復雜的是，當我們討論納米粒子的時候，我們必須知道含有的納米粒子的粉末或液體幾乎從來不會單分散化，而是具有一定范圍內(nèi)許多不同尺寸。這會使實驗分析更加復雜，因為大的納米粒子可能和小的有不同的性質(zhì)。而且，納米粒子具有聚合的趨勢，而聚合的納米粒子具有同單個納米粒子不同的行為。

健康問題

納米顆粒進入人體有四種途徑：吸入，吞咽，從皮膚吸收或在醫(yī)療過程中被有意的注入（或由植入體釋放）。一旦進入人體，它們具有高度的可移動性。在一些個例中，它們甚至能穿越血腦屏障。

納米粒子在器官中的行為仍然是需要研究的一個大課題。基本上，納米顆粒的行為取決于它們的大小，形狀和同周圍組織的相互作用活動性。它們可能引起噬菌細胞（吞咽并消滅外來物質(zhì)的細胞）的“過載”，從而引發(fā)防御性的發(fā)燒和降低機體免疫力。它們可能因為無法降解或降解緩慢，而在器官里集聚。還有一個顧慮是它們同人體中一些生物過程發(fā)生反應的潛在危險。由于極大的表面積，暴露在組織和液體中的納米粒子會立即吸附他們遇到的大分子。這樣會影響到例如酶和其他蛋白的調(diào)整機制。

環(huán)境問題

主要擔心納米顆?？赡軙斐晌粗奈：?。

社會風險

納米技術的使用也存在社會學風險。在儀器的層面，也包括在軍事領域使用納米技術的可能性。（例如，在MIT士兵納米技術研究所[1]研究的裝備士兵的植入體或其他手段，同時還有通過納米探測器增強的監(jiān)視手段。

在結(jié)構(gòu)層面，納米技術的批評家們指出納米技術打開了一個由產(chǎn)權(quán)和公司控制的新世界。他們指出，就象生物技術的操控基因的能力伴隨著生命的專利化一樣，納米技術操控分子的技術帶來的是物質(zhì)的專利化。過去的幾年里，獲得納米尺度的專利像一股淘金熱。2003年，超過800納米相關的專利權(quán)獲得批準，這個數(shù)字每年都在增長。大公司已經(jīng)壟斷了納米尺度發(fā)明與發(fā)現(xiàn)的廣泛的專利。例如，NEC和IBM這兩家大公司持有碳納米管這一納米科技基石之一的基礎專利。碳納米管具有廣泛的運用，并被看好對從電子和計算機、到強化材料、到藥物釋放和診斷的許多工業(yè)領域都有關鍵的作用。碳納米管很可能成為取代傳統(tǒng)原材料的主要工業(yè)交易材料。但是，當它們的用途擴張時，任何想要制造或出售碳納米管的人，不管應用是什么，都要先向NEC或者IBM購買許可證。

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