電子科技導(dǎo)論yxf

1、納米材料及其應(yīng)用Email: 1納米的概念： 納米（nanometer）一詞中的“納”（nano)源出于希臘文,意指“侏儒”,現(xiàn)在納米作為微觀世界里的長(zhǎng)度單位,一納米等于十億分之一米,大約是10個(gè)氫原子緊密排列的長(zhǎng)度，或人的一根頭發(fā)粗度的10萬(wàn)分之一. 即1nm=10-9m.2自然界的納米效應(yīng)（一）荷花效應(yīng) 在納米的領(lǐng)域下(1100nm)，許多物質(zhì)的現(xiàn)象都將改變，例如自然界中的荷花能出淤泥而不染，訣竅就在荷葉表面精密的納米結(jié)構(gòu)，污泥塵土不易附著，水珠落在其上呈現(xiàn)滾動(dòng)而非擴(kuò)散的狀態(tài)。荷花表面從巨觀層次看，非常平滑，但在納米層級(jí)看起來(lái)，卻相當(dāng)凹凸不平，這種表面的特性，是水不會(huì)散布在表面，而會(huì)形成接

2、近圓球狀，自然無(wú)法停留而會(huì)滾下來(lái)；原來(lái)是荷花這種植物需要大量水分，但老天不見(jiàn)得每天都會(huì)下雨，因此荷葉只好把霧珠變成圓球，才能滾到中間吸收。3（二）蜜蜂的導(dǎo)航功能 蜜蜂體內(nèi)存在磁性納米粒子，這些粒子具有羅盤(pán)的作用，這是蜜蜂飛行的導(dǎo)航系統(tǒng)。 4納米尺度的圖片概念5納米科技重大事件：1959年，著名物理學(xué)家理查德費(fèi)曼（Richard Phillips Feynman ）設(shè)想：有一天如果能按自己的愿望任意擺布原子的排列，人類(lèi)就將成為真正意義上的“造物主”。這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢(mèng)想。61982 年，國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（IBM)蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的葛賓尼（Gerd Binnig）博士和海羅雷爾（Heinrich

3、 Rohrer）博士共同研制成功了世界第一臺(tái)新型的表面分析儀器 掃描隧道顯微鏡（ Scanning tunneling microscope，簡(jiǎn)稱STM）。71990年美國(guó)國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）的艾格勒在鎳金屬（110）表面用35個(gè)氙原子排出“IBM”字樣。1993年中國(guó)科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室操縱原子寫(xiě)出“中國(guó)”二字。81991年，日本科學(xué)家飯島澄男發(fā)現(xiàn)碳納米管，它的質(zhì)量只有同體積鋼的16，強(qiáng)度卻是鋼的100倍。用碳納米管做繩索，是唯一可以從月球上掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索 。9神奇的納米世界 單根碳納米彈簧 靚麗的納米世界10 酷似大力神杯的硅納米結(jié)構(gòu) 掃描隧道顯微鏡下的

4、納米團(tuán)簇11128.1.1 納米科技 納米科學(xué)技術(shù)（Nano-ST）是20世紀(jì)80年代末期誕生并正在崛起的新科技，它的基本涵義是在納米尺寸（10-1010-7m）范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)和改造自然，通過(guò)直接操作和安排原子、分子創(chuàng)造新物質(zhì)。納米科技是研究由尺寸0.1100nm之間的物質(zhì)組成的體系的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問(wèn)題的科學(xué)技術(shù)。 納米科技主要包括：納米體系物理學(xué)；納米化學(xué)；納米材料學(xué)；納米生物學(xué)；納米電子學(xué)；納米加工學(xué)；納米力學(xué)。 第一節(jié)納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展138.1.2 納米材料的種類(lèi) 納米材料是指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級(jí)尺度的材料。它包含了三個(gè)層次，即：納米微粒、納米固

5、體和納米組裝體系。按材料的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、性能可有不同的分類(lèi)方法。 1.納米微粒 納米微粒是指線度處于1100nm之間的粒子的聚合體，它是處于該幾何尺寸的各種粒子聚合體的總稱。納米微粒的形態(tài)并不限于球形、還有片形、棒狀、針狀、星狀、網(wǎng)狀等。一般認(rèn)為，微觀粒子聚合體的線度小于1nm時(shí)，稱為簇，而通常所說(shuō)的微粉的線度又在微米級(jí)。納米微粒的線度恰好處于這兩者之間，故又被稱作超微粒。第一節(jié)納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展142.納米固體 納米固體是由納米微粒聚集而成的凝聚體。從幾何形態(tài)的角度可將納米固體劃分為納米快狀材料、納米薄膜材料和納米纖維材料。這幾種形態(tài)的納米固體又稱作為納米結(jié)構(gòu)材料。3.納米組裝體系 由

6、人工組裝合成的納米結(jié)構(gòu)的 體系稱為納米組裝體系，也叫納米尺度的圖案材料。他是已納米微粒以及它們組成的納米絲和管為基本單元，在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結(jié)構(gòu)的體系。納米微粒、絲、管可以是有序或無(wú)序的排列，其特點(diǎn)是能夠按照人們的意愿進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)體系具有人們所期望的特性，因而該領(lǐng)域被認(rèn)為是材料化學(xué)和物理學(xué)的重要前沿課題。 第一節(jié)納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展15第一節(jié)納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展8.1.3 納米材料的特異性能1.小尺寸效應(yīng)特殊的光學(xué)性質(zhì) 當(dāng)黃金（Au）被細(xì)分到小于光波波長(zhǎng)的尺寸時(shí)，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實(shí)上，所有的金屬在納米顆粒狀態(tài)都呈為黑色。尺越小，顏色愈黑，銀

7、白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。特殊的電學(xué)性質(zhì) 介電和壓電特性是材料的基本物性之一。納米半導(dǎo)體的介電行為（介電常數(shù)、介電損耗）及壓電特性同常規(guī)的半導(dǎo)體材料有和很大的不同。 16特殊的磁性 小尺寸超微顆粒的磁性比大塊材料強(qiáng)許多倍，大塊的純鐵矯頑力約為80A/m，而當(dāng)顆粒尺寸見(jiàn)效到20nm以下時(shí)，其矯頑力可增加1000倍，若進(jìn)一步見(jiàn)效其尺寸，大約小于6nm時(shí)，其矯頑力反而降低到零，表現(xiàn)出所謂超順磁性 特殊的熱學(xué)性質(zhì) 在納米尺寸狀態(tài)，具有減少的空間維數(shù)的材料的另一種特性是相的穩(wěn)定性。當(dāng)人們足夠地減少組成相的尺寸的時(shí)候，由于在限制的原子系統(tǒng)中的各種彈性和熱力學(xué)參數(shù)的變化，平衡相的關(guān)系將被改變

8、。固體物質(zhì)在粗晶粒尺寸時(shí)，有其固定的熔點(diǎn)，超細(xì)微化后，卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)顯著降低，當(dāng)顆粒小于10nm時(shí)尤為顯著。第一節(jié)納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展17特殊的力學(xué)性質(zhì) 由納米超微粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性，這是因?yàn)榧{米超微粒制成的固體材料具有大的界面，界面原子的排列相當(dāng)混亂。原子在外力變形條件下容易遷移，因此表現(xiàn)出很好的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性能。這就是目前的一些展銷(xiāo)會(huì)上推出的所謂“摔不碎的陶瓷碗”。 第一節(jié)納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展18第一節(jié)納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展2表面效應(yīng) 納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當(dāng)大的比例。隨著粒徑減小，表面原子數(shù)迅速增加，

9、這是由于粒徑小，表面急劇變大所致。當(dāng)直徑小于100nm時(shí)，其表面原子百分?jǐn)?shù)急劇增長(zhǎng)，甚至1g納米顆粒表面的總和可高達(dá)100m2，這時(shí)的表面效應(yīng)將不容忽略。 19第一節(jié)納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展3.宏觀量子隧道效應(yīng) 納米材料中的粒子具有穿過(guò)勢(shì)壘的能力叫隧道效應(yīng)。宏觀物理量在量子相干器件中的隧道效應(yīng)叫宏觀量子隧道效應(yīng)。例如磁化強(qiáng)度，具有鐵磁性的磁鐵，其粒子尺寸達(dá)到納米級(jí)時(shí)，即由鐵磁性變?yōu)轫槾判曰蜍洿判浴Ａ孔映叽缧?yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)將會(huì)是未來(lái)微電子、光電子器件的基礎(chǔ)，或者它確立現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限，當(dāng)微電子器件進(jìn)一步微型化時(shí)必須考慮上述的量子效應(yīng)。 20第二節(jié) 納米材料的制備 納米材料

10、制備方法分為：物理法，化學(xué)法和綜合法。 物理法是最早采用的納米材料制備方法，這種方法是采用高能耗的方式，“強(qiáng)制”材料“細(xì)化”得到納米材料。例如，惰性氣體蒸發(fā)法、激光濺射法、球磨法、電弧法等。 化學(xué)法采用化學(xué)合成方法，合成制備納米材料，例如沉淀法、水熱法、相轉(zhuǎn)移法、界面合成法、溶膠-凝膠法等 綜合法是指納米材料制備中結(jié)合化學(xué)物理法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行納米材料的合成與制備，例如，超聲沉淀法，激光沉淀法以及微波合成法等。 21第二節(jié) 納米材料的制備 也有人按所制備的體系狀態(tài)進(jìn)行分類(lèi)，分為氣相法、液相法和固相法。 氣相法是直接利用氣體或利用各種手段將物質(zhì)變成氣體，使之在氣體狀態(tài)下發(fā)生物理變化或化學(xué)反應(yīng)最后

11、在冷卻過(guò)程中凝聚長(zhǎng)大形成納米微粒的方法。如氣體蒸發(fā)法，化學(xué)氣相反應(yīng)法，化學(xué)氣體相凝聚法和濺射法等。 液相法是指在均相溶液中，通過(guò)各種方式使溶質(zhì)和溶劑分離，溶質(zhì)形成形狀、大小一定的顆粒，得到所需粉末的前驅(qū)體，加熱分解后得到納米顆粒的方法。液相法典型的有沉淀法、水解法、溶膠-凝膠法等。 固相法是把固相原料通過(guò)降低尺寸或重新組合制備納米粉體的方法。固相法有熱分解法、溶出法、球磨法等。 22第二節(jié) 納米材料的制備8.2.1 納米粉體的合成 納米粉體的制備方法大致分為物理和化學(xué)方法。1.物理制備方法：傳統(tǒng)粉碎法 傳統(tǒng)粉碎法用各種超微粉碎機(jī)將原料直接粉碎研磨成超微粉。此法由于成本低、產(chǎn)量高以及制備工藝簡(jiǎn)單

12、易行等優(yōu)點(diǎn)，在一些對(duì)粉體的純度和粒度要求不太高的場(chǎng)合仍然適用。惰性氣體冷凝法制備納米粉體 惰性氣體冷凝法主要是將有待蒸發(fā)物質(zhì)的容器抽至10-6Pa高真空后，充入惰性氣體，然后加熱蒸發(fā)源，使物質(zhì)蒸發(fā)成霧狀原子，隨惰性氣體流冷凝到冷凝器上，將聚集的納米尺度粒子刮下、收集，即得到納米粉體。 23第二節(jié) 納米材料的制備2.化學(xué)制備方法濕化學(xué)法制備納米粉體 濕化學(xué)法比較簡(jiǎn)單，易于規(guī)模生產(chǎn)，特別適合于制備納米氧化粉體。主要有沉淀法、水熱法、乳濁液法等。 沉淀法通常是在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合，在混合溶液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯┲苽浼{米粒子的前驅(qū)體沉淀物，再將此沉淀物進(jìn)行干燥或煅燒，從而制得相應(yīng)的納米粒

13、子。24 水熱法主要利用水熱沉淀和水熱氧化反應(yīng)合成納米粉體。通過(guò)這兩種反應(yīng)可得到金屬氧化物或復(fù)合氧化物（ZrO2、Al2O3、ZrO2-Y2O3、BaTiO3等）在水中的懸浮液，得到的納米晶尺寸一般在10100nm范圍內(nèi)。 乳濁液法是將兩種需要進(jìn)行反應(yīng)的組分分別溶于兩種組成完全相同的微乳液中，并在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行混合，則這兩個(gè)組分可分別透過(guò)外壁相互進(jìn)入另一個(gè)微反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)。由于它受到外壁的限制，因此生成納米級(jí)微乳液滴尺寸的納米顆粒第二節(jié) 納米材料的制備25第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用8.4.1 納米材料在高科技中的地位及應(yīng)用 當(dāng)代的科學(xué)基礎(chǔ)已為21世紀(jì)高技術(shù)的誕生奠定了理論基礎(chǔ)。納米電子學(xué)、量子電

14、子學(xué)和分子電子學(xué)現(xiàn)在還在處于初級(jí)研究階段，隨著納米科技的發(fā)展，高度集成化的要求，元件和材料的微小化，在集成過(guò)程中出現(xiàn)了許多傳統(tǒng)理論無(wú)法解釋的科學(xué)問(wèn)題，傳統(tǒng)的集成技術(shù)由于不能適應(yīng)新的需求而逐漸被淘汰，在這種情況下以納米電子學(xué)為指導(dǎo)工作的新的器件相繼問(wèn)世，速度之快出乎人們的預(yù)料。 26第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用 20世紀(jì)80年代以來(lái)電路元件尺寸下降的速度是很快的，未來(lái)的20年電路元件尺寸將達(dá)到亞微米和納米的水平，量子效應(yīng)的原理性器件、分子電子器件和納米器件成為電子工業(yè)的核心。納米尺度的開(kāi)關(guān)材料、敏感材料、納米級(jí)半導(dǎo)體/鐵電體、納米級(jí)半導(dǎo)體/鐵磁體、納米金屬/納米半導(dǎo)體集成的超機(jī)構(gòu)材料、單電子晶體管材料

15、、用于存儲(chǔ)的巨磁材料、超小型電子干涉儀所需材料等是21世紀(jì)電子工業(yè)的關(guān)鍵材料，這些材料都具有納米結(jié)構(gòu)。27第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用 圖8-8為IBM的研究人員利用納米技術(shù)制作的硬盤(pán)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量超過(guò)現(xiàn)在硬盤(pán)存儲(chǔ)容量的100倍。從顯微鏡下我們可以觀察到（如圖8-9），現(xiàn)在的硬盤(pán)表面上看上去非常雜亂無(wú)章，而IBM發(fā)明的新材料的表面磁化顆粒更小，且排列均勻。 圖8-8 新型納米材料硬盤(pán)，容量增加100多倍28第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用圖8-9 左圖為現(xiàn)在存儲(chǔ)器介質(zhì)的表面，IBM發(fā)明的新材料的表面-磁化顆粒更小，且排列均勻29第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用8.4.3 納米催化1.納米粒子的化學(xué)催化 化學(xué)催化的作用

16、主要可歸結(jié)為3個(gè)方面：一是提高反應(yīng)速度，增加反應(yīng)效率；二是決定反應(yīng)路徑，有優(yōu)良的選擇性，例如只進(jìn)行氫化，脫氫反應(yīng)，不發(fā)生氫化分解和脫水反應(yīng)；三是降低反應(yīng)溫度。納米粒子作為催化劑必須滿足上述的條件。納米粒子的催化作用不僅表現(xiàn)為高活性，而且還提高了化學(xué)反應(yīng)的選擇性。 30第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用2.半導(dǎo)體納米粒子的光催化 半導(dǎo)體的光催化效應(yīng)是指在光的照射下，價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶，價(jià)帶的孔穴把周?chē)h(huán)境中的烴基電子奪過(guò)來(lái)，短基變成自由基，作為強(qiáng)氧化劑將酯類(lèi)變化如下：酯醇醛酸CO2，完成了對(duì)有機(jī)物的降解。納米半導(dǎo)體比常規(guī)半導(dǎo)體光催化活性高得多。最近十幾年來(lái)，半導(dǎo)體光催化在應(yīng)用中得到飛快的發(fā)展。3.納米金屬、

17、半導(dǎo)體粒子的熱催化 金屬納米粒子十分活潑，可以作為助燃劑在燃料中使用，也可以摻雜到高能密度的材料，如炸藥中，增加爆炸效率，也可以作為引爆劑進(jìn)行使用。 31第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用8.4.4 陶瓷增韌 用納米粉體進(jìn)行燒結(jié)，致密化的速度快，還可以降低燒結(jié)溫度，最近用流延法初步制備了添加納米氧化鋁的基板材料，光潔度大大提高，冷熱疲勞、.斷裂韌性提高了將近1倍，熱導(dǎo)系數(shù)比常規(guī)氧化鋁的基板材料提高了20%，顯微組織均勻。例如，由納米陶瓷研制結(jié)果觀察到納米級(jí)ZrO2陶瓷的燒結(jié)溫度比常規(guī)的微米級(jí)ZrO2陶瓷燒結(jié)溫度降低了400。 32第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用8.4.5 光學(xué)應(yīng)用1.紅外反射材料 由金超微粒子沉積

18、在基板上形成的膜可用作紅外線傳感器。金超微粒子膜的特點(diǎn)是對(duì)可見(jiàn)到紅外整個(gè)范圍的光吸收率很高。另外，納米微粒的膜材料在燈泡工業(yè)上有很好的應(yīng)用前景。2.優(yōu)異的光吸收材料 納米微粒的量子尺寸效應(yīng)等使它對(duì)某種波長(zhǎng)的光吸收帶有藍(lán)移現(xiàn)象。納米微粒粉體對(duì)各種波長(zhǎng)光的吸收帶有寬化現(xiàn)象。納米微粒的紫外吸收材料就是根據(jù)了這兩個(gè)特性。 33第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用3.隱身材料 “隱身”是指把物體偽裝起來(lái)不易被發(fā)現(xiàn)。納米磁性材料，特別是類(lèi)似鐵氧化的納米磁性材料放入涂料中，既有優(yōu)良的吸波特性，又有良好的吸收和耗散紅外線的性能，加之密度小，在隱身方面的應(yīng)用上有明顯的優(yōu)越性。納米級(jí)的硼化物、碳化物，包括納米纖維及納米碳管在隱

19、身材料方面的應(yīng)用也將大有作為。 34第四節(jié) 納米材料的應(yīng)用8.4.7環(huán)保應(yīng)用 納米材料對(duì)各個(gè)領(lǐng)域都有不同程度的影響和滲透，特別是納米材料在環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理方面的應(yīng)用，給我國(guó)乃至全世界在治理環(huán)境污染方面帶來(lái)新的機(jī)會(huì)。 首先，納米級(jí)稀土鈣鈦礦型復(fù)合氧化物ABO3對(duì)汽車(chē)尾氣所排放的CO、NO和HC具有良好的催化轉(zhuǎn)化作用。近年來(lái)，很多稀土鈣鈦礦型復(fù)合氧化物已經(jīng)投放時(shí)常應(yīng)用于汽車(chē)尾氣的治理。其次，納米TiO2可以分解有機(jī)廢水中的鹵代脂肪烴、有機(jī)酚類(lèi)、酚類(lèi)等以及空氣中的甲醛、甲醇、丙酮等有害污染物為二氧化碳和水 ，使其在環(huán)境污染治理方面發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。另外，納米ZnO作為功能材料也具有優(yōu)異的性能，

20、在環(huán)境保護(hù)和治理方面同樣顯示出廣闊的應(yīng)用前景。 35納米醫(yī)藥 21世紀(jì)又一次產(chǎn)業(yè)革命第四節(jié) 納米材料在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用36 2004年1月12日，由中國(guó)科學(xué)院主辦的528名院士投票評(píng)選出來(lái)的2003世界十大科技新聞揭曉。其中，排名第一的新聞就是科學(xué)家研制出世界最小的納米電動(dòng)機(jī)。二十一世紀(jì)納米技術(shù)將推動(dòng)信息、醫(yī)學(xué)、自動(dòng)化及能源科學(xué)的迅速發(fā)展， 給人類(lèi)帶來(lái)新的變化 。37 科學(xué)工作者將納米技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域，就產(chǎn)生了納米醫(yī)藥學(xué)這門(mén)新科學(xué)。 38優(yōu)勢(shì)小 納米微粒比血紅細(xì)胞還小許多，可以在血液中自由運(yùn)行。奇異 納米粒子呈現(xiàn)許多奇異的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，出現(xiàn)一些“反?，F(xiàn)象” 。精細(xì) 能直接利用原子、分子

21、的排布制造具有特定功能的藥品、器械 。 39一、在診斷方面的應(yīng)用1、遺傳病診斷 納米技術(shù)有助診斷胎兒是否有遺傳缺陷。 婦女懷孕8個(gè)星期時(shí)，血液中開(kāi)始出現(xiàn)少量胎兒細(xì)胞。利用具有納米級(jí)大小孔洞的半透膜或特殊的合成納米管等，可把胎兒細(xì)胞分離出來(lái)進(jìn)行診斷。不需要進(jìn)行羊水穿刺。目前美國(guó)已將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷中。402、影像學(xué)診斷 一種新型的納米影像學(xué)診斷工具“光學(xué)相干層析術(shù)(OCT)”已由清華大學(xué)研制成功。 每秒鐘能完成生物體內(nèi)活細(xì)胞的動(dòng)態(tài)成像 2000次，以此來(lái)觀察活細(xì)胞的動(dòng)態(tài)。OCT的分辨率達(dá)微米級(jí)，可以發(fā)現(xiàn)直徑是毫米級(jí)的腫瘤。不會(huì)像X線、CT、MRI那樣殺死活細(xì)胞。413、病理學(xué)診斷 腫瘤診斷

22、最可靠的手段是建立在組織細(xì)胞水平上的病理學(xué)方法,但存在著良惡性及細(xì)胞來(lái)源判斷不準(zhǔn)確的問(wèn)題。利用原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)可以在納米水平上揭示腫瘤細(xì)胞的形態(tài)特點(diǎn)。通過(guò)尋找特異性的異常納米級(jí)結(jié)構(gòu)改變,以解決腫瘤診斷的難題。 42 目前，已有多種原子力顯微鏡問(wèn)世AFM克服了STM只適用于具導(dǎo)電性樣品的不足之處 43二、在治療方面的應(yīng)用1、納米粒徑化增加藥物吸收度 增大藥物的表面積促進(jìn)溶解。藥物大分子就能穿透組織間隙，也可以通過(guò)人體最小的毛細(xì)血管。而且分布面極廣。應(yīng)用于中藥制劑。藥物的物理活性、靶向性比普通中藥大大提高。44452、納米醫(yī)用材料目前廣泛使用的

23、人工心臟瓣膜，是由鈦金屬與不銹鋼合金所構(gòu)成，但在移植入人體后仍有損壞的可能性。結(jié)晶納米氧化鎬是一種具有高度抗生物損耗的替代材料。 銀在納米狀態(tài)下的殺菌能力產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。只需用極少量的納米銀即可產(chǎn)生強(qiáng)力的殺菌作用4647 制備納米晶羥基磷灰石或膠原復(fù)合的生物硬組織修復(fù)材料，復(fù)合材料具有納米級(jí)別的天然骨分級(jí)結(jié)構(gòu)和天然骨的多孔結(jié)構(gòu)48前景49一、納米機(jī)器人(nanorobot)的研制 納米機(jī)器人是納米生物學(xué)中最具誘感力的內(nèi)容。動(dòng)脈粥樣硬化的治療 機(jī)器人能夠從動(dòng)脈壁上清除粥樣沉積物。這不僅會(huì)提高動(dòng)脈壁的彈性,還會(huì)使通過(guò)動(dòng)脈的血液流動(dòng)狀況得到改善。 50在血管中運(yùn)動(dòng)的納米機(jī)器人，它正在使用納米切割機(jī)和

24、真空吸塵器來(lái)清除血管中的沉積物51納米機(jī)器人在清理血管中的有害堆積物-中國(guó)科學(xué)院合肥研究院 的研究中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制研制的納米微操作機(jī)器人在1010微米的基片上刻出的字樣 52檢查體內(nèi)疾病 科研人員開(kāi)發(fā)的“OMOM膠囊內(nèi)鏡系統(tǒng)” 估計(jì)三年內(nèi)可以上市。 該醫(yī)生長(zhǎng)得 像一顆膠囊，把它吞進(jìn)肚里，消化道內(nèi)的情景就可以像放電影一樣在電腦屏幕 上一 目了然 53納米機(jī)器人進(jìn)入人體消化系統(tǒng)工作示意圖 目前還只能鉆進(jìn)人的肚子里通過(guò)傳輸圖像“瞧病”，還不能治病 。機(jī)器人醫(yī)生在未來(lái)三年內(nèi)：當(dāng)機(jī)器人醫(yī)生發(fā)現(xiàn)可疑病變組織后，立即能伸出“手”來(lái)取樣進(jìn)行活檢 54腎結(jié)石、膽結(jié)石的治療 將納米機(jī)器人以插入導(dǎo)管的方式

25、引入到尿道或膽道里內(nèi),直接到達(dá)結(jié)石所在的部位,并且直接把結(jié)石擊碎。 55二、用于生化檢查 伊利諾依大學(xué)邁爾斯特拉諾(Michael Strano)的研究組正研究用碳納米管驗(yàn)血。原理：給納米管涂上一層酶，它就能在有糖的環(huán)境下制造過(guò)氧化氫，然后激發(fā)電子流，當(dāng)激發(fā)的電子流與紅外線接觸會(huì)發(fā)出光照 這是納米管的一種獨(dú)特反應(yīng)。 碳納米管有奇異的電學(xué)和光學(xué)特性56三、跟蹤生物體內(nèi)活動(dòng) 有的納米顆粒具有發(fā)光功能，科學(xué)家們把這種納米顆粒送進(jìn)人的組織、器官內(nèi)，然后從人體外部向內(nèi)照射近紅外線，納米顆粒在體內(nèi)會(huì)發(fā)光可以跟蹤了解人體細(xì)胞的變化情況，從而達(dá)到追蹤病毒等效果 。57科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞特別喜歡吃納米顆粒，這有助于跟蹤癌細(xì)胞在人體內(nèi)的活動(dòng) 58四、智能化的納米藥物傳輸系統(tǒng) 2006年，麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的研究者制備的納米粒子進(jìn)入前列腺癌細(xì)胞中靶向傳輸化療藥物。 在小鼠實(shí)驗(yàn)中方法靶向納米粒子治療非靶向納米粒子治療 化學(xué)抗癌藥物docetaxel 存活率100%57%14%59把藥物放入磁性納米顆粒的內(nèi)部，這