納米技術全文(5篇)

1納米電子技術的研究動態(tài)和核心技術

納米電子技術的研究動向主要有基礎的理論知識、材料、電子元件和電子系統(tǒng)等，以及一些附加的加工技術。納米電子技術能夠實現(xiàn)元件加工的集成化處理，能夠按照順序進行集成化的加工，在對元件進行加工的時候，一般采用的是半導體材料，將固定的電子器件和集成電路結合起來，通過高速率的條件，生產(chǎn)出所需要的納米材料，然后形成一定的功能，最終形成大規(guī)模的電路。納米電子技術在研發(fā)完成后需要測試，待測試通過后就可以投入使用，對元件的結構和性能進行分析，運用顯微鏡等器材分析納米電子材料的微觀結構，然后實現(xiàn)精確的測量，使納米電子材料能夠在大型的器械中使用。也可以運用電學原理，通過對納米電子材料信號的測試，借助半導體的測試，運用顯微鏡進行掃描，這種測試方法可以起到抗干擾的效果，即使納米電子材料的電流比較微弱、環(huán)境比較復雜，也可以進行精確的測試。

2納米電子技術的發(fā)展方向和趨勢

現(xiàn)在，很多國家都在極力開發(fā)納米電子技術，將這項技術應用到生活中，通過研究納米材料、元件和系統(tǒng)，從而促進這項技術的發(fā)展。

2.1新型的電子元件

現(xiàn)在，納米技術的研發(fā)越來越多，很多新型的電子元件出現(xiàn)，在世界范圍內(nèi)都開始研究納米技術，美國耶魯大學和韓國的很多高校聯(lián)合研究了分子晶體管，相繼美國高校又開始研發(fā)納米處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了自動的編程技術，這表明今后的計算機發(fā)展會朝著納米技術的方向發(fā)展，然后，美國的科學家勞倫斯又通過不斷的實驗探究出了納米電子系統(tǒng)，將這一系統(tǒng)與生物技術結合起來，能夠實現(xiàn)對三磷酸腺苷的控制和驅動，同時將生物技術與納米電子晶體管聯(lián)合使用，將人體的神經(jīng)系統(tǒng)能夠得到有效的連接，實現(xiàn)了無縫的電子界面。通過運用顯微鏡技術，能夠觀察原子的動態(tài)，研發(fā)出了以量子為單位的晶體管，這樣的設備可以通過人工來制造，結合半導體技術，研發(fā)出納米晶體管，納米電子晶體管朝著能耗低、高效率的方向發(fā)展。在今后的幾十年內(nèi)，電子技術的發(fā)展會越來越迅速，很多電子元件將會被研發(fā)出來，能夠提升數(shù)據(jù)存儲的效率，同時能夠促進計算機技術的發(fā)展。

2.2石墨烯

摘要:社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活水平得到顯著提升，對于能源需求量也逐年增多，能源危機是目前各個國家都非常關注的問題，建筑領域消耗的能源較多，如何實現(xiàn)建筑的節(jié)能環(huán)保是當前研究的重點難題。就物理技術在節(jié)能環(huán)保建筑中的應用進行分析。

關鍵詞:物理技術;節(jié)能環(huán)保;建筑領域

0引言

隨著工業(yè)化發(fā)展的深入，能源危機愈演愈烈。節(jié)能環(huán)保成為世界發(fā)展的主題。作為能源資源緊缺的國家，我國政府提出了建設能源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的要求。在建筑領域內(nèi)，節(jié)能環(huán)保成為建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文重點介紹幾種應用于建筑行業(yè)并具備明顯節(jié)能環(huán)保作用的物理技術。

1納米技術

納米技術是建立在混沌物理、量子力學、分子生物學以及計算機技術、微電子技術和掃描隧道顯微鏡技術基礎上的綜合科學技術，在此基礎上衍生出納米物理學、納米生物學、納米化學、納米電子學等多種學科。納米加工技術也類屬于納米技術，能夠直接以原子或分子來構造具有特定功能的產(chǎn)品，具有傳統(tǒng)材料無法比擬的表面和體積效應、介電效應等特殊性質，用納米技術生產(chǎn)的納米材料成為工業(yè)領域的尖端科技產(chǎn)品，在建筑行業(yè)也經(jīng)常會用到納米技術和納米材料。首先，人們利用納米技術研制成功了智能混凝土材料，不僅大幅提高了混凝土材料的強度和耐久度，對堿骨料的反應也有一定的抑制作用;而且，受納米材料本身所特有的量子尺寸效應和光催化效應的影響，納米混凝土材料可以分解空氣中的有毒物質，對空氣和居住環(huán)境具有凈化的功能。人們甚至還研制出了能夠智能報警和具有自我修復功能的納米混凝土材料。其次，納米技術還可以被用來制作彈性和延性水泥、抗菌陶瓷、光催化涂料和抗菌塑料等高性能節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品以及電磁屏蔽玻璃、太陽能電池玻璃、保溫隔熱玻璃等系列節(jié)能玻璃材料，不僅降低了能源的消耗，而且減少對環(huán)境的污染，是節(jié)能減排效果良好的新型建筑材料。

2太陽能技術

1物聯(lián)網(wǎng)技術和研究

1.1智能技術

智能技術是將一個智能化的系統(tǒng)植入物體中，使物體具備一定的“主觀能動性”即智能性，能夠與用戶進行溝通，是物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術之一。目前的智能技術研究包括人工智能的理論的研究、虛擬現(xiàn)實及各種語言處理的入機交互技術與系統(tǒng)、可準確性定位跟蹤的智能技術與系統(tǒng)、智能化的信號處理。

1.2納米技術

納米技術，是研究結構尺寸在0.1nm-100nm范圍內(nèi)材料的性質和應用，納米技術能使微小的物體也能進入物物相關的網(wǎng)絡，進行信息的交互，這使物聯(lián)網(wǎng)真正意義上做到了萬物的互聯(lián)?？梢娂{米技術必然在物聯(lián)網(wǎng)中扮演著重要的角色。

1.3GPS

目前最成熟的全球定位系統(tǒng)給物聯(lián)網(wǎng)提供了強大的技術支撐，使物與物之間的準確定位成為可能。GPS技術以其高精度廣泛等特點為物聯(lián)網(wǎng)中的定位追蹤提供了便捷的服務，使物聯(lián)網(wǎng)功能更加完備。

【摘要】近些年來納米材料在生物成像、癌癥早期診斷和藥物運載等領域的應用越來越廣泛，為醫(yī)學診斷和治療提供了有力的物質基礎和技術支持。但納米材料在生物醫(yī)學上的應用存在一些安全性問題，因此亟需開發(fā)消除納米材料生物毒性的方法以減少對生物體和生態(tài)環(huán)境的破壞。本文將對納米材料在生物醫(yī)學的診斷和治療上的應用以及其安全性問題展開討論。

【關鍵詞】納米材料生物醫(yī)學生物安全性

一、引言

納米材料主要是指結構單元在納米尺寸范圍(1~100nm)內(nèi)的一類材料，由于表面原子具有很大的比表面積，其表面能極高，從而獲得較多的表面活性中心，化學性質十分活潑，因此納米材料通常具有特異的性能。納米材料的發(fā)現(xiàn)始于20世紀80年代初期，隨后人們逐步發(fā)現(xiàn)其在光學、磁學、電學和力學方面具有比普通材料更加優(yōu)越的特性，進而得到了多個領域的關注并逐漸發(fā)展起來，廣泛應用于生物醫(yī)學、環(huán)境、航空航天和石油鉆探等領域的研究。尤其是在生物醫(yī)學方面，基于納米技術的藥物和傳感器已經(jīng)應用到實際的醫(yī)學應用中，而且能夠得到是理想的治療和診斷結果。通過從納米尺度進行精確地制備納米材料，人們打開了更小的微觀世界，特別是生物體細胞層面上的化學反應都發(fā)生在納米的度，納米材料的使用能有效地檢測或調控微觀的生理和病理過程。納米材料發(fā)展對醫(yī)學診斷和醫(yī)學治療具有重大意義，已經(jīng)成為醫(yī)學界關注的熱點和前沿，具有廣泛的應用前景和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展空間[1]。

二、納米材料在醫(yī)學診斷中的應用

2.1納米生物傳感器

納米生物傳感器是一種由納米材料制成的檢測裝置，主要根據(jù)將檢測到的信息按一定規(guī)律變換為電信號或以其他的形式輸出，使人們能定量定性地分析檢測物質。生物傳感器的研發(fā)中人們使用納米材料，能夠提高生物傳感器的靈敏度以及檢測范圍。同時以納米材料制備的新型傳感器具有穩(wěn)定性好，成本低，生物相容性好等優(yōu)點，在醫(yī)學的臨床診斷方面得到了高度重視，特別是作為一項新興的前沿技術，納米生物傳感器的研發(fā)能夠進行早期癌癥的診斷。納米傳感器可以利用高靈敏度的特點，在血液中可通過微小的電流變化反映出癌細胞的種類和濃度。這種對癌細胞進行的精確分析，有望實現(xiàn)特殊疾病的無創(chuàng)、快速診斷，今后人們只需將納米材料注入人體內(nèi)，便能在短時間內(nèi)完成確診。

1納米材料

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍（1～100nm）或由納米粒子作為基本單元構成的材料．納米粒子也叫超微顆粒，處于原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，這樣的體系既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型的介觀系統(tǒng)，與常規(guī)尺度物質相比具有表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等［1－2］．納米技術是通過對納米尺度物質的操控來實現(xiàn)材料、器件和系統(tǒng)的創(chuàng)造和利用，例如在原子、分子和超分子水平上的操控．納米技術應用于生物領域產(chǎn)生了納米生物技術，納米生物技術的發(fā)展已經(jīng)對醫(yī)學產(chǎn)生很大的影響，過去的幾十年中，市場上已經(jīng)出現(xiàn)基于納米技術的一些藥物，許多具有藥物診斷和藥物傳輸功能的納米材料都可以應用到生物醫(yī)學中．納米技術打開了微米尺度以外的世界，而細胞水平上的生理和病理過程都發(fā)生在納米尺度，因此納米技術將對生物醫(yī)學產(chǎn)生深遠影響．納米生物技術和生物醫(yī)學以及其他技術的關系如圖1所示［3］．本文僅對量子點、納米金、碳納米管、氧化鐵和富勒烯等納米材料在生物醫(yī)學中的應用研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景做一綜述．

2納米材料在生物醫(yī)學中的應用

2．1量子點

量子點（quantumdots，QDs）是一種粒徑為2～10nm的半導體納米晶，主要包括硒化鎘、碲化鎘、硫化鎘、硒化鋅和硫化鉛等．與傳統(tǒng)的有機熒光染料相比，QDs具有激發(fā)波長可調、熒光強度更高、穩(wěn)定性更強、不易發(fā)生光漂白和同時激發(fā)多種熒光等優(yōu)點．通過對多種量子點同時進行激發(fā)，可以達到多元化檢測的目的，有利于進行高通量篩選．QDs的發(fā)射光譜隨尺寸大小和化學組成變化而有所改變，因此可以通過控制QDs的尺寸和化學組成使得其發(fā)射光譜覆蓋整個可見光區(qū)［4］．隨著QDs尺寸的減小，其電子能量的不連續(xù)性產(chǎn)生獨特光學性質，因此，QDs可以作為熒光探針用于生物分子成像，進行生物分子的識別．Goldman等［5］利用親和素修飾CdSe／ZnSQDs，通過親和素－生物素化抗體的特異性結合形成熒光納米粒子復合抗體，探討了在蛋白毒素檢測領域的應用前景．Genin等［6］以QDs為探針對半胱氨酸蛋白進行檢測，檢測時間可以持續(xù)到150s，檢測機理是將QDs與有機熒光染料分子CrAsH、半胱氨酸依次結合，利用形成的復合體進行檢測．Liang等［7］研究鏈酶親和素修飾的QDs對mi－croRNA的定量檢測效果，利用QDs發(fā)出的熒光信號對microRNA的含量進行測定，最低檢測限達到0．4fmol．Shepard等［8］利用量子點和Cy3，Cy5熒光染料共同作用，對炭疽桿菌進行多元檢測，大大提高了檢測效率，與傳統(tǒng)的雙光色檢測相比體系通量提高了4倍．杜保安等［9］采用水相合成法合成了Mn2＋摻雜CdTe量子點，通過在CdTe量子點中摻雜Mn2＋，進一步改良CdTe的發(fā)光性能及熱穩(wěn)定性，擴大了量子點的應用范圍．聚乙二醇（polyethyleneglycol，PEG）因其容易和氨基、羧基、生物素等多種功能化基團反應而常用于QDs的表面改性，而且PEG還能夠增加QDs的化學穩(wěn)定性．研究發(fā)現(xiàn)，用低聚PEG－磷酸酯膠束包覆QDs后分散于水中，其熒光強度幾周內(nèi)都不會發(fā)生改變，若分散于磷酸鹽溶液中，80h后熒光強度只降低10％［10］．QDs特殊的光學性質使得它已逐步應用于光發(fā)射二極管、生物化學傳感器、太陽能電池、生物分子成像和納米醫(yī)學等領域．

2．2金納米粒子

金納米粒子（AuNPs）具有獨特的光學性質、良好的生物相容性、易修飾生物分子以及制備簡單等特點，因此在生物傳感、分子成像、腫瘤治療和藥物傳輸?shù)壬镝t(yī)學領域得到廣泛研究．Wang等［11］利用N－羥基琥珀酰亞胺修飾的AuNPs實時檢測人體血液中鏈霉素和生物素的相互作用，發(fā)現(xiàn)經(jīng)修飾后的AuNPs具有3μg／mL的低檢出限和3～50μg／mL的寬動態(tài)檢測范圍，為構建全血中蛋白檢測和細胞分析的新型光學生物傳感器提供了思路．Huang等［12］將金納米棒連接上表皮生長因子抗體后作用于癌細胞，發(fā)現(xiàn)金納米棒附近的分子表現(xiàn)出更強、更敏銳和極化的拉曼光譜，這對于腫瘤的早期準確檢測成像具有很大意義．Wei等［13］研究了AuNPs和紫杉醇對HepG2肝癌細胞凋亡的影響，發(fā)現(xiàn)AuNPs單獨或與紫杉醇協(xié)同作用可以引起HepG2細胞凋亡，AuNPs可以增強紫杉醇對HepG2細胞的抑制和凋亡作用．Tong等［14］研究發(fā)現(xiàn)葉酸結合的金納米棒在近紅外光照射下可以破壞質膜，這是由于細胞內(nèi)鈣離子的快速增多進而導致肌動蛋白動態(tài)異常造成的．但是，關于AuNPs的研究還處于初級階段，許多問題尚需進一步的深入研究．例如：如何制備各種形態(tài)和結構以及可控成分的AuNPs，如何在治療過程中實現(xiàn)定向輸送和釋放的靶向性以及使AuNPs作為探針的信號放大以便用于生物檢測等都需要進一步的探索．本課題組Liu等［15］研究了AuNPs對成骨細胞系MC3T3－E1的增殖、分化和礦化功能的影響，結果表明，20，40nm的AuNPs均促進MC3T3－E1細胞的增殖、分化和礦化功能，且呈現(xiàn)出劑量和時間依賴性．RT－PCR結果表明，20，40nm的AuNPs均促進runt相關轉錄因子2（Runx2）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP－2）、堿性磷酸酶（ALP）和骨鈣素（OCN）基因的表達．結果顯示，AuNPs能夠促進MC3T3－E1細胞成骨分化及礦化功能，而且影響隨納米顆粒的尺寸變化有所不同．Runx2，BMP－2，ALP和OCN4種基因可能相互影響，從而刺激MC3T3－E1細胞的成骨分化．實驗結果提示，與骨中羥基磷灰石晶體尺寸相似的AuNPs可能扮演了一個晶核的角色，從而刺激其周圍細胞的增殖、分化和礦化，形成鈣的沉積．隨后Liu等［16］又研究了AuNPs對骨髓基質細胞（MSCs）增殖、成骨和成脂分化的影響，結果表明，AuNPs可以促進MSCs向成骨方向分化，抑制向成脂方向及成脂橫向分化．結果揭示了AuNPs是如何進行細胞內(nèi)活動進而影響骨髓基質細胞的功能，對合理設計用于組織工程和其他生物醫(yī)學方面的新材料具有重要意義．