纳米技术走进生活
1959 年 12 月，物理学家理查德·费曼 (Richard Feynman) 做了一场题为“底层的充足空间”的演讲，其中他讨论了“在微小尺度上操纵和控制事物的问题”。在这次演讲中，费曼对在针头上刻字的技术（这在当时已经是非常尖端的技术）并不满意。他问道：“为什么我们不能把整个百科全书写在一根针头上呢？”
他给出了这个问题的答案：我们不是把字母做得尽可能小来雕刻它们，而是操纵针本身的原子来形成字母。纳米技术被正式提出。 1990年，首次出现了通过操纵原子“书写”的字母。英文字母“IBM”总共使用了35个原子，实现了费曼的设想。
自从纳米技术的想法出现以来，它就被定义为“明天的世界”，并在数百本科幻小说中进行了描述。但事实上，纳米技术的产业革命已经悄然兴起，并开始在一些领域大显身手。那么，纳米技术究竟有何不同，它将如何改变我们的世界？
什么是纳米技术？
纳米是一个长度单位，但是这个单位很小，只有十亿分之一米。我们很难意识到1纳米有多么小。想象一下，一根头发有 75,000 纳米，DNA 双链几乎有 2 纳米宽。
所谓纳米技术，就是在可控条件下改变原子的连接结构，创造出新的分子。纳米技术生产不同类型的纳米级材料（由纳米颗粒组成），其结构尺寸范围为 1 至 100 纳米。
20世纪初，人们开始采用蒸发方法制备金属及其氧化物纳米粒子。 20世纪中叶，人们探索机械破碎方法来细化物料颗粒。目前，制备纳米粒子的方法主要分为两类：化学方法和物理方法。
物理方法一般是“自上而下”的，即用物理方法将比较大的物质破坏成纳米级单元，然后将这些小的纳米级单元转化成合适的纳米颗粒。物理法分为破碎法和施工法。其中，破碎方法主要采用研磨、破碎等方法；施工方法有气体蒸发法、混合等离子体法等。
化学法主要是“自下而上”的方法，即通过适当的化学反应（包括液相、气相和固相反应），从分子和原子开始制备纳米粒子材料。化学合成方法包括气相反应法和液相反应法。较常用的方法有：溶胶凝胶法、氧化还原法、气相分解法、气相合成法等。
纳米粒子的非凡特性
宏观技术以相对粗糙和近似的模式排列大块物质来建造微芯片、跑车、橡木餐桌和摩天大楼。纳米技术能够操纵单个原子，将人类技术提升到一个新的水平。
纳米粒子最重要的不是它们的尺寸特别小，而是在纳米尺度上，物质的性质会非常不同。因为我们处理的是单个原子或分子而不是物质簇，所以量子效应已成为这里最重要的因素。对于宏观物质来说，无论形状、大小如何，物质的性质都不会改变。然而，对于纳米级物质，如果面积体积比和相对尺寸发生变化，物质的性质也会发生变化。
例如，纳米颗粒通常具有意想不到的光学特性，因为它们可以限制电子并产生量子效应，例如金纳米颗粒在溶液中呈现紫红色。纳米颗粒可以形成悬浮液，因为颗粒表面与溶剂的相互作用足够强，足以克服密度差异；对于非纳米材料，这种相互作用通常会导致材料在液体中下沉或漂浮。纳米颗粒中不均匀的电子分布导致磁性，磁性纳米颗粒引起了不同学科研究人员的兴趣。纳米颗粒独特的机械性能也在许多重要领域得到了应用。这些机械性能包括弹性模量、硬度、应力和应变、粘附力和摩擦力。
通过在分子水平上改变物体的大小和形状，科学家可以根据特定目的定制纳米粒子的特性。例如，“纳米线”的直径仅为1纳米，从而限制了电子在其宽度上的流动kaiyun全站网页版登录，并且可以精确控制纳米线的电导率。 “量子点”的厚度为1个原子，直径为50个原子。直径可以调节和控制。由于其物理形状，量子点将紫外光转换为特定频率的可见光，并且发射光的频率随着量子点尺寸的变化而变化。纳米管是由 1 个原子厚的碳层卷成圆柱体制成的圆柱体。以不同角度滚动圆管以获得不同的直径可以改变其机械、电学、热学和光学性能。这种结构意味着这些管道具有迄今为止发现的所有材料中最高的抗拉强度，比钢强 100 倍以上。
纳米技术已走进日常生活
现在人类已经进入了人人使用、人人需要纳米技术的时代。早期科幻小说中描述的许多纳米技术已经实现，但以我们不容易察觉的方式实现。例如，它是智能手机或各种其他设备的组件材料，但我们不知道这些是基于纳米技术的。 。纳米技术已经悄然渗透到我们生活的方方面面，成为我们日常生活的一部分。
如今开yun体育app官网网页登录入口，从防晒霜、衣服、汽车、太阳镜到计算机和显示器，纳米技术在日常生活中随处可见。例如，防晒霜通常含有二氧化钛 (TiO2) 和氧化锌 (ZnO) 纳米颗粒，这两种物质都是高度紫外线吸收剂。一些衣服中还添加了二氧化钛和氧化锌以防止紫外线，同时在衣服中添加了二氧化硅纳米颗粒以防水，并添加了纳米银以抗菌。 2016年，中国研究人员利用同样的原理制造了一种布料，它不是阻挡紫外线，而是吸收紫外线并将其转化为电能。同样，加州大学的研究人员发明了一种隐形布，利用金纳米颗粒重新分布物体周围的光线kaiyun.ccm，从而达到隐形效果。
随着我们对纳米工程的了解越来越多，纳米技术将对我们生产的产品产生更大的影响。例如，我们正在扩大纳米管的应用。纳米管与量子点一样，目前正在广泛探索其医疗应用，不仅用于诊断和药物输送，还因为它们可以用作“纳米海绵”。纳米管在人体内自然排泄得非常快，因此当用作纳米海绵时，它们会附着在血液中的毒素并将其带出体外。
同样，研究人员正在探索使用纳米管来清理石油泄漏和净化水，其中纳米管与污染物结合，然后使用专门针对其纳米结构定制的过滤器将其去除。纳米技术未来的发展趋势将包括：纳米机器人、纳米传感器、癌症研究、基因治疗和医学、疏水材料、食品和农业等。
纳米技术的风险
纳米技术在我们的生活中有着广泛的应用，因此纳米技术的风险更加引起我们的关注。问题之一是纳米颗粒是否有毒，一些早期研究已经证实，相同材料的纳米颗粒确实比较大颗粒的毒性更大——小鼠体内的一些器官受到纳米颗粒的严重影响，而一些水生生物在接触纳米颗粒后，其后代急剧减少。如果纳米颗粒对其他动物产生影响，那么它们很可能也会对人类产生类似的影响。纳米粒子可以通过呼吸、食入、皮肤吸收、药物注射等方式进入人体。一旦进入人体，它们就可以在人体内自由活动。对于某些纳米粒子来说，血脑屏障根本不是屏障。
纳米技术理论涉及一个称为自组装的过程，其中分子被刺激自发形成结构，而不是通过施加的力、堆叠或粘合而结合在一起。这促使我们考虑如果自组装过程变得不可控我们应该做什么。如果特定的碳结构继续无限期地自组装，将所有可用的碳（包括你）转化为无用且均匀的物质块怎么办？
当然，目前我们不需要太担心以上两个问题。因为在很大程度上，纳米技术是在人类控制的情况下对自然界中已经存在的一些元素进行再生产。随着纳米技术得到越来越多的研究，我们对系统了解得越多，我们就越学会如何更安全地做事，那些我们认为最危险的纳米颗粒可能会成为未来最常见的纳米颗粒。
