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「奈米」即将 改变你的世界(一)

作者: 分类: V假生活 发布于:2020-06-11 浏览(665)


「奈米」即将 改变你的世界(一)

在瑞士苏黎世地底下八公尺深处,科学家利用先进的电子束系统来了解奈米级粒子的特性──这些物质如单一原子般微小。在这个尺度下,即便是最微小的振动、电磁干扰、气流或温度扰动,都会对研究产生巨大影响。

他们在IBM 宾尼格与罗尔奈米科技中心的一间「无噪音」实验室进行研究,该实验室以每块30 至68 公吨的防震砖为基底,这些砖块悬浮在主动空气弹簧上。如此一来,建筑本身就可以与地面震动脱勾。每间房间都铺了镍铁合金片,提供抵消电磁场的力场。为了调节温度,他们设计能将气流降至最低的通风系统,保持温度稳定,使每小时的温度变化小于摄氏0.1 度。

但因科学家本身会产生约100 瓦特的热,移动也会引发振动(想像一下格列佛砰然走在小人国里),他们需在主实验室外,以遥控的方式操作设备。

设计该实验室的艾曼纽. 罗尔查博士(DrEmanuel Löertscher)说:「在奈米科技这个领域里,次10 奈米的製程与特性分析步骤持续增加,使得製程对外界干扰非常敏感,因为这些干扰会直接影响实验。无噪音实验室让我们得以进行一些过去无法进行的新实验。」

让我们来探讨一下。次10 奈米究竟有多大?一奈米是十亿分之一米,如果你做出了10 奈米高的袖珍砖头,你需要将大约一万个砖头叠起来,才能叠到一张纸的厚度。换种说法,你的指甲每秒大约会长一奈米长。次10 奈米尺寸在奈米研究中十分重要,因为科学家认为这是未来电脑必备的电晶体大小。

製造出这种大小的电晶体后,也许就能将1 万个电晶体塞在相当于人类毛髮宽的空间里。奈米技术的研究对象非常微小,影响却十分巨大。奈米科技的突破已改进了一切,从我们吞下肚的药丸、家里的窗户,到身穿的衣服。让我们来看看,这些无比微小的物质如何大大改变了世界。

医学应用

多年来,奈米研究已应用在人类与癌症的抗战上。举例来说,医生能够利用奈米「爆米花」侦测出少到50 个恶性前列腺细胞;奈米管森林可捕捉血液中的癌细胞;奈米「火山」则可将致命药物送往肿瘤。以奈米技术对抗癌症的最常见应用之一是将金属(例如黄金)送往癌细胞,然后利用雷射或其他光源加热金属,破坏有问题的细胞。

然而要能精确控制温度却是一大挑战。如今美国哈佛大学的研究者发明了一种也许可以解决这个问题的技术──用奈米钻石做成的袖珍温度计。他们利用奈米线将袖珍钻石注入细胞,这种钻石可以读取的温度扰动小到绝对温度1.8 毫度(也就是绝对温度0.0018 度,相当于摄氏千分之一度)。研究团队成员彼得.摩尔(Peter Maurer)说:「我们可以利用这种奈米温度感测技术,确保只有特定癌细胞会加热到致死温度以上,而非癌细胞则维持正常温度。」

这种微小科技除了可用来对抗癌症大敌,也可以应用在其他医药领域,包括治疗糖尿病。有个研究团队有来自美国不同机构的科学家,包括北卡罗来纳州立大学、麻省理工学院和波士顿儿童医院,他们发明了一种可注
射的奈米网络,能在体内血糖含量升高时,自然地释出胰岛素。网络的产生是利用含甲壳素(虾壳的成份)製成的正电涂膜,和利用含藻酸盐(海草的常见成份)製成的负电涂膜。

奈米科技也已用于帮助骨质疏鬆症病患,这种通常伴随疼痛的疾病会让人体骨头出现或小或大的裂缝。美国宾州州立大学和波士顿大学的科学家想出一个方法,驱动奈米粒子通过这些缝隙,送入修复骨骼的药物。没错,千真万确。体内的小裂缝可以驱动奈米粒子。宾州大学化学系的沈恩博士(Dr Ayusman Sen)解释其运作原理:「当骨骼出现裂缝,就会干扰骨骼内的矿物离子形式沥出,进而製造电场,将带负电的奈米粒子吸进缝隙里。」

军事用途

你有没有看过电视影集《冰与火之歌:权力游戏》(Game of Thrones)里,那些可以投射好几个分身的诡异巫师?新加坡一名科学家发明了一种可以用奈米科技做出这个效果的方法。听起来像是天方夜谭,但却是实际科学。新加坡国立大学物理学家仇成伟博士研发出一种装置,内含8 个塑胶电路板的同心环,上头镀有3 万5000 奈米厚(约莫人类毛髮三分之一宽)的铜。

如果将物体放在环中,然后打开设备,雷达扫描就会显示该物体一变为三,本尊两边各出现一个分身。目前这个装置只能投射二维影像,而且只适用于雷达设备放出之长波。但仇博士相信,只要能以球体取代同心环,并将铜环缩小到50奈米宽,这个装置应该可以在可见光谱中掩饰物体。换句话说,飞机和船只可以同时出现在好几个地方,让敌军无法判断该攻击哪一个。