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浅谈“生物芯片”、“纳米”

科普小知识2022-10-16 11:56:36
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科学在发展,时代在进步。新概念和新技术不断涌现,吸引人们探索和研究新知识和新问题。本文就“生物芯片”和“纳米”这两个热点问题进行了简要论述。

“纳米”已经是一个熟悉的术语。然而,近年来,“纳米三角龙”、“纳米服装”和“纳米偶”相继出现。人们被商人的宣传和炒作弄糊涂了。事实上,纳米,像米、厘米和毫米一样,是长度的单位。纳米是一个非常非常小的单位,过去很少使用。一纳米仅仅是千分之一微米和百万分之一毫米。

近年来,已经注意到当物质小到纳米尺度时,由于其量子效应、小尺度效应、大表面积和界面效应,该物质的许多性质,例如机械性质、电性质、磁性质、光学性质和热性质,被极大地改变。人们早就知道原子的不同排列会导致物质的不同性质。例如,金刚石和石墨都是由碳原子组成的。然而,由于碳原子的不同排列,金刚石和石墨具有非常不同的性质和不同的价格。

当谈到纳米技术时,应该澄清纳米材料和纳米科学。纳米技术是一种在纳米尺度上处理物质分子和原子的技术。纳米技术根据人们的愿望组装原子,以生产出具有所需性能的材料,如超强度、超轻质、超导电性和其他具有特殊性能的材料。用这些材料,人们可以制造微型机器,如微型马达、微型导管、微型开关等。因此,制造蚊子大小的导弹、苍蝇大小的飞机和蚂蚁大小的工程师是可能的。机器人可以清除人体内的肿块,疏通血管,修复心脏等。就像孙悟空钻进铁扇公主的肚子一样。

纳米材料是各种超细粉末材料的总称,如纳米金属、纳米塑料、纳米陶瓷等。这种材料可能具有各种难以发现的特性,如特殊的耐磨性、特殊的柔软性、特殊的保温性和特殊的硬度,可用于航空航天工业、生物工程、现代国防建设和人们的日常生活。

纳米科学是研究原子和分子在1~100纳米范围内的结构、性质、运动和变化的科学。为什么纳米材料会如此改变物质的熔点、硬度、强度、密度、磁性、导电性、电容甚至颜色?当纳米粒子如此微小和活跃时,如何制备所需的纳米材料?如何识别纳米材料?这些还不是很清楚,应该通过纳米科学研究来解决。

纳米技术早在1959年就被提出,直到20世纪80年代扫描隧道显微镜和原子力显微镜发明后,纳米技术的研究才成为现实。纳米科学与技术是一门交叉的高技术,它的发展需要其他学科的密切合作。科学家认为,纳米技术仍处于基础研究和应用基础研究阶段,其推广应用和产业化还需要一段时间。

中国的纳米技术已经在世界上显示出一定的程度,并在碳纳米管等领域取得了一些突出的成就。预计在不久的将来,中国将达到纳米技术的顶峰。