神奇的纳米世界.ppt

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1、神奇的纳米世界Theamazingnanoworld国家纳米科学中心程恩隽什么是纳米科学？纳米科技是在纳米尺度（1nm到100nm之间）上研究物质（包括原子、分子）的特性和相互作用（主要是量子特性），以及利用这些特性的多学科的科学和技术。------白春礼《纳米科技的现在和未来》自然界中的纳米技术1m10cm1mm0.1mm10μm10nm莲花效应(Lotuseffekt&Co.)旱金莲借助莲花效应保持叶子清洁。ESEM环境扫描电子显微镜向我们展示叶面如何不沾水滴。这是因为莲叶表面带有许多绒毛，导致水滴从上面高速滑落，并带走叶面上的灰尘。Barthlott教授及其助手在波恩大学对莲花效

2、应进行广泛研究，此效应现已应用到一系列产品上，例如立面涂覆，水流经过时可以带走灰尘。利用莲花效应的卫生陶瓷很容易保持洁净植物的叶子也利用其它一些纳米技术。它们的水管理系统一般由forisomes（细微肌肉）控制，它们可以打开植物毛细管系统的通道，或当植物受伤时关闭通道。弗朗霍夫学会(Fraunhofer)的三个学院和吉森大学(UniversityofGiessen)目前正尝试根据植物肌肉原理来开发应用技术，如精微直线型电机，或一个完整的实验室芯片(lab-on-a-chip)原子级别最精妙的技术之一就是光合作用，这一过程为地球上的所有生物聚集能量。这是每一个独立原子的实质。谁能利用纳米

3、技术复制这一过程，谁就会永远拥有取之不尽的能量。天花板上的纳米技术：壁虎壁虎可以在任何墙面上爬行，反贴在天花板上，甚至用一只脚倒挂在天花板上。它就依靠—你肯定已经猜到了—纳米技术。壁虎脚上覆盖着十分纤细的茸毛，可以使壁虎以几纳米的距离大面积地贴近墙面。尽管这些绒毛很纤弱，但足以使所谓的范德华键发挥作用，为壁虎提供数百万个的附著点，从而支撑其体重。这种附着力可通过“剥落”轻易打破，就像撕开胶带一样，因此壁虎能够穿过天花板。材料科学家们正在努力研制人造“壁虎黏着生命生命之所以存在，是因为其组件通过精密的纳米技术黏着在一起。即使是伤口也如此，如昆虫叮咬：被叮咬的部位会红肿，原因是毛细血管膨胀

4、，大量的白细胞或白血球涌进来。被叮咬的细胞会分泌出信息素，根据信息素的浓度，血管内壁的细胞和白细胞就会传送黏着分子，这些分子过粘合作用减缓白细胞沿着血管壁流动。当信息素达到最高浓度时，白细胞会紧紧地粘结，然后其它黏着分子会促使血球穿过血管壁，到达被叮咬的部位，攻击入侵者—完美的附著机制。现在，科学家正以“按需黏着(bondingoncommand)”为题，研究人造纳米技术仿制品苍蝇脚的特写镜头在斯图加特金属研究高分子研究所(Max-PlanckInstituteforMetalResearch)，甲虫、苍蝇、蜘蛛和壁虎向人们揭示了其黏着力的秘密。它们依靠细微的茸毛产生范德华(van-d

5、er-Waals)键，附着在所接触的物体表面上。动物越重，茸毛越细密，数量也越多贝类—娴熟的粘合高手普通的贝类—就是与蔬菜一起烹饪、在饭店每天都可以吃到的那种，堪称纳米粘合技术的高手。当它想把自己贴在一块岩石上时，就会打开贝壳，把触角贴到岩石上，它将触角拱成一个吸盘，然后通过细管向低压区注射无数条黏液和胶束，释放出强力水下胶粘剂。这些黏液和胶束瞬间形成泡沫，起到小垫子的作用。贝类通过弹性足丝停泊在这个减震器上，这样，它们就可以随波起伏，而不至于受伤。布来梅弗劳恩霍弗研究所IFAM(TheFraunhoferInstituteIFAM)正在研究改良的贝类黏液，他们希望可以研制出最精细的骨

6、瓷，可经受洗碗机的考验。这个位于罗斯托克(Rostock)和格拉夫瓦尔德(Greifswald)的“新材料及生物材料”研究小组，还将贝类放在显微镜下研究。带有足丝和触角的贝类生物矿化作用贝类更加擅长运用生物矿化作用。珍珠母由无数粉末状晶体以矿物霰石的形式构成，但霰石本身却十分易碎。但在贝类中，它们通过螺旋形高弹性蛋白质结合在一起。蛋白质只需占重量3%，就足以形成鲍鱼的坚硬外壳，比纯方解石晶体坚硬3000倍。海胆也用这种方法强化其30厘米长的刺，以抵挡海浪的拍打。生物矿化作用也可以创造非常精密的结构。在靠近菲律宾岛的一小块海底中，生长着一种名为“维纳斯花篮”的海绵动物。这种动物像土耳其匕

7、首的刀鞘一样弯曲着，缠绕在其长轴上。这种海绵因其外皮内部的特殊骨架结构而闻名。它们是由细小的硅石针骨组织构成，其网状结构类似于柳条编制的木椅背，可相交成直角或斜角。维纳斯花篮被认为是生物矿化作用的杰作：微小的硅石（二氧化硅）元素，直径仅为3纳米，首先将海绵细胞连接成极为精细的细胞层，然后卷成硅石针骨，形成编制结构的基本架构，可以经受各种高压。维纳斯花篮—这种深海海绵动物被科学家作为光纤的生物模型进行研究田鼠臼齿牙釉中的三维生物矿物网可保护牙齿表