纳米光学

英国和新加坡研究人员1日报告说，他们制造出能够观测50纳米大小物体的光学显微镜，这是迄今观测能力最强的光学显微镜，也是世界上第一个能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜。http://www.bioon.com/tech/UploadFiles_3081/201103/2011030214521841.jpg英国曼彻斯特大学研究人员和新加坡同行当天在新一期《自然·通信》杂志上报告了这项成果。由于光的衍射特性的限制，光学显微镜的观测极限通常约为１微米。研究人员通过为光学显微镜添加一种特殊的“透明微米球透镜”，克服了上述障碍，使这一极限达到50纳米，观测能力提高了20倍。论文第一作者王增波博士告诉新华社记者：“这是目前世界上唯一能在普通白光照明下直接观测纳米级物体的光学显微镜，是一个新的世界纪录。”

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近日，中国科学技术大学物理学院光电子科学与技术安徽省重点实验室张斗国教授课题组提出并实现了一种基于矢量光场调控原理的动量空间偏振滤波器件。将该滤波器件安装于传统无标记光学显微镜的出射端，它可以对出射光场的背景噪声进行高效抑制，进而采集到单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比光学显微图像。研究成果以“Cascaded momentum-space-polarization filters enable label-free black-field microscopy for single nanoparticles analysis”为题在线发表在综合性学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。[align=center][img=,600,174]https://img1.17img.cn/17img/images/202403/uepic/18c3b2c4-6d3d-4349-b5d2-5c096ac0f32f.jpg[/img][/align]单纳米级物质的无标记光学成像对于各种生物医学、物理和化学研究极为重要。其中一个核心挑战是背景强度远远大于单个纳米物体的散射光强度。在这里提出了一种由级联动量空间偏振滤波器组成的光学模块，它可以进行矢量场调制，阻挡大部分背景场，使背景几乎变黑；相反，只有一小部分散射被阻挡，从而明显提高成像对比度。为了解决这个问题，张斗国教授课题组设计并实现了一种动量空间偏振滤波器件，它可在动量空间进行矢量场偏振调控，大幅度过滤、抑制各类背景噪声，只有单个纳米尺度物体的光散射信号能透过该滤波器件，被探测器采集到，从而实现了单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比的成像探测。[align=center][img=,500,508]https://img1.17img.cn/17img/images/202403/uepic/b5f63213-6cee-41d0-8519-3a9bc7fc69aa.jpg[/img][/align]作为一种应用展示，该动量空间偏振滤波器件被加载到传统全内反射显微镜（Total internal reflection microscopy, TIRM）的出射端，用于单个纳米尺度物体的成像与传感。加载该滤波器后，TIRM被转化为黑场光学显微镜（Black field microscopy (BFM)，相对于常规的无标记暗场光学显微镜，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探测灵敏度）。BFM可以实时记录了此变化过程，证明BFM可应用于单个纳米颗粒化学反应过程的实时记录，为实时探测单个纳米尺度物体物性演化过程中所发生的物理-化学反应探测提供了新型光子学技术。该动量空间滤波器件的突出特点是：在不改变显微镜内部结构的情况下，它可以使常规的无标记光学显微镜，如表面等离激元共振显微镜、TIRM等近场光学显微镜，具有黑场成像功能，从而大幅度提升其对单个纳米尺度物体的探测灵敏度。本研究工作所发展黑场显微镜为单个纳米颗粒的分析提供了新平台，有望在生物学、物理学、环境科学和材料科学等领域得到广泛应用。该研究工作得到了科技部，国家自然科学基金委、安徽省科技厅、唐仲英基金会等项目经费的支持。相关样品制作工艺得到了中国科学技术大学微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]

SWCNTs 单壁碳纳米管的前期制备无法来保证单一的管径和光学性质，很大程度上限制了其在进一步的药物输送和催化剂方面的应用，附件文档是采用超速离心技术分离不同管径的单壁碳纳米管，采用NanoLog 红外[color=#bb005f][size=4]3D荧光[/size][/color]来进行分离结果的验证。是单壁碳纳米管应用技术的一个重要的进展。

２００９中国国际纳米科学技术会议于９月１日上午在北京拉开帷幕，来自中国、美国、俄罗斯、日本、德国等近４０个国家和地区的１５００余名代表将就科技前沿问题及如何推动纳米材料和纳米技术应用等展开研讨与交流。 本次会议为期三天，将围绕纳米信息材料、纳米能源与环境材料、纳米器件与传感器、纳米医药学和生物医学工程、纳米加工与纳米计量、纳米结构表征、纳米光学与表面等离激元学、纳米结构建模与模拟等领域，分为八个分会展开学术交流。 据介绍，会议已收到论文摘要１３００多篇，来自美国加州大学、日本东京大学、德国卡尔尔斯鲁厄研究中心等的七位国际知名专家将作大会特邀报告，另有来自不同国家和地区的６８位科学家作分会邀请报告。 大会主席、中国科学院常务副院长白春礼介绍，纳米科技是未来新技术发展的重要源泉之一，也是支撑形成新经济增长点的技术之一。这次会议的举办对于提高我国纳米科技整体研究水平和自主创新能力，推动我国纳米科技界与国际同行的合作将起到积极作用。 他说，中国纳米科学发展越来越快，在纳米材料研究等领域取得了丰硕成果，某些方面达到国际先进水平。但在应用研究方面，能力还不足，今后应在进一步推动纳米科技基础研究成果走向应用，真正以纳米科技推动经济社会发展上倾注更多的精力。 他表示，本次论坛也在论文的筛选、主题的设置等方面作出引导，强调纳米应用，以纳米技术推动生物科学、信息技术等领域的进步。 ２００９中国国际纳米科学技术会议是继２００５和２００７中国国际纳米科学技术会议后，由国家纳米科技指导协调委员会主办、国家纳米科学中心承办的第三次在京举办的纳米国际会议。

有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相继投入巨资进行研究，美国从2000年启动了国家纳米计划，国际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次，与纳米技术有关的国际期刊也很多。纳米材料的特殊性质 纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。　　1 力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。

金属纳米颗粒由于其良好的电学、光学、热导、催化以及磁学性质而得到广泛的研究。近年来，金属纳米颗粒奇异的光学性质引起人们极大的兴趣。其中，金银纳米颗粒由于在可见和红外光频区有着很好的表面等离子体共振性质而格外引人注目，在表面增强光谱、生物检测等方面具有巨大的应用前景。通过控制纳米颗粒的形貌可以有效的调制金属纳米颗粒的表面等离子体共振性质。因此，获得不同形貌的金属纳米颗粒是最近兴起的表面等离子体光子学研究领域中重要的研究方向之一。 最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室徐红星研究员研究组的梁红艳同学和王文忠教授首次用多羟基醇还原法合成了一种外形为纺锤状的银纳米颗粒（Ag Nanorice），并与李建奇研究员研究组的杨槐馨副研究员合作，发现这种银纳米颗粒为六方相和立方相交生形成，内部存在孪晶，堆垛层错，多重调制等多种缺陷结构，并且缺陷密度在银纳米颗粒的不同部位有着明显区别，这种微结构突破了传统银纳米颗粒常规的单晶、孪晶特性，决定了具有均一米状形貌的新奇银纳米颗粒的高产率合成。该项研究的意义不仅在于为有效调制表面等离子体共振特性提供新的纳米结构，还在于这种堆垛结构可能打破晶体生长时晶体结构对形貌的限制，为设计合成所需形貌晶体带来曙光。这将丰富纳米晶体结构控制生长的内涵，深化对金属晶体生长规律的认识，拓展金属纳米结构在光谱分析、超灵敏检测等方向的应用，因而具有十分重要的实际意义。 该工作发表于近期的J. Am. Chem. Soc. 131，6068-6069（2009）上。此项研究获得国家自然科学基金委杰出青年基金,科技部重大项目,中科院知识创新工程和教育部的“985”和“211”等项目的资助。

生物传感器能够将各种生化反应转换成可测量的电学、光学等信号，属于典型的多学科交叉领域。在生物传感器研究中，器件设计与传感策略一直成为该领域的研究热点，开发具有高灵敏度、时效性兼具可制造性的生物传感器具有重要的科学价值和应用前景。 中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所生物医学部程国胜研究员课题组采用CMOS兼容“自上而下”加工工艺，以SOI（silicon-on-insulator）硅片为衬底，加工出尺寸可控的一维Si纳米线场效应管。在生物传感器研发过程中，纳米材料表面的功能化修饰是其中一项重要环节，该团队在前期工作中已探索了半导体纳米材料的表面修饰基本方法（Langmuir 26, 4514–4522, 2010；Langmuir 27, 13220–13225, 2011）。在此基础上，通过共价结合方法选择性地在Si纳米线表面修饰急性心肌梗死标志物——心肌肌钙蛋白I（cTnI）的单克隆抗体，制备了面向心肌梗死诊断的生物传感器。测试结果表明，生物传感器对cTnI的响应时间小于2 min，其动态线性响应范围92 pg/mL～46 ng/mL，相关工作发表于Biosensors and Bioelectronics（34, 267-272, 2012）。 进一步通过分析器件电流响应中的低频噪声谱，发现当器件工作于反型区时，相较于空气中的响应，液相环境下噪声谱幅度的倒数受栅极电压的调控作用更加明显。基于此，研究人员以血清体系为研究对象，对比了传统电流响应与噪声谱分析方法，在电流响应无法区分待测cTnI蛋白的情况下，噪声谱分析能够实现2个数量级的信号差别。 部分结果发表于Applied Physics Letters（101, 093704, 2012），为实现新型、高灵敏度生物传感器的设计提供了思路。 上述研究工作得到了中科院“百人计划”项目、国家自然科学基金、国家重大科学研究计划（973项目）经费支持，同时得到了苏州纳米所纳米加工平台及分析测试平台的技术支持。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201209/W020120911317688421684.jpg图1 器件阵列形貌（A），Si纳米线扫描电镜图片（B）以及典型的cTnI传感结果（C）。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201209/W020120911317688424476.jpg图2 噪声幅度倒数与栅极电压之间的关联（A），电流模式下（B）及噪声谱分析方法下的cTnI响应（C）。

分子在纳米孔道限域环境中扩散和反应显示了非常独特的物理化学特性，理论工作者已经进行了大量的计算和模拟。近日，中科院大连化学物理研究所包信和研究员带领的“界面和纳米催化”研究组(502组)在自行研制的一套与固体核磁共振仪耦合的动态催化反应系统中，采用激光诱导超极化129Xe技术，首次在模拟催化反应条件下直接观察到了甲醇分子在孔径为0.8nm的CHA分子筛孔道扩散和脱水过程，并精确获得了分子扩散和反应的动力学参数。相关方法和实验结果以研究论文形式(Article)发表在最近一期的《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., 131(2009)13722-13727)，被认为是“一种对纳米孔催化反应研究具有重要意义”的发明。　　纳米限域效应在光学、电子器件以及催化反应等领域具有很大的应用前景，分子在纳米限域空间中的吸附和反应动力学一直受到理论和实验研究者的广泛关注。理论研究已经预示，限域在纳米空间中物质将会显示出与自由状态下明显不同的物理化学特性，但是，由于在真实条件下分子的扩散速度很快，而且纳米孔道中分子浓度极低，实验研究需要发展原位-动态和高灵敏的检测手段。该研究组张维萍、包信和和博士研究生徐舒涛等对商用核磁共振“魔角旋转”(Magic Angle)的探头进行改进，自行研制了一套与固体核磁共振仪器相耦合、适合于分子扩散和催化研究的高温原位-动态研究系统，并将国际上已广泛采用的激光诱导超极化129Xe技术引入动态反应过程的研究，使NMR的检测灵敏度提高了1万多倍，从而使固体核磁采谱时间缩短到10秒以内。将该技术成功用于研究甲醇在CHA纳米分子筛笼内的吸附、扩散和脱水反应过程，首次获得了接近真实反应条件下纳米孔道中活性位在反应过程中的动力学参数，大大加深了对甲醇在分子筛孔道中酸助脱水和转化过程机理的理解和认识。　　近年来，该研究组系统地将高灵敏核磁共振技术用于催化反应过程和材料合成过程的原位-动态研究，不断取得重要进展 (J. Am. Chem. Soc., 130(2008)3722，J. Am. Chem. Soc., 131(2009)10127)。

纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。纳米科技的研究内容 创造和制备优异性能的纳米材料 设计、制备各种纳米器件和装置 探测和分析纳米区域的性质和现象　什么是纳米？　　纳米是尺寸或大小的度量单位：千米（103 ）→米→厘米→毫米→微米→纳米（ 10-9） 4倍原子大小，万分之一头发粗细　纳米科技研究什么问题？　　生物科学技术、信息科学技术、纳米科学技术是下一世纪内科学技术发展的主流。生物科学技术中对基因的认识，产生了转基因生物技术，可以治疗顽症，也可以创造出自然界不存在的生物；信息科学技术使人们可以坐在家中便知天下大事，因特网几乎可以改变人们的生活方式。　　纳米科学是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。 还原论：把物质的运动都还原到原子、分子这一层面上。原子论和量子力学取得了巨大的成功。有机合成；分子生物学；转基因食品、克隆羊；原子光谱和激光；固体电子论和IC；几何光学到光纤通讯。 宏观世界上经典物理、化学、力学的巨大成就：计算机和网络、宇宙飞船、飞机、汽车、机器人等改变了人们的生活方式　　科学技术有认识上的盲区或人类知识大厦上的裂缝。裂缝的一边是以原子、分子为主体的微观世界，另一岸是人类活动的宏观世界。两个世界之间不是直接而简单的联结，存在一个过渡区--纳米世界。例：分子合成 ≤１.5nm, →活体 微电子技术在0.2μm,显微外科只能连接大、小、微血管≤　PM10和PM1.5的微粒几十个原子、分子或成千个原子、分子“组合”在一起时，表现出既不同于单个原子、分子的性质，也不同于大块物体的性质。这种“组合”被称为“超分子”或“人工分子”。“超分子”性质，如熔点、磁性、电容性、导电性、发光性和染、颜色及水溶性有重大变化。当“超分子”继续长大或以通常的方式聚集成大块材料时，奇特的性质又会失去，像真是一些长不大的孩子。　　在10nm尺度内，由数量不多的电子、原子或分子组成的体系中新规律的认识和如何操纵或组合及探测、应用它们---纳米科学技术的主要问题。 原子和分子的微观世界和宏观世界的过渡区内的新现象和新规律 探测纳米长度内物理、化学生物信息的新原理和新方法 新概念和新理论：强关联、强场、快过程、少粒子的量子体系 应用　新科学还是老理论的翻版？历史悠久的新科学技术西汉铜镜和黑漆鼓徽墨漆器催化剂材料感光材料和彩色胶片含有高岭土颗粒的轮胎WHY？不清楚近十年，计算机和材料设计；探测技术STM、AFM、SNOM；IC和生命科学的推动；制备技术发展；理论的发展高强度和高韧性、可自修复、有智能、可再生→新一代纳米材料　为什么小尺寸会有如此重要的影响？ 表面效应 小尺寸效应 量子限域效应　研究目标和可能的应用 材料和制备：更轻、更强和可设计；长寿命和低维修费；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料；生物材料和仿生材料；材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复； 微电子和计算机技术：2010年实现线条为100nm的芯片，纳米技术的目标为：纳米结构的微处理器，效率提高一百万倍；10倍带宽的高频网络系统；兆兆比特的存储器（提高1000倍）；集成纳米传感器系统； 医学与健康快速、高效的基因团测序和基因诊断和基因治疗技术；用药的新方法和药物“导弹”技术；耐用的人体友好的人工组织和器官；复明和复聪器件；疾病早期诊断的纳米传感器系统 航天和航空低能耗、抗辐照、高性能计算机；微型航天器用纳米测试、控制和电子设备；抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料 环境和能源发展绿色能源和环境处理技术，减少污染和恢复被破坏的环境；孔径为1nm的纳孔材料作为催化剂的载体；MCM-41有序纳孔材料（孔径10-100nm）用来祛除污物；纳米颗粒修饰的高分子材料 生物技术和农业在纳米尺度上，按照预定的大小、对称性和排列来制备具有生物活性的蛋白质、核糖、核酸等。在纳米材料和器件中植入生物材料产生具有生物功能和其他功能的综合性能。，生物仿生化学药品和生物可降解材料，动植物的基因改善和治疗，测定DNA的基因芯片等

我国科学家制备出一种蓝色的新型钯纳米材料，它不仅具有很高的催化活性，而且或可成为癌症光热疗的“希望之星”。　　日前，《自然—纳米技术》刊登了厦门大学化学化工学院郑南峰教授课题组的研究成果，题为“具等离子体光学和催化性能的钯纳米薄片”。　　钯是一种稀贵金属，在化学中主要用做催化剂。但高比表面积的钯纳米材料多为黑色，被科学家们通俗地称为“钯黑”。郑南峰教授课题组的研究成果却发现，通过形貌的精细调控，纳米钯可以展示出绚丽的蓝色。实验表明，所制备出的这种蓝色钯纳米材料——“钯蓝”不仅拥有“漂亮的外表”，而且拥有独特的光学、催化等性能。　　据了解，“钯蓝”由尺寸均一的六边形超薄钯纳米片组成，薄片的厚度仅为1.8纳米，边长可在20—200纳米间调控。郑南峰说：“这样超薄的结构特征不仅使‘钯蓝’具有高的比表面积，使催化性能更为优越，而且结合理论计算，我们还发现超薄结构是‘钯蓝’具有强近红外光吸收并呈现蓝色的主要原因。”　　这样的发现使得课题组成员将之与当前用于肿瘤治疗的光热疗联系起来。经过一年多的反复实验，课题组发现，“钯蓝”的超薄厚度使其无法散射近红外光，所吸收的光被完全转化为热，导致周围环境快速升温，可直接应用于肿瘤的近红外光热疗。“同时，作为近红外光敏剂，‘钯蓝’的最大特点在于它的超高光热稳定性，这一特性是其他现有贵金属纳米近红外光敏剂所无法媲美的。”　　郑南峰说，目前，课题组正在对“钯蓝”的催化、生物应用等进行更为深入系统的研究，并着手与厦大医学院等单位展开联合攻关。

中国化工网2007年3月13日报道：纳米材料是指晶体粒径为纳米级的多晶体材料，具有小尺寸与高浓度晶界两个重要特征，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，产生了小尺寸的量子隧道效应，同时由于其高浓度晶界及界面原子受力不均衡性增加产生了界面效应，这两种效应导致材料在力学性能、磁性能、光学性能、电性能及热力学特征发生突变。将纳米材料应用于涂料中，由于成膜基料、颜填料及助剂等分子中存在着诸多的活性点，这些活性点可能会与纳米粒子表面的活性点之问发生强烈的相互作用，从而有可能形成致密而稳定的涂层，使涂膜的物理化学性能显著提高。碳酸钙是一种无毒、无刺激、无气味的白色软质填料，在涂料工业中，其易于与各类聚合物相容，热稳定性好，是最常用的原料之一，在成膜物中起着骨架作用。近年来随着纳米技术的兴起，将纳米碳酸钙应用于涂料中以期改善涂料性能是涂料界关注的热门话题之一，尤其是国内众多万吨级的纳米碳酸钙生产线的建成，更是迫切需要寻找包括涂料在内的一系列领域中获得应用，然而纳米碳酸钙直接应用于涂料中，存在以下缺陷：颗粒表面能高，处于热力学不稳定状态，极易团聚；碳酸钙表面亲水疏油，极性很高，在有机介质中难以分散，与基料的结合力差，易形成界面缺陷，导致涂膜性能下降。[

纳米TiO2(优锆纳米)具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。纳米二氧化钛还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中1.杀菌功能在紫外线作用下，以0.1mg/cm3浓度的超细TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化杀死癌细胞的效率也提高；用TiO2光催化氧化深度处理自来水，可大大减少水中的细菌数，饮用后无致突变作用，达到安全饮用水的标准。在涂料中添加纳米二氧化钛（TG01）可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料，可应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可有效杀死大肠杆菌、黄色葡萄糖菌等有害细菌，防止感染。因此，纳米纳米二氧化钛（TG01）能净化空气，具有除臭功能。苏州优锆纳米二氧化钛具有很高的表面活性，抗菌能力强，产品易于分散。经试验证明该产品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌和曲霉菌等具有很强的杀菌能力，已广泛应用于纺织、陶瓷、橡胶、医药等领域的抗菌产品，深受广大用户的欢迎。2.防紫外线功能纳米氧化钛（同VK-T25）的强抗紫外线能力是由于其具有高折光性和高光活性。其抗紫外线能力及其机理与其粒径有关:当粒径较大时,对紫外线的阻隔是以反射、散射为主,且对中波区和长波区紫外线均有效。防晒机理是简单的遮盖,属一般的物理防晒,防晒能力较弱;随着粒径的减小,光线能透过纳米二氧化钛的粒子面,对长波区紫外线的反射、散射性不明显,而对中波区紫外线的吸收性明显增强。其防晒机理是吸收紫外线,主要吸收中波区紫外线。苏州优锆纳米二氧化钛由于粒径小,活性大,既能反射、散射紫外线,又能吸收紫外线,从而对紫外线有更强的阻隔能力。与同样剂量的一些有机紫外线防护剂相比，万景牌纳米氧化钛在紫外区的吸收峰更高，更可贵的是它还是广谱屏蔽剂，不象有机紫外线防护剂那样只单一对UVA或UVB有吸收。它还能透过可见光，加入到化妆品使用时皮肤白度自然，不象颜料级TiO2，不能透过可见光，造成使用者脸上出现不自然的苍白颜色。3.光催化功能---清洁空气，PM2.5分解环境有害气体可分为室内有害气体和大气污染气体。室内有害气体主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢及氨气等。纳米二氧化钛通过光催化作用可将吸附于其表面的这些物质分解氧化，从而使空气中这些物质的浓度降低，减轻或消除环境不适感。苏州优锆纳米二氧化钛因粒径非常小，而且不团聚，分散性能好，没有任何沉淀，不含任何添加剂（香精）,催化活性高：本款纳米光触媒的催化活性经过测试，比目前市场所有的催化性能最好的纳米二氧化钛的催化活性还高20-50倍。可以迅速的捕捉并分解室内的甲醛，苯，氨等有害气体，除味效果好。对PM2.5的分解清除有良好的效果。

[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/e561bd32-24b4-411a-ada9-a8bf3c25d9f4.jpg[/img][/align]红外光谱是研究催化过程的有力工具，能够识别与催化剂性能和催化环境相关的化学物质，有助于深入理解催化机理。然而，传统红外光学显微镜受制于衍射极限，仅能提供微米级的空间分辨率。对于具有纳米级空间异质性的催化剂，传统红外技术无法有效地解析其构效关系。基于原子力显微镜（AFM）的纳米红外技术（nano-IR）能够克服光学衍射极限，利用金属AFM针尖聚焦红外光，实现纳米尺度的电磁场增强，在针尖水平上测量光-质相互作用，进而研究微观水平的催化过程。这些技术包括测量光学信号的散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）和测量光生力信号的光热诱导共振显微镜（PTIR）、光诱导力显微镜（PiFM）以及峰值力红外显微镜（PFIR）。[align=center][img=,500,399]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/noimg/0aa2960d-716e-4521-bec0-739cac819456.gif[/img][/align]尽管已经有一些开创性的工作，AFM-IR技术仍未充分应用于催化过程的研究中。催化过程是动态的变化过程，涉及复杂的传质、物质转化、电子转移和能量交换。亚单层水平的活性物质在不同形状、尺寸、晶面和多相组分的催化剂上通常表现出不同的行为。这些行为又进一步受到如温度、气体/液体环境（包括pH、溶剂和溶剂化物浓度、载体等）、电场和磁场、光和机械力等因素的调控。AFM-IR提供的纳米红外成像和纳米红外光谱对分析催化剂异质性和特定位点方面具有独特优势，而催化过程的复杂性对AFM-IR技术的灵敏度、时间和空间分辨率又提出了挑战。近期发表在The Journal of Physical Chemistry Letters上的“Atomic Force Microscopy-Based Nanoscale Infrared Techniques for Catalysis” 回顾了近年来应用纳米红外开展的催化过程研究，并总结了将纳米红外技术用于研究催化过程所面临的挑战以及发展方向。该论文第一作者为李剑博士，通讯作者为夏兴华教授。[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]

http://i8.hexunimg.cn/2014-12-22/171641519.jpg在可见光（a）和可见兼紫外光（b）照射下，用纯水墨盒和HP-46 三色墨盒打印在“超级碳纳米点”复合纸上的照片。http://i6.hexunimg.cn/2014-12-22/171641520.jpg　　水触发“超级碳纳米点”复合纸的荧光增强机制图 长春光机所供图　　本报记者 杨琪　　中科院长春光机所副研究员曲松楠带领团队在“超级碳点”的研究中引入超分子科学思想,日前在国际上首次提出“超级碳纳米点”的概念，研制出了基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”。　　水滴可以做什么？答案五花八门，而来自中国科学院长春光机所的曲松楠团队给出的答案则令人惊叹—水滴可以触发“纳米荧光炸弹”！　　“当这种"超级碳纳米点"遇到水，就会分解成独立的小尺寸碳纳米点，进而导致荧光增强，使得碳纳米点材料成为一种新型的智能发光材料。”长春光机所副研究员曲松楠告诉《中国科学报》记者。他们在国际上首次提出“超级碳纳米点”的概念，并研制出基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”。　　复合该“纳米荧光炸弹”的纸可以实现喷水荧光打印、指纹汗孔荧光采集等多种实际应用，相关结果发表在国际著名期刊《先进材料》上。　　曲松楠告诉记者，这种成本低、环保、全新的碳基纳米材料还可以用在医疗和诊断领域。“我们在碳点的研究中引入超分子科学的思想，相信"超级碳点"的研究将会走得更远，不断给人们带来新的发现。”他说。　　提出新概念　　研究人员告诉记者，荧光成像作为一种有效的技术方法，在数据存储、数据安全和临床诊断等领域具有重要应用。该方法很大程度上依赖于新型智能发光材料的开发。近年来，一种新型的碳纳米材料，即荧光碳点的出现，使原本非发光的碳材料表现出优异的发光特性，引起广泛关注。　　曲松楠带领科研团队自2012年便开展了对新型荧光碳点的研究工作，在逐步深入研究的同时也在开发其应用价值。　　最初，他们研制出具有较好绿色荧光特性的碳点，并证明其可作为环保型的荧光墨水。之后，他们对这种碳点的发光特性进行深入研究，研制出具有较纯绿光发射和低自吸收特性的碳点，并实现了碳点在绿光波段的光泵浦激光。最近，这支团队在国际上首次提出“超级碳纳米点”的概念，并研制出基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”，使得碳纳米点材料成为一种新型的智能发光材料。　　“碳点研究最重要的环节是不断创新，不断寻求碳点研究思想的突破，不断推进碳点研究的实际应用。”曲松楠说。　　曲松楠解释说，这种“超级碳纳米点”是由部分烷基链修饰的碳纳米点在甲苯中自组装而成。由于聚集导致其荧光淬灭，表现出极弱的荧光。这种“超级碳纳米点”遇水会分解成独立的小尺寸碳纳米点，进而会导致其光致荧光增强。　　“同时，这种"超级碳纳米点"的纸复合物会产生快速的水诱导光致发光增强现象。"超级碳纳米点"复合纸可作为无墨打印纸进行喷水荧光打印来实现更加环保的信息存储和信息加密。”他说。　　未来将有更多惊喜　　曲松楠所带领的这支队伍成员都非常年轻，年龄基本都在30岁左右。在长春光机所鼓励创新的氛围下，他们自发组建形成团队，充满了干劲和激情。　　团队成立初期，遇到的最大挑战是在有限的科研条件下能否做好碳点研究。　　他们是幸运的。“研究所的发光学及应用国家重点实验室给了我们200万元的科研经费支持，同时也在其他方面给我们提供了帮助，这都让我们可以踏实地做科研。”曲松楠说。　　曲松楠明白，要让成员充满信心，就必须让每一个人看到自己所研究成果的价值。“有了信心就有了凝聚力，就有了动力”。　　他们最近发表了一篇成果论文，研究工作主要是由一名刚加入该团队的博士生完成的。实际上，这位成员前期并未从事过碳点的研究，而从最初布置实验到文章投稿，他仅用了半年时间就掌握了全部要领。　　这段时间里，曲松楠与他一起做实验，不断激发他的科研兴奋点，让他看到自己研究工作实实在在的价值。“当成果陆续发表后，大家的信心就更加充足了，所有的辛苦没有白费。”　　“今年，我们团队的"碳点"研究获得了首批中国科学院卓越青年科学家项目240万元的科研经费支持。这为我们团队继续发展提供了重要保障。有了这样的支持，虽然工作很辛苦，但是大家对"碳点"的研究更加有信心！”曲松楠说。　　他们不仅探索前沿科技，同时也重视研究成果的实际应用价值。　　碳纳米点的最大优势是其原料广泛、制备成本低、环境友好、光稳定性好等优点。喷水打印是一种新型、环保的技术，主要是利用水敏材料水致诱导吸收的变化实现信息的打印。　　“具有喷水荧光信息打印的纸张鲜有报道。我们基于"超级碳点"体系实现了水诱导荧光增强，制备出了具有水致荧光增强特性的"超级碳点"的复合纸。”他说。这种“超级碳点”复合纸通过普通喷墨打印机进行喷水打印和简单指尖按压即可获得永久的、光稳定性好的、高质量的荧光信息打印和指纹汗孔荧光图像的采集，在荧光信息存储、信息安全防护和医疗诊断等领域都具有潜在应用。　　未来，这支年轻的团队将针对碳点发光机制、光电特性调控、自组装行为调控、光电器件研制等几个方面开展深入研究，紧密围绕碳点体系的实际应用，推进碳点研产学的快速发展。　　《中国科学报》 (2014-12-22 第6版 进展)

[font=宋体][b]什么是纳米抗体？[/b][/font][font=宋体][font=宋体][url=https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody][b]纳米抗体[/b][/url]（[/font][font=Calibri]nanobody, Nb[/font][font=宋体]）是一种人工设计的抗体分子，又称为单域抗体（[/font][font=Calibri]single-domain antibodies, sdAbs[/font][font=宋体]）、[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体或[/font][font=Calibri]camelid[/font][font=宋体]抗体，是发现于羊驼、单峰驼等驼科以及鲨鱼、鳐鱼等软骨鱼中的一种天然缺失轻链的重链抗体（[/font][font=Calibri]heavy-chain antibodies, HCAbs)[/font][font=宋体]。[/font][font=Calibri]1993[/font][font=宋体]年，比利时的科学家在骆驼的血清中发现了一种天然轻链缺失的重链抗体，分子量约[/font][font=Calibri]95 kDa[/font][font=宋体]，其中包括两个恒定区（[/font][font=Calibri]CH2[/font][font=宋体]和[/font][font=Calibri]CH3[/font][font=宋体]）、一个铰链区和一个重链可变区（[/font][font=Calibri]variable heavy chain domain, VHH[/font][font=宋体]），接着克隆得到只包含一个重链可变区的单域抗体，即[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体。[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体的晶体结构为[/font][font=Calibri]4 nm[/font][font=宋体]×[/font][font=Calibri]2.5 nm[/font][font=宋体]×[/font][font=Calibri]3 nm[/font][font=宋体]的椭圆形，分子量大小仅普通抗体的[/font][font=Calibri]1/10[/font][font=宋体]，约[/font][font=Calibri]12-14 kDa[/font][font=宋体]，是最小的完整抗原结合片段，因此又被称为纳米抗体。纳米抗体可用于肿瘤等疾病的治疗、疾病的检测、疫苗的研发等。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体特性：[/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]1.[/font][font=宋体]高耐热性和稳定性[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]将不同的纳米抗体在[/font][font=Calibri]37[/font][font=宋体]℃放置[/font][font=Calibri]1[/font][font=宋体]周，结果其抗原结合活性均在[/font][font=Calibri]80%[/font][font=宋体]以上，表明纳米抗体在室温下保存相当稳定，这使其比常规抗体更易于储藏和运输。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]比较了鼠单抗和纳米抗体在高达[/font][font=Calibri]90[/font][font=宋体]℃高温长时间处理的抗原结合活性，发现纳米抗体都保持了较高的活性仍能重新获得抗原结合能力，而所有常规抗体在[/font][font=Calibri]90[/font][font=宋体]℃处理后都丧失了活性，发生了不可逆的聚合。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]在恶劣条件，如在高热、离液剂、存在蛋白酶和极度[/font][font=Calibri]pH[/font][font=宋体]值变性的条件下（如胃液和内脏中），正常抗体会失效或分解，而纳米抗体仍具有高度的稳定性。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]2.[/font][font=宋体]高抗原结合性：[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体独特的结构决定了其高抗原结合特性：纳米抗体较长的[/font][font=Calibri]CDR3[/font][font=宋体]，可形成一稳定的暴露的凸环结构（凸环中具有稳定结构的二硫键），能够深入抗原内部以更好的结合抗原从而提高了其抗原特异性和亲和力。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]而传统抗体[/font][font=Calibri]Fab[/font][font=宋体]片段及单链抗体[/font][font=Calibri]scFv[/font][font=宋体]的抗原结合表面常形成凹形拓扑结构[/font][font=Calibri], [/font][font=宋体]通常只能识别位于抗原表面的位点，因此纳米抗体[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]单域具有更加广泛的抗原结合力，甚至当靶蛋白紧密包裹隐藏了普通抗体识别的位点时[/font][font=Calibri],[/font][font=宋体]纳米抗体也可以对其进行表位识别。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]3.[/font][font=宋体]较强的组织穿透力：[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体]纳米抗体具有强而快的组织穿透能力，可以进入致密的组织如实体瘤发挥作用；并且多余未结合的纳米抗体能够很快的被清除，这相对于单克隆抗体组织穿透力差，不易被清除的不足，更有利于疾病的诊断。另外，纳米抗体能够有效的穿透血脑屏障，这样的特性为脑部给药提供了新方法，有望成为治疗老年痴呆症的新药。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]4.[/font][font=宋体]高水溶性、高表达性[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]正常抗体[/font][font=Calibri]VH[/font][font=宋体]结构域单独表达时通常形成包涵体，或者暴露的疏水域相互黏附；而纳米抗体[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]由于其[/font][font=Calibri]FR2[/font][font=宋体]中的疏水残基被亲水残基所取代，使得纳米抗体的水溶性增加，聚合性减少；而且即使以包涵体形式表达，也很容易复性，这样可以大大提高作为药物的利用率。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]因纳米抗体分子量小、结构简单，由单一的基因编码，所以它很容易在微生物中合成，能在噬菌体、酵母等微生物中大量的表达，而且其相对价格低廉、可进行大规模生产，易于普及和应用。有报道，可通过酵母反应器酿造将纳米抗体的产量提高，每公升可达[/font][font=Calibri]1[/font][font=宋体]克的产量。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体的应用优势[/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]①用于生物医药研发（基因工程药物研发、[/font][font=Calibri]ADC[/font][font=宋体]药物研发）；[/font][/font][font=宋体]②用于临床体外诊断（胶体金法、酶联免疫吸附法、电化学发光法）；[/font][font=宋体]③用于肿瘤研究、免疫学研究等基础研究；申请具有自主知识产权的发明专利及科研奖项；[/font][font=宋体]④拓展研究思路、发表国际知名学术刊物。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体是一种非常有前景的下一代治疗性抗体技术，受到越来越多的研究机构和制药公司的关注。为支持纳米抗体药物的早期发现，义翘神州利用噬菌体抗体库技术自主研发了纳米抗体开发平台，已成功开发了多个纳米抗体候选分子。另外，我们的高通量纳米抗体表达平台，已成功表达和生产了多种纳米抗体形式，包括单价、多价或多特异性[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]，满足客户的各种定制需求。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]更多详情可以关注：[/font][font=Calibri]https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody[/font][/font][font=Calibri] [/font]

5.纳米科学与技术 （1）研究方向：研究物质在纳米尺度上表现出的物理、化学和生物特性，单分子的特性和相互作用，为以原子、分子为起点，设计和构筑新的纳米结构、材料和器件，提供科学基础和理论准备。加强对纳米结构新的测试和表征方法的研究和探索，加深对纳米科技理论和方法的理解。 （2）应用方向，纳米技术的发展有5个主要方向： 　　以纳米材料（颗粒、C60、碳纳米管）为代表的方向；以从微电子向纳电子转化为代表的方向；以微光、机、电集成系统向纳光、机、电集成系统为代表的方向（MEMS――NEMS）；以纳米生物学、系统为代表的方向；以纳米物理化学性质、制备、表征等为代表的方向。 （3）纳米技术在纺织领域的应用： 　　目前，纳米技术在纺织方面的应用主要表现在纳米复合纤维及纳米技术在纺织后整理等方面。 　　①纳米复合纤维：化学纤维中加入纳米级添加剂，可以制造出新一代功能性更强的、不同用途的优良复合化学纤维。这种方法的技术难度比直接制造纳米纤维的难度要低，是近期内纳米技术在纺织领域中应用的主导方向。结合当前的实际情况，应考虑发展以下几类纤维： 　　●抗紫外纤维 　　纳米TiO2和纳米ZnO等陶瓷粉，由于小尺寸效应，对光的吸收性很强。以它们为无机紫外线屏蔽剂制成的抗紫外线型纤维或织物，不仅可全面抵御UV-A、UV-B对人体皮肤的伤害，而且还能反射可见光和红外线，具有遮热功能，以此类纤维制成的织物，便于印染整理，手感柔软，透气凉爽，服用性好。目前从国内外研制生产的品种来看，涉及到涤纶、维纶、腈纶、锦纶、丙纶和粘胶纤维等。 　　●抗菌、抑菌和除臭纤维 　　纳米级TiO2和ZnO等光催化无机抗菌剂可应用于超细纤维等特殊场合，是前景广阔的新型抗菌材料。它们可作为添加剂加到涤纶、丙纶、锦纶、腈纶、粘胶等化纤中，赋予各类纤维及其织物抗菌、抑菌、除臭功能，从而起到保健和美学作用，所制成的纤维不仅具有疏水导湿性、快干性、抗污性、密度小和手感柔软等特点，且抗菌性能持久。 　　●导电纤维 　　将二氧化锡和氧化锌等白色纳米粉体与纤维高聚物混合纺丝或通过吸附法及浸渍化学反应使其覆盖于纤维表面上，制成白色导电纤维，可用来制作防护服、工作服和装饰性导电材料。 　　●远红外纤维 　　此类纤维可以吸收太阳光和人体辐射的远红外线，也可以发射出波长和功率与其温度相适应的远红外线，因而使织物具有更好的保暖效果；它还能吸引人体自身向外散发的热量，并再向人体反射易吸收的远红外线。同时，由于特殊的物理效能刺激人体生理发生变化，还能达到保健和抑菌的作用。远红外纤维除了具有反射功能外，还兼有抗可见光、近红外线和抗紫外线的功能，可用来制作夏日服装、野外工作服、遮阳伞及装饰用布等，孕育着十分广阔的市场。 　　●空气负离子纤维 　　奇冰石纳米复合粉是将多种天然矿石进行深度加工，并添加纳米TiO2等纳米粉体制成的性能奇特的超细粉体。添加了奇冰石的丙纶、涤纶纤维，可以产生空气负离子，发射远红外电磁波，还可以释放人体需要的微量元素，因此可制作保健服、内衣、室内装饰布、窗帘、家用纺织品、汽车装饰布等。它还可以为人体随时补充所需要的微量元素，实现了医药工程和纺织工程的完美结合，易被广大消费者接受，具有较大的市场潜力。 　　●高强高模量纤维 　　纳米碳管的强度极高，弹性模量也很高，甚至可以弯曲后再弹回，可用于制备高强高弹性纤维。另外，粘土与聚合物的复合能够大大提高材料的强度和模量，北京服装学院利用纳米粘土的这种功能，与聚酰胺插层聚合开发尼龙纳米功能纤维，使纤维的强度和模量有很大的提高，尤其是模量，可以提高2倍，但纤维的纺丝性能没有明显的改变。 　　除了上述功能纤维以外，采用纳米粉体对纤维进行改性，还可以开发多种功能纤维，如变色纤维、耐热纤维、芳香纤维、磁性纤维、储能纤维、发光纤维、阻燃纤维、吸水吸湿纤维、防水拒油纤维等。 　　②纳米技术在织物后整理中的应用 　　●直接涂层法获得功能性涂层 　　先将纳米微粒直接加入到织物整理剂中，使其均匀分散，然后使织物通过包含纳米微粒的整理液，在粘合剂作用下直接涂覆在织物表面，形成功能性涂层。 　　●接枝技术法获得功能性涂层 　　对于某些涂层牢度不够、功能性不持久的情况，可采用接枝技术。具体可采用两条技术路线：一是将对纳米材料有很强的配位能力的有机化合物接枝到棉纤维上，制成简单的有机分子模板，再将纳米团簇组装到纤维上；二是在制备纳米微粒时，用可接枝到纤维上的化合物作为捕获剂，使纳米微粒通过捕获剂进行表面修饰形成"团簇"，再把"团簇"接枝到纤维上。 　　（4）纳米改性涂料 　　实验研究表明，在各类涂料中添加纳米材料，如纳米TiO2，可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料，广泛应用于医院和家庭内墙涂饰；防紫外线涂料，用于生产防紫外线阳伞；吸波隐身涂料，用于隐形飞机、隐形军舰等国防工业领域及其他需要电磁波屏蔽场所的涂敷。在涂料中添加纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍提高，涂料的质量和档次大大升级。纳米二氧化钛超亲水性和超亲油性的开发应用将为涂层材料带来革命，使表面具有自清洁功效，防污、防雾、易洗、易干。纳米材料改性外墙涂料的耐洗刷性可由原来的1000多次提高到1万多次，老化时间延长2倍多，利用纳米材料的光学性能改性后的颜料色彩艳丽、保持持久且极易分散。 　　（5）纳米稀土 　　纳米稀土是目前国内纳米材料发展的热点之一。目前正在重点开发纺织纤维用纳米稀土材料、PDP\\LED用稀土发光材料、稀土荧光粉和高性能稀土合金。 　　纳米稀土的主要应用方向为汽车尾气催化剂（如纳米CeO2）、纺织纤维添加剂、高性能稀土发光材料、陶瓷及涂层等。 　　（6）纳米陶瓷 　　氧化钇锆是一种应用广泛的陶瓷材料，用纳米氧化钇和氧化锆能在较低温度下烧结成氧化锆陶瓷，具有很高的强度和韧性，可用作刀具和耐磨零件，也可制成陶瓷发动机部件。此外，稀土氧化物等纳米材料可以掺入普通陶瓷粉，喷涂在陶瓷基体上形成无机陶瓷腊（膜），代替聚四氟乙烯有机膜，做成耐热、无铅、不粘的日用陶瓷炊具。

[font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]纳米科学是[/font]80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，1990年在美国巴尔的摩召开的第一届国际纳米科学技术会议，并正式创办的《纳米技术》杂志，标志着纳米科学的诞生。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]纳米科学是指研究在[/font]0.1nm~100nm尺寸范围内物质具有的物理、化学性质和功能的科学，它包括纳米生物学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料学和纳米机械学等新兴学科。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]而纳米科技是指一种用单个原子，分子制造物质的科学技术，它以纳米科学为基础，进行制造新材料、新器件，研究新工艺的方法。在这里纳米不仅是一个空间尺度概念，而且表示了一种新的思考方式，即生产过程越来越精细。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]人类通过在原子、分子和超分子水平上控制了纳米结构来发现纳米材料的奇异特性，以及学会有效地利用这些特性，使得人类能够按照自己的意志，在纳米尺度上直接操纵单个原子、分子的排布制造出具有特定功能的产品，最终能够仿照自然界生态中非常复杂的过程，这也是纳米科技的最终目的，换句话说，我们是为了更好地理解这个世界而研究纳米物质的。[/size][/font]

纳米生物技术简介 纳米（nanometer，nm）是一种长度单位，一纳米等于10亿分之一米、千分之一微米。从具体的物质说来，人们往往用"细如发丝"来形容纤细的东西，其实人的头发一般直径为20-50微米，并不细。单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为5微米，也不算细。极而言之，1纳米大体上相当于4个原子的直径。DNA链的直径就是一纳米左右。由于纳米材料表现出许多不同于传统材料的特殊性能，所以纳米科技被视为21世纪关键的高新技术之一。纳米技术包含下列四个主要方面：第一方面是纳米材料，第二方面是纳米动力学，第三方面是纳米电子学，第四方面是纳米生物学和纳米药物学。在纳米生物学和纳米药物学方面，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。当前纳米生物学和纳米药物学研究领域主要集中在以下几个方向：纳米生物材料、纳米生物器件研究和纳米生物技术在临床诊疗中的应用。

信息产业科技、生物科技和纳米技术是现在世界上前沿科学领域的三大主要方向。 纳米是一个长度计量单位，它是一米的十亿分之一。纳米材料就是在纳米量级范围内调控物质结构研制而成的新材料。纳米技术就是 指在纳米尺度范围内，通过操纵原子、分子、原子团和分子团，使 其重新排列组合成新物质的技术。其最终目标是直接以原子、分子的变化，使物质在纳米尺度上表现出新颖的物理、化学和生物学特性，制造出具有特定功能的产品。因为纳米材料的粒度非常微小，一般的显微镜是不能观察到的，所以纳米技术是在扫描隧道显微镜发明之后，才出现以0.1至100纳米尺度为研究对象的前沿科学。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式，实现生产方式的飞跃， 是新工业革命的核心。纳米技术也是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础，将对人类产生深远的影响，甚至改变人们的思维方式和生活方式。有人曾经预言说，七十年代搞微米技术的国 家，现在已成为发达国家；现在从事纳米技术研究的国家，将是二 十一世纪的先进国家。 纳米材料粒度非常微小，具有良好的表面效应，一克纳米材料的表 面积达到几百平方米，因此用纳米材料制成的产品，其强度、柔韧 度、延展性都十分优越，就象一种有成千上万对脚的毛毛虫，当它 吸附在光滑的玻璃面上时，由于接触面积大，12级台风也吹不掉 它。因此，在化纤中加入少量的金属纳米颗粒，就可摆脱磨擦引起的静电现象；在食品中采用纳米技术，可提高肠胃的吸收功能；在 涂料中运用纳米技术，可使外墙涂料的耐洗刷性从一千多次提高到一万多次，老化时间延长两倍多；许多化妆品因为加入纳米微粒， 而具备防紫外线功能；利用纳米技术可生产出色彩鲜艳、抗折性极 高的彩色轮胎；利用纳米粉末，可使废水变清。另外，纳米在医药 保健、计算机、化学和航天等领域都会引起新的、技术性革命。 作为纳米技术重要方面的碳纳米管，是1991年被人类发现的。它是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管，管的直径一般为几个纳米到几十纳米，管壁厚度仅几个纳米，象铁丝网卷成的空心圆柱状的“笼形 管”。5万个“笼形管”排列起来，才有人的一根头发丝那么宽，长度和直径比非常高的纤维小。作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员，碳纳米管的韧性很高，导电性极强，场发射性能优良，兼具 金属性和半导体性。其强度比钢高100倍，比重只有钢的1/6，称之 为未来的超级纤维，成为国际研究的热点。碳纳米管的用途十分诱 人。它可制成极好的微细探针和导线、加强材料及储氢材料。它使壁挂电视成为可能，并在将来可替代硅芯片。纳米芯片体积更小、 容量更大、重量更轻，将在纳米电子学中扮演极重要角色，并引发计算机行业的革命。不久前我国研制出的碳纳米管显示器样本，不但体积小，重量轻，而且显示质量好，从-45℃~80℃皆能正常工 作，而耗电只有现在的显示器的1%。 另外，作为纳米技术的应用之一，在我国西安已研制出的“纳米服 装”，不仅能阻隔95%以上的紫外线，还能阻隔同量的电磁波，且无毒、无刺激，不受洗涤、着色、磨损的影响，能有效地保护人体皮 肤不受辐射的影响。还有小鸭集团研制出的纳米洗衣机，就是利用 纳米抗菌材料研制出的自我清洁的洗衣机。它能够有效地抑制细菌 滋生，无论使用多长时间，都能够保持“净水洗涤”的状态。 目前，纳米技术在电线电缆中的应用已在开始。有人曾设想，能否运用纳米技术来提高绝缘材料的性能，从而提高电缆的绝缘、耐热 和抗老化等性能，减少电缆的外径，减轻电缆的重量。另外能否利 用碳纳米管的韧性高、导电性强的特点，制成超细电磁线，使微型 电机的体积象米粒那样大，甚至更小。 现在“纳米热”已遍及全球，从大西洋到太平洋，从日本到欧洲，各国都把它作为重要的未来发展战略。美国总统克林顿曾经发表过 一篇关于前沿科学技术的前瞻性的讲话，提出了美国今后要大力发 展纳米技术。美国已于2000年10月1日启动“国家纳米计划”，投资1997年的1.16亿美元增加到4.97亿美元。目前全球纳米技术的年 产值已达到500亿美元，预计到2010年，市场容量将达到14400亿美 元。我国已建立了10多条纳米材料和技术的生产线，以此为基础的企业已达100多家。预计在今后二、三十年内，它将远远超过计算机工业，并成为未来信息时代的核心。纳米技术导致的微形化趋势从根本上改变人类的处境，从而引起二十一世纪的又一次产业革命。

纳米医学畅想 纳米医学的研究内容十分广泛，最引人注目的是扫描隧道显微镜（STM）。这一非凡的仪器于80年代初研制成功，可以在纳米尺度上获取生命信息，研究者相继得到了左旋DNA、双螺旋DNA的碱基对、平行双螺旋DNA的STM图像。我国科学家利用STM成功的拍摄到表现DNA复制过程中一瞬间的照片。目前，研究已涉及到氨基酸、人工合成多肽、结构蛋白和功能蛋白等领域。 纳米使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上，人类有可能将存储了全部知识的纳米计算机安放在人脑中，或许有一天，图书馆就在我们的头脑内，每一个人都可能成为爱因斯坦、牛顿，老年性痴呆、记忆丧失等病症将会得到彻底治愈。纳米计算机可能用来读出人脑内的内容及品性，将一个脑内的信息转录到另一个脑内，这个脑可以是人脑，也可以是电脑。纳米医学也有可能改变人类自身，让人类成为能在天上飞、水中游，能进行光合作用或能在恶劣环境下生存的“超人”。将来，掌握纳米医学技术的医生，不仅能够“修理人”——治病，而且能够“改造人”——使其具有特殊功能。虽然这些设想有些离奇，但决非是毫无科学根据的幻想。即将进入临床应用的有：利用纳米传感器获取各种生化信息和电化学信息。已经取得重大成果的还有DNA纳米技术，主要应用于分子的组装。 已经在医药领域得到成功的应用。人们已经能够直接利用原子、分子制备出包含几十个到几百万个原子的单个粒径为1-100纳米的微粒。最引人注目的是作为药物载体，或制作人体生物医学材料，如人工肾脏、人工关节等。在纳米铁微粒表面覆一层聚合物后，可以固定蛋白质或酶，以控制生物反应。由于纳米微粒比血红细胞还小许多，可以在血液中自由运行，因而可以在疾病的诊断和治疗中发挥独特作用。 当把二氧化肽做到粒径为几十纳米时，在它的表面会产生一种叫自由基的离子，能破坏细菌细胞中的蛋白质，从而把细菌杀死。例如用二氧化肽处理过的毛巾，只要有可见光照射，上面的细菌就会被纳米二氧化肽释放出的自由基离子杀死，具有抗菌除臭功能。 将药物粉末或溶液包埋在直径为纳米级的微粒中，将会大大提高疗效、减少副作用。纳米粒可跨越血脑屏障，实现脑位靶向。另外，纳米粒脉管给药，可降低肝内蓄积，从而有利于导向治疗。纳米粒中加入磁性物质，通过外加磁场对其导向定位，对于浅表部位病灶治疗具有一定的可行性。在影像学诊断中，纳米氧化铁在病灶与正常组织的磁共振图像上，会有较大的对比度。 纳米粒用作药物载体具有下述显著优点：（1）可到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位；（2）具有不同的释药速度。（3）提高口服吸收药物的生物利用度。（4）提高药物在胃肠道中的稳定性。（5）有利于透皮吸收及细胞内药效发挥。如：载有抗肿瘤药物阿霉素的纳米粒，可使药效比阿霉素水针剂增加10倍。目前已在临床应用的有免疫纳米粒、磁性纳米粒、磷脂纳米粒以及光敏纳米粒等。 医用纳米机械或纳米微型机器人可潜入人体的血管和器官，进行检查和治疗，使原来需要进行大型切开的手术成为微型切开或非手术方式，并使手术局部化。纳米医用机器甚至可以进入毛细血管以及器官的细胞内，进行治疗和处理。这类机器可以将对人体的伤害减小到最低程度。含有纳米计算机的、可人机对话的、有自身复杂能力的纳米机器人一旦制成，能在一秒钟内完成数十亿个操作动作。如果数量足够多，就可以在几秒或几分钟内完成现今需几天或几个月甚至几年、几十年才能完成的工作。 和细胞一样，作业中坏了的微型机械可以随时被更换或修理。微型机械发展的顶峰，或许是可以自己增殖繁衍的纳米机器人。别以为以上设想不可思议。纳米科学家们相信这种愿望能够实现。 不难想象，倘若人类能直接利用原子、分子进行生产活动，这将是一个“质”的飞跃，将改变人类的生产方式和空前地提高生产能力，并有可能从根本上解决人类面临的诸多困难和危机，开创医学新纪元。

华东理工大学研究人员利用自主搭建的多通道光谱仪器，观测到单个纳米粒子的光学信号，并通过将单粒子光谱技术与多种调控手段相结合，成功在线监测到单个金、银、铜纳米粒子的生长过程，同时将其应用于生物分子的实时追踪。相关成果已被德国《应用化学》杂志以“热门文章”接收，将在2012年首期杂志以内封面形式发表。文章的通讯作者是华东理工大学教授龙亿涛，第一作者为博士研究生秦利霞，以色列耶路撒冷希伯来大学参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金重大研究计划的资助。金、银、铜等贵金属纳米粒子具有等离子共振散射性质，这种散射光谱比现有的荧光光谱强度高且更稳定，已被广泛应用于生物传感、分子识别等领域。目前，单纳米颗粒水平的散射光谱仍处于新兴阶段，其在活细胞代谢的实时监测应用及物理学探究成为研究热点。此前，该课题组利用这一光谱仪器平台已成功捕获活细胞内NADH的分布图像并应用到抗癌药物的筛选。他们与中科院上海应用物理所合作，在DNA检测中也取得了创新性的成果。目前，该课题组在纳米光谱方面正开展更多的工作，以期实现单分子水平的生物分子检测追踪，获得更多生命活动的微观信息。《科学时报》 (2011-12-22 A2 综合)http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09510.gif

纳米化学[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=15594]纳米化学[/url]

纳米材料据说是无机环保的，那么有哪些材料是纳米材料呢?

GJB 1713-1993 纳米激光偏振干涉仪规范 JJF 1321-1990 250～2500纳米光谱辐射亮度和照度基准操作技术规范 JJF 1322A-1990 250～2500纳米光谱辐射亮度副基准操作技术规范JJF 1322B-1990 250～2500纳米光谱辐射照度副基准操作技术规范 JJF 1335-1990 800～2000纳米光谱反射比副基准操作技术规范 GB/T 18735-2002 分析电镜(AEM/EDS)纳米薄标样通用规范 GB/T 19345-2003 非晶纳米晶软磁合金带材 GB/T 19346-2003 非晶纳米晶软磁合金交流磁性性能测试方法 HG/T 3791-2005 氯乙烯-纳米碳酸钙原位聚合悬浮法聚氯乙烯树脂 GB/T 19588-2004 纳米镍粉 GB/T 19589-2004 纳米氧化锌 GB/T 19591-2004 纳米二氧化钛 GB/T 19619-2004 纳米材料术语 GB/T 20307-2006 纳米级长度的扫描电镜测量方法通则 HG/T 3819-2006 纳米合成水滑石 HG/T 3820-2006 纳米合成水滑石 分析方法 HG/T 3821-2006 纳米氢氧化镁 SC/T 7205.1-2007 牡蛎包纳米虫病诊断规程第1部分：组织印片的细胞学诊断法 SC/T 7205.3-2007 牡蛎包纳米虫病诊断规程第3部分：透射电镜诊断法

扫描美国纳米生物专利技术　　纳米生物技术是纳米技术领域的前沿和热点问题,在医药卫生领域有着广泛的应用和明确的产业化前景,特别是纳米药物载体、纳米生物传感器和成像技术以及微型智能化医疗器械等,将在疾病的诊断、治疗和卫生保健方面发挥重要作用。纳米生物技术所要研究的对象是生物分子、细胞、组织在纳米层次的结构变化,其主要的研究方向包括:生物材料(材料——组织介面、生物相容性材料),仪器(生物传感器、研究工具),治疗(药物和基因载体)等。　　美国是世界上申请有关纳米技术专利最多的国家,搜索“纳米”可找到近8000个专利,日本排在其后,我国名列第三。相对而言,我国在纳米生物技术的理论研究和应用研究方面相比其他学科远远地走在了前面。为了更多地探知美国在纳米生物技术领域的研究现况,指导我国的研究策略,我们从公开申请的专利中去探知美国的研究状况,特别介绍一些国内研究人员比较感兴趣的技术和方法: