新納米技術(shù)巡禮

         英國《衛(wèi)報(bào)》網(wǎng)站在近日的報(bào)道中，為我們梳理了新的納米技術(shù)，其中涵蓋了多個(gè)領(lǐng)域。 
         廉價(jià)的“油老虎” 
         氣凝膠是一種神奇的材料，其完全由碳制成，重量僅為空氣的七分之一，是目前地球上輕的材料。而且，當(dāng)將氣凝膠放入石油中時(shí)，其可以吸收重量為自己900倍的物質(zhì)。
諸如氣凝膠這類多孔且超便輕的固體除了可用于清除浮油外，還能用于其他領(lǐng)域，例如可以用作超能可充電電池內(nèi)的電極，也可用來探測(cè)氣體污染物。 
         中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家們新研制出了一種新的碳基泡沫，其或許不如氣凝膠輕便，但也有自己獨(dú)特的魅力。這種碳基泡沫可以用包裝材料中經(jīng)常會(huì)使用到的塑料—聚亞安酯泡沫廉價(jià)地制成。 
         該研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種方法，可以方便快捷地將聚亞安酯掏空，從而得到一個(gè)由相互連接的管子（每個(gè)管子的厚度不足1微米）組成的結(jié)構(gòu)。研究人員在《化學(xué)世界》雜志上指出，當(dāng)將這一碳基泡沫放入石油中，其能吸收重量為其100倍的物質(zhì)。 
         另外，在制造該碳基泡沫的過程中，可以將聚亞安酯浸入包含有鐵或銅等金屬的溶液中，如此一來，后得到的泡沫就擁有了磁性，從而使科學(xué)家們能遙控這一泡沫的“一舉一動(dòng)”。例如，可以將其派遣到實(shí)驗(yàn)室，用于水油分離；也可以用其來清除浮油。
可食用的激光器

         科學(xué)家們正在研發(fā)微型電子和光子設(shè)備，其能安全地植入人體內(nèi)從而監(jiān)控人體發(fā)出的重要信號(hào)；在疾病還處于萌芽階段就將其探測(cè)出來；幫助遞送正確劑量的藥物。理想的設(shè)備是這樣的：制造成本低廉，完成其使命后能被身體直接吸收。
其實(shí)，能生物兼容的可植入發(fā)光設(shè)備目前已經(jīng)存在，但科學(xué)家們?cè)谂R床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果它們能發(fā)射激光的話，或許會(huì)更有用。從上世紀(jì)70年代開始，就有研究激光的物理學(xué)家開始嘗試制造一些類似于“果凍激光器”的有機(jī)物質(zhì)，盡管其味道并不真如果凍那么甜美，但仍然能被安全地食用，因?yàn)樗鼈兪怯梢恍┙?jīng)過精挑細(xì)選的無毒材料制成。 
         隨后，科學(xué)家們使用了大批經(jīng)過美國食品與藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)的物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，維生素B2是一個(gè)可以發(fā)射激光的好選擇。為了制造出維生素B2激光器，科學(xué)家們將維生素B2溶液噴射在一塊柔軟的生物高聚物薄膜上。隨著溶液慢慢蒸發(fā)，會(huì)有液滴形成，維生素就落入薄膜內(nèi)部，自我組合成充滿激光燃料的“光學(xué)共振器”。在一臺(tái)激光設(shè)備內(nèi)，光輻射會(huì)在共振腔內(nèi)沿軸線方向往復(fù)反射傳播，多次通過物質(zhì)，從而放大數(shù)倍，終形成一束強(qiáng)大的、方向集中的光束“激光”。一般情況下，這些共振腔由龐大而笨重的鏡子組成。 
         科學(xué)家們認(rèn)為，他們的“維生素激光器”終有望用作生物傳感器來探測(cè)特定的疾病。美國塔夫斯大學(xué)的生物光子學(xué)專家費(fèi)奧倫茨·奧門托教授認(rèn)為，盡管這種維生素激光器令人激動(dòng)，但實(shí)際應(yīng)用可能還需等幾年時(shí)間。 
         具有量子特性的海藻

         奧地利維也納大學(xué)的研究人員正在研究簡(jiǎn)單的水中生物，以便進(jìn)行一項(xiàng)經(jīng)典的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)——楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是物理學(xué)史上美麗的十大科學(xué)實(shí)驗(yàn)之一，因?yàn)槠渫昝赖卣故玖宋锢韺W(xué)中一個(gè)令人驚奇的原理：粒子能像波一樣運(yùn)動(dòng)這一量子力學(xué)效應(yīng)。 
         楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)表明，電子等很多粒子都具有這一效應(yīng)。當(dāng)粒子撞擊一塊有兩個(gè)開口的屏幕（雙縫）時(shí)，人們起初認(rèn)為，粒子會(huì)通過其中的一條縫，在另外一邊的一塊屏幕上制造出兩個(gè)完全不同的頂點(diǎn)。但結(jié)果表明，這些粒子會(huì)像波一樣同時(shí)通過雙縫，且當(dāng)雙縫之間的間隙同粒子的波長差不多時(shí)，另一邊的屏幕上會(huì)出現(xiàn)一種干涉圖案。 
         科學(xué)家們驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果雙縫足夠小而且探測(cè)方法足夠精確的話，比電子更大的粒子甚至分子也會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。 
         盡管人們需要昂貴的納米設(shè)備來制造足夠小且足夠精確的雙縫來進(jìn)行這類實(shí)驗(yàn)，但維也納大學(xué)的科學(xué)家們現(xiàn)在證明，透明雙肋藻的骨架上布滿了間距為200納米的小孔，其可以很好地做到這一點(diǎn)。這樣，人們幾乎不費(fèi)吹灰之力，就可以使用從水中免費(fèi)獲得的工具來展示量子屬性了。 
         混合太陽能技術(shù) 
         美國能源部下屬的能源研究計(jì)劃署（ARPA-E）表示，目前太陽能正變得越來越便宜，但其獨(dú)有的間歇性使其只能在某些時(shí)段某些地方展“身手”，僅占美國總能耗的5%。 
         有鑒于此，ARPA-E將投入3000萬美元，對(duì)幾個(gè)讓光伏技術(shù)和太陽光熱技術(shù)“聯(lián)姻”的示范項(xiàng)目提供資助，這樣的“混合太陽能”技術(shù)有望在晚上和陰天都工作，相關(guān)研究目前還處于初始階段。 
         有些光熱電站需要將太陽光集中在細(xì)小且超高效的太陽能電池內(nèi)，但聚集的太陽光產(chǎn)生的熱會(huì)消散在大氣中。如果這些熱能被收集起來，它們就能被存儲(chǔ)起來以供日后發(fā)電使用。不過做到這一點(diǎn)，需要比較高的溫度，而高溫會(huì)破壞太陽能電池，研究人員正在研制耐高溫能力更強(qiáng)的太陽能電池。 
         另一種可行的辦法是將太陽光光譜分開。太陽能電池很擅長將某些光轉(zhuǎn)化為電，但對(duì)另一些光波則無能為力。人們可以讓無法被有效利用的光另謀出路，用其來加熱水并產(chǎn)生蒸汽。據(jù)美國麻省理工學(xué)院《技術(shù)評(píng)論》雜志報(bào)道，塔爾薩大學(xué)的機(jī)械工程學(xué)教授托德·奧塔尼卡正在踐行這一理念。他利用懸浮在透明液體中的納米粒子來吸收太陽光光譜中波長較長的光以產(chǎn)生熱并存儲(chǔ)起來，而另外一部分波長較短的光則通過納米粒子到達(dá)一塊太陽能電池內(nèi)從而變成電力。 
         納米鉆石溫度計(jì) 
         科學(xué)家們目前已經(jīng)擁有一整套顯微技術(shù)，可以方便地觀察到細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生的事情，但他們卻沒有辦法精度地測(cè)量細(xì)胞內(nèi)的溫度變化，而這樣的測(cè)量結(jié)果或許有助于加強(qiáng)我們對(duì)于受溫度影響非常大的基因表達(dá)和細(xì)胞新陳代謝等生物機(jī)制的理解。

         為此，美國哈佛大學(xué)的科學(xué)家們用細(xì)小的鉆石晶體制造出一種納米溫度計(jì)，因?yàn)榈牧孔訉傩?，其在測(cè)量溫度變化時(shí)的精度高達(dá)百分之二攝氏度。 
         他們將這一鉆石溫度計(jì)同金納米粒子（金納米粒子被激光激發(fā)后，可以作為發(fā)熱元件使用）一起注入活體細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)部的溫度變化可以由納米鉆石發(fā)射出的熒光光譜標(biāo)示出來。
         這種納米鉆石溫度計(jì)除了可以為科學(xué)家們提供細(xì)胞生物學(xué)的新信息外，還能幫助研究人員研發(fā)一些與控制加熱有關(guān)的療法，比如殺死惡性腫瘤等。