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纳米材料基本概念和分类
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什么是纳米？定义是什么？
纳米纳米，是一种长度单位，符号为nm。1纳米=1毫微米=10埃（既十亿分之一米），约为10个原子的长度。假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。 纳米技术的含义-1. 所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。 . 纳米技术与微电子技术的主要区别是：纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是利用电子的粒子性来工作的。人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。 . 纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。 纳米技术的含义-2纳米技术（纳米科技nanotechnology） 纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。 从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在《创造的机器》一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。 所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。 纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。 纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家钱学森也曾指出，纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。 虽然距离应用阶段还有较长的距离要走，但是由于纳米科技所孕育的极为广阔的应用前景，美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视，纷纷制定研究计划，进行相关研究纳米电子器件的特点 . 以纳米技术制造的电子器件，其性能大大优于传统的电子器件： . 工作速度快，纳米电子器件的工作速度是硅器件的1000倍，因而可使产品性能大幅度提高。功耗低，纳米电子器件的功耗仅为硅器件的1/1000。信息存储量大，在一张不足巴掌大的5英寸光盘上，至少可以存储30个北京图书馆的全部藏书。体积小、重量轻，可使各类电子产品体积和重量大为减小。纳米材料“脾气怪”
纳米金属颗粒易燃易爆 几个纳米的金属铜颗粒或金属铝颗粒，一遇到空气就会产生激烈的燃烧，发生爆炸。因此，纳米金属颗粒的粉体可用来做成烈性炸药，做成火箭的固体燃料可产生更大的推力。用纳米金属颗粒粉体做催化剂，可以加快化学反应速率，大大提高化工合成的产出率。
纳米金属块体耐压耐拉 将金属纳米颗粒粉体制成块状金属材料，强度比一般金属高十几倍，又可拉伸几十倍。用来制造飞机、汽车、轮船，重量可减小到原来的十分之一。
纳米陶瓷刚柔并济 用纳米陶瓷颗粒粉末制成的纳米陶瓷具有塑性，为陶瓷业带来了一场革命。将纳米陶瓷应用到发动机上，汽车会跑得更快，飞机会飞得更高。
纳米氧化物材料五颜六色 纳米氧化物颗粒在光的照射下或在电场作用下能迅速改变颜色。用它做士兵防护激光枪的眼镜再好不过了。将纳米氧化物材料做成广告板，在电、光的作用下，会变得更加绚丽多彩。
纳米半导体材料法力无边 纳米半导体材料可以发出各种颜色的光，可以做成小型的激光光源，还可将吸收的太阳光中的光能变成电能。用它制成的太阳能汽车、太阳能住宅有巨大的环保价值。用纳米半导体做成的各种传感器，可以灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，在监控汽车尾气和保护大气环境上将得到广泛应用。
纳米药物治病救人 把药物与磁性纳米颗粒相结合，服用后，这些纳米药物颗粒可以自由地在血管和人体组织内运动。再在人体外部施加磁场加以导引，使药物集中到患病的组织中，药物治疗的效果会大大提高。还可利用纳米药物颗粒定向阻断毛细血管，“饿”死癌细胞。纳米颗粒还可用于人体的细胞分离，也可以用来携带DNA治疗基因缺陷症。目前已经用磁性纳米颗粒成功地分离了动物的癌细胞和正常细胞，在治疗人的骨髓疾病的临床实验上获得成功，前途不可限量。
纳米卫星将飞向天空 在纳米尺寸的世界中按照人们的意愿，自由地剪裁、构筑材料，这一技术被称为纳米加工技术。纳米加工技术可以使不同材质的材料集成在一起，它既具有芯片的功能，又可探测到电磁波(包括可见光、红外线和紫外线等)信号，同时还能完成电脑的指令，这就是纳米集成器件。将这种集成器件应用在卫星上，可以使卫星的重量、体积大大减小，发射更容易，成本也更便宜。纳米技术走入百姓生活
9月27日，中国科学院化学所的专家宣布研制成功新型纳米材料———超双疏性界面材料。这种材料具有超疏水性及超疏油性，制成纺织品，不用洗涤，不染油污；用于建筑物表面，防雾、防霜，更免去了人工清洗。专家称：纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备、通讯设备等领域，将免不了一场因纳米而引发的“材料革命”。
随着科学家的一次次努力，“纳米”这个几年前对我们还十分生疏的字眼，眼下却频频出现在我们的视线。
纳米是一个长度单位，1纳米等于十亿分之一米，20纳米相当于1根头发丝的三千分之一。90年代起，各国科学家纷纷投入一场“纳米战”：在0.10至100纳米尺度的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性。
中国当然不甘人后，1993年，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地，并居于国际科技前沿。
1998年，清华大学范守善小组在国际上首次把氮化镓制成一维纳米晶体。同年，我国科学家成功制备出金刚石纳米粉，被国际刊物誉为：“稻草变黄金———从四氯化碳制成金刚石。”
1999年，北京大学教授薛增泉领导的研究组在世界上首次将单壁碳纳米管组装竖立在金属表面，并组装出世界上最细且性能良好的扫描隧道显微镜用探针。中科院成会明博士领导的研究组合成出高质量的碳纳米材料，被认定为迄今为止“储氢纳米碳管研究”领域最令人信服的结果。
中科院物理所研究员解思深领导的研究组研制出世界上最细的碳纳米管———直径0.5纳米，已十分接近碳纳米管的理论极限值0.4纳米。这个研究小组，还成功地合成出世界上最长的碳纳米管，创造了“3毫米的世界之最”。
在主题为“纳米”的争夺战中，中国人频频露脸，尤其在碳纳米管合成以及高密度信息存储等领域，中国实力不容小觑。
科学界的努力，使“纳米”不再是冷冰冰的科学词语，它走出实验室，渗透到中国百姓的衣、食、住、行中。
居室环境日益讲究环保。传统的涂料耐洗刷性差，时间不长，墙壁就会变得斑驳陆离。现在有了加入纳米技术的新型油漆，不但耐洗刷性提高了十多倍，而且有机挥发物极低，无毒无害无异味，有效解决了建筑物密封性增强所带来的有害气体不能尽快排出的问题。
人体长期受电磁波、紫外线照射，会导致各种发病率增多或影响正常生育。现在，加入纳米技术的高效防辐射服装———高科技电脑工作装和孕妇装问世了。科技人员将纳米大小的抗辐射物质掺入到纤维中，制成了可阻隔95%以上紫外线或电磁波辐射的“纳米服装”，而且不挥发、不溶水，持久保持防辐射能力。
同样，化纤布料制成的衣服因摩擦容易产生静电，在生产时加入少量的金属纳米微粒，就可以摆脱烦人的静电现象。
白色污染也遭遇到“纳米”的有力挑战。科学家将可降解的淀粉和不可降解的塑料通过特殊研制的设备粉碎至“纳米级”后，进行物理结合。用这种新型原料，可生产出100%降解的农用地膜、一次性餐具、各种包装袋等类似产品。农用地膜经4至5年的大田实验表明：70到90天内，淀粉完全降解为水和二氧化碳，塑料则变成对土壤和空气无害的细小颗粒，并在17个月内同样完全降解为水和二氧化碳。专家评价说，这是彻底解决白色污染的实质性突破。
从电视广播、书刊报章、互联网络，我们一点点认识了“纳米”，“纳米”也悄悄改变着我们。纳米精确新闻
1959年 理论物理学家理查·费伊曼在加州理工学院发表演讲，提出，组装原子或分子是可能的。
1981年 科学家发明研究纳米的重要工具———扫描隧道显微镜，原子、分子世界从此可见。
1990年 首届国际纳米科技会议在美国巴尔的摩举办，纳米技术形式诞生。
1991年 碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是铁的10倍，成为纳米技术研究的热点。
1993年 继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字、1999年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物理实验室操纵原子成功写出“中国”二字。
1997年 美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，这种技术可用于研制速度和存储容量比现在提高成千上万倍的量子计算机。同年，美国纽约大学科学发现，DNA可用于建造纳米层次上的机械装置。
1999年 巴西和美国科学家在进行碳纳米管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的“秤”，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。同年，美国科学家在单个分子上实现有机开关，证实在分子水平上可以发展电子和计算装置。纳米花边新闻
倾听细菌游弋
美国加利福尼亚州Pasadena市的喷气飞机推进器实验室目前正在研制一种被称为“纳米麦克风”的微型扩音器，据《商业周刊》报道，这种微型传感器可以使科学家倾听到正在游弋的单个细菌的声音，以及细胞体液流动的声音。这种人造纳米麦克风由细微的碳管制成，正是因为构成物体积细小和灵敏度极高，这种麦克风才能够在受到非常小的压力作用下作出反应，使得对其进行监测的研究人员获得相关的声音信息。
利用这种新产品，科学家将可以对其他星球上是否存在生命进行探测，可以探测到生物体内单个细胞的生长发育。这一仪器研制项目已获得美国航空航天局（NASA）的批准，而且NASA还向上述实验室提供了必要的技术支持。
“纳米水”防强暴
据《人民日报》报道，最近，广州一家公司宣称生产出一种用麦饭石和纳米特殊材料制作而成的“纳米珠”，只要把它放在水里，多脏的水也能喝。长期饮用“纳米水”，可抗疲劳，耐缺氧，甚至“增强女士防匪徒强暴的能力”。据了解，每盒纳米珠要300元，买齐整套设备（一台饮水机、一桶水和十盒纳米珠）则需3800元。76岁的何姓老人在推销员的百般说服下，不但相信纳米水的神奇疗效，还看中了纳米水的销售方式。老人背着家里人一共拿出22万元，买下75套纳米水机套装产品，然后等着每月2万元钱的分红。
广州市工商局东山分局经济检察中队在4月3日查处了该公司，其准备创造科技神话的纳米水根本没有科技鉴定说明，该公司的纳米水套装产品既无生产许可证，也没有产品合格证。
建材设计员
纳米是长度单位。 就是把一米剁成十万截、那个长度就是纳米
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效应就是指纳米材料具有所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、大、高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应：、和。
纳米效应简介
是就是10^-9米（10亿分之一米）。与技术是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用的学科。
纳米效应应用
材料具有一定的独特性
，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。
异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因缩小而提供了大表面的活性原子。
就熔点来说，粉末中由于每一组成原子少，表面原子处于不安定状态，使其表面震动的振幅较大，所以具有较高的，造成超微粒子特有的热性质，也就是造成熔点下降，同时将比传统粉末容易在较低温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。
一般常见的均属多磁区之集合体，当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时，即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将成为优异的磁性材料。
的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长，因此将与产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超，称为，这与金属在形成高光泽面成强烈对比。材料因其率大的特色，可应用于红外线感测器材料。
纳米效应分类
材料就是具有纳米尺度的粉末、纤维、膜或块体。科学实验证实，当常态物质被加工到极其微细的纳米尺度时，会出现特异的、体积效应和，其光学、、电学、、力学乃至也就相应地发生十分显著的变化。因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个的研究应用方面占据着核心的位置。
纳米材料大致可分为、、、等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米效应纳米粉末
又称为或，一般指粒度在100以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。可用于：高密度；吸波；材料；材料；和精密光学器件抛光材料；基片与布线材料；封装材料；；先进的电池电极材料；太阳能电池材料；高效催化剂；；；高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于等）；人体修复材料；抗癌制剂等。
纳米效应纳米纤维
指直径为尺度而长度较大的线状材料。可用于：微导线、微光纤（未来与的重要元件）材料；新型激光或材料等。
纳米效应纳米膜
分为颗粒膜与。颗粒膜是粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但尺寸为级的薄膜。可用于：气体催化（如处理）材料；过滤器材料；高密度；光敏材料；平面显示器材料；等。
纳米效应纳米块体
是将粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米材料。主要用途为：超高强度材料；智能金属材料等。
专家指出，对纳米材料的认识才刚刚开始，还知之甚少。从个别实验中所看到的种种奇异性能，说明这是一个非常诱人的领域，对纳米材料的开发，将会为人类提供前所未有的有用材料。
纳米效应表面效应
球形颗粒的与直径的平方成正比，其体积与直径的立方成正比，故其（表面积/体积）与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的将会显著地增加。对直径大于 0.1微米的颗粒可忽略不计，当尺寸小于 0.1微米时，其表面原子百分数激剧增长，甚至1克超微颗粒表面积的总和可高达100平方米，这时的表面效应将不容忽略。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率对金属超微颗粒（直径为 2*10^-3微米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方，，多孪晶等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面仿佛进入了“沸腾”状态，尺寸大于10后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率，使其生成一层极薄而致密的，确保表面稳定化。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及材料。
纳米效应小尺寸
随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。
纳米效应光学性质
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成，变成。由此可见，金属超微颗粒对率很低，通常可低于l%，大约几微米的厚度就能完全。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外、红外等。
纳米效应热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10量级时尤为显著。例如，金的常规熔点为1064C℃，当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时，则降低27℃，2纳米尺寸时的熔点仅为327℃左右；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒的熔点可低于100℃。因此，制成的可以进行，此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省料又具高质量。日本川崎制铁公司采用0.1～1微米的铜、镍超微颗粒制成导电浆料可代替钯与银等贵金属。超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例如，在钨颗粒中附加0.1%～0.5%重量比的超微镍颗粒后，可使从3000℃降低到℃，以致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。
纳米效应磁学性质
人们发现、、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。通过的研究表明，在趋磁细菌体内通常含有直径约为 2′10-2微米的磁性氧化物颗粒。小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的约为 80安/米，而当颗粒尺寸减小到 2′10-2微米以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于 6′10-3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的，大量应用于磁带、磁盘、以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的。
纳米效应力学性质
陶瓷材料在通常情况下呈，然而由超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的。因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。美国学者报道纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。呈纳米的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。至于金属一陶瓷等复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十分宽广。超微颗粒的还表现在、、声学特性以及等方面。
纳米效应隧道效应
各种元素的原子具有特定的，如钠原子具有黄色的光谱线。与已用的概念进行了合理的解释，由无数的原子构成固体时，单独原子的能级就并合成，由于电子数目很多，能带中能级的间距很小，因此可以看作是连续的，从出发成功地解释了大块金属、半导体、之间的联系与区别，对介于原子、分子与大块固体之间的超微颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级；能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、或者比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比热亦会反常变化，会产生向长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。因此，对超微颗粒在低温条件下必须考虑，原有宏观规律已不再成立。电子具有又具有波动性，因此存在隧道效应。人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的、相干器件中的等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。、将会是未来、光电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0．25。研制的隧道晶体管就是利用制成的新一代器件。
纳米效应大事记
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德· 预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想；
70年代，科学家开始从不同角度提出有关科技的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述；
1981年，科学家发明研究纳米的重要工具——，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用；
1990年7月，第一届国际会议在美国举办，标志着纳米科学技术的正式诞生；
1991年，被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点，得主教授认为，将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等；
1993年，继1989年搬走“写”下英文、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“”之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“ 中国”二字，标志着我国开始开始在国际科技领域占有一席之地；
1997年，美国科学家首次成功地用单电子移动单电子，；
1999年，巴西和美国科学家在进行纳米碳管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录；
到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年基于的营业额达到500亿美元。
纳米效应各国重视
一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立材料研究中心，把纳米技术列入新5年科技基本计划的研发重点；德国专门建立纳米技术研究网；美国将纳米计划视为下一次的核心，美国政府部门将纳米科技基础研究方面的投资从1997年的1．16亿美元增加到2001年的4．97亿美元。医学纳米技术与纳米医学_百度百科
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医学纳米技术与纳米医学
本书介绍纳米技术在医疗领域的应用，包括成像、诊断和监护、药物传输系统、外科手术、组织的再生，以及在人造器官方面的应用等。纳米技术系列的观点中广泛包含了关于纳米技术的社会影响和效益。本书可以作为一本独立的参考书而使用。本书主要构架是：纳米技术的历史发展，当前的发展状况，以及未来的发展趋势。主要的内容包括：·探索纳米医学的背景、概念和术语，以及最近的潮流和从事这方面研究的主要机构和成员。·调查纳米医疗在政府、学院和私人机构的发展概况。·展现未来，对纳米医学未来发展的方向、发展的潜力、可持续性等进行了科学预测，以及让读者学会在纳米技术的应用过程中应该如何做出取舍。·包含了很多图示说明、标示和关键词，有助于读者理解本书，从而达到深化概念和方便更深入的研究。在将纳米技术应用于医学的发展过程中，不可避免地出现了一些多义甚至有歧义的相关概念。本书在评估这些概念的时候，严谨地咨询了相关的行业先驱以及许多纳米技术的革新者，并查阅了一些权威的实验室的工作成果。通过使用生动的例子和实例总结来描述这些被证实了的成果并描绘出未来的发展前景。
医学纳米技术与纳米医学基本介绍
医学纳米技术与纳米医学内容简介
纳米技术如今的发展突飞猛进，发展前景广阔，但其技术仍未成熟。此外在纳米技术应用于医学的研究过程中，也需要找到其研究与社会效益之间的一个微妙的平衡点；与此同时，对于不同程度的读者来说，也亦需要一本实用易懂的关于纳米技术及其发展的基本信息的一本书。《医学纳米技术与纳米医学》通过使用一些通俗易懂的语言来介绍纳米医学及其不断发展的基本信息框架，正好满足了这些方面的需求。 　　本书探讨了纳米技术的广泛应用对医学、生物医学科学的影响，以及更广泛的对社会和经济的影响。抛开技术的细节不谈，本书的目的着重于提高读者在医疗应用中商业、监管、行政等各方面的认识。本书将带领读者进入一个严谨、平衡且真实的当代纳米医疗的世界中。此外，本书还描绘出了纳米医疗未来的美好前景，这将有助于读者建立一个良好的基础，在进一步的探索纳米技术应用的过程中，能更好的规划和决策。
医学纳米技术与纳米医学作者简介
哈里·F·蒂鲍斯(Harry F. Tibbals)是位于得克萨斯州达拉斯的得克萨斯大学西南医学中心（UTSW）的生物仪器中心主任，这一中心为临床和生物医学科学研究提供基础科学和工程技术方面的支持，领导多个研究和发展计划，包括用于医学应用的传感器研发，测试和评估用于NASA（美国国家航空航天局）空间飞行和外太空活动的生命维持系统，为位于得克萨斯沃思堡的Alcon Research 有限公司研发眼疾诊断系统用的测试设备。Tibbals的工作包括为分析、材料、系统技术等多方面提供咨询、指导，以及在技术决策中的风险、成本收益方面提供建议。 　　在1997年加入UTSW之前，Tibbals作为位于得克萨斯达拉斯的Biodigital Technologies公司的主席和联合创始人，不仅参与了生物医学、环境及分析仪器的开发，同时也是Jamieson Koda数字心脏成像生产线的经理。他还作为顾问和高管为Rockwell International、United Technologies Mostek、Martingale Research Corporation、Inmos和SGS Thompson等公司研发麻醉设备；进行细菌和病毒性疾病试剂的鉴定；监测、分析、减少环境危害；以及一些通过先进传感器和信号处理实现专门工作和通讯的系统。Biodigital公司的客户包括NEC、Teledyne、Marathon Energy Systems、Coors、Bank One、Shelby Technologies、Innovative Systems SA、Optical Publishing Inc.，还有Colorado Medical Physics等。他还是位于BAFS Ludwigshafen的世界最大氮肥生产复合体的生产和分布式控制系统开发方面的顾问。 　　20世纪70年代，Tibbals是英国格拉斯哥和杜伦大学的教师和研究职员，与Edinburgh Regional Computing Centre、the Digital Cartography Unit,以及the Glycoprotein Research Laboratory共同合作。他也任教于英国公开大学和乔丹希尔教育学院，还在北得州大学和土耳其海峡大学进行过访问研究和教学。 　　Tibbals在得克萨斯州的休斯顿大学获得物理和分析化学博士学位，他的化学和数学学士学位是在得克萨斯州的贝勒大学获得的。他是1970年科学研究委员会（SRC）博士后奖金获奖者，这归功于他在莱斯特大学、格拉斯哥大学、杜伦大学所从事硅化学研究以及科学、医学、工程方面的计算应用。他曾是北得州大学化学研究所的访问教员，得州大学达拉斯人类发展学院的副教授，阿林顿得州大学材料科学的客座讲师，UTSW生物医学工程教员。他曾在欧洲、近东、日本、巴西、加拿大和墨西哥居住和旅游，并在那里的大学、研究所和工厂进行工作。 　　Tibbals和G.Louis Hornyak以及其他人一起合著了由CRC出版社出版的纳米科学和纳米技术领域的著作，在分析和物理化学、生物分子纳米科学、自然纳米材料、纳米生物技术、生物仿体和医学纳米技术方面做出了贡献。他们的《纳米技术基础》(Fundamentals of Nanotechnology)一书在2010年被美国图书馆协会评选为优秀著作。
医学纳米技术与纳米医学图书目录
译者序 　　中文版前言 　　前言 　　序 　　致谢 　　关于作者 　　第一部分前景 　　第1章纳米医学：科学依据和社会影响 　　1.1简介 　　1.2医学 　　1.3纳米技术 　　1.4什么是纳米科学及它适用于哪些科学领域？ 　　1.4.1定义和科学基础 　　1.4.2纳米工具：工具、技术和纳米科学的研究方法 　　1.5纳米技术的起源 　　1.6 分子、细胞生物和蛋白质生物学科：有机纳米机器的生物模型 　　1.6.1生物纳米技术 　　1.6.2生物和仿生纳米结构 　　1.6.3功能性生物纳米材料和纳米引擎 　　1.6.4生命描述对纳米科学的需求 　　1.7纳米技术从根本上开创了全新的工程设计方法 　　1.8社会和经济影响 　　1.9纳米技术对医学的影响 　　1.10纳米技术的重大挑战 　　1.11 一些定义和纳米医学的重要领域 　　1.11.1医学纳米技术 　　1.11.1.1先进的医疗仪器 　　1.11.1.2系统生物学和治疗诊断科技 　　1.11.1.3实现分布式的个性化护理 　　1.11.1.4医学材料 　　1.11.1.5用于影像增强的纳米粒子 　　1.11.1.6药物传输 　　1.11.1.7克服药物传输的天然屏障 　　1.11.1.8植入免疫保护系统 　　1.11.1.9先进的修复学 　　1.11.1.10先进的生物传感器及用于治疗的植人物 　　1.11.1.11对疾病传播的防御 　　1.11.1.12医学纳米技术：医学创新的广大平台 　　1.11.2纳米医学 　　1.12 医疗保健危机：纳米技术如何有助于解决问题？ 　　1.12.1 网络世界 　　1.12.2人体机能增强 　　1.12.3环境的影响 　　1.13结束语 　　参考文献 　　第2章历史纵观及技术突破 　　2.1简介 　　2.2纳米医学历史概要 　　2.2.1纳米科学主流发展 　　2.2.2纳米技术发展与医学发展间的相互关系 　　2.3医学的里程碑 　　2.3.1 医学纳米技术的里程碑 　　2.3.2新领域的注意事项 　　2.3.3积极的前景展望 　　参考文献 　　第3章新兴国家和全球纳米医学研究 　　3.1纳米医学的发展 　　3.2纳米医学研究和应用实例 　　3.2.1 书籍 　　3.2.2期刊 　　3.2.3 网站 　　3.2.4国家研究机构和组织 　　3.2.5协会 　　3.2.6论文、专利及产品开发 　　3.3 NIH纳米医学研究方案 　　3.3.1纳米医学研究项目 　　3.3.2 NIH纳米医学发展蓝图 　　3.3.3核蛋白机器研究中心 　　3.4医学纳米科学的实际应用：医学纳米技术和纳米医学 　　参考文献 　　第二部分 医学纳米技术的起源 　　第4章纳米医学：提议和前景 　　4.1简介和概述 　　4.2纳米技术对医学的影响 　　4.2.1从物理学、化学及生物学中纳米医学的自然演变 　　4.2.2创新的计划提议 　　4.2.3纳米技术必然的间接影响 　　4.2.4纳米技术实际操作的影响 　　4.2.5三种趋势的综合影响 　　4.3医学纳米技术和纳米医学体系结构的综述 　　4.4纳米科学：生物化学和细胞生物学之间的桥梁 　　参考文献 　　第5章 医学应用（药物治疗）：纳米粒子用于成像和药物递送 　　5.1简介：纳米技术医学应用的出现 　　5.1.1纳米粒子的应用 　　5.1.2纳米粒子应用的一般规定 　　5.2用于医学成像的纳米粒子 　　5.2.1 X射线断层摄影术的增强 　　5.2.2核磁共振MRl成像的增强 　　5.2.3纳米点和纳米粒子量子共振 　　5.2.4 纳米粒子用于增强红外辐射可见光和紫外光成像 　　5.2.5具有可见和紫外共振的纳米粒子用作细胞探针 　　5.2.6超声和光声成像中纳米粒子的图像增强技术 　　5.3靶向成像和能量递送的纳米粒子 　　5.3.1光热疗法和光动力疗法 　　5.3.2放射和光动力学疗法的结合 　　5.3.3磁性纳米粒子用于癌细胞靶向 　　5.4纳米粒子用于药物递送 　　5.4.1纳米疗法的直接应用 　　5.4.2靶向药物递送 　　5.4.3靶向纳米粒子药物递送的历史记载 　　5.4.4纳米粒子用于药物递送的优势 　　5.4.5纳米毒理学 　　5.4.6纳米药物靶向细胞纳米机械的几个实例 　　5.4.6.1阿司匹林：靶向炎症反应通路 　　5.4.6.2 P一糖蛋白：绕开细胞膜的纳米机械 　　5.4.6.3 紫杉醇：使细胞分裂的纳米机械（微管蛋白）失去功能 　　5.4.7纳米粒子：用于药物递送的材料和制备方法 　　5.4.7.I用作药物递送的纳米粒子的材料及其几何形状 　　5.4.7.2纳米粒子药物递送系统 　　5.4.7.3用作药物递送载体的聚合物和聚合物复合物 　　5.4.8用于药物递送的纳米胶囊 　　5.4.8.i封装方法 　　5.4.8.2新型治疗性纳米粒子和纳米胶囊的设计与应用 　　5.4.8.3蛋白质和多肽类的封装技术和材料 　　5.5纳米粒子用于治疗应用的领域 　　5.5.1传染病 　　…… 　　第6章干预技术：重建干预与外科手术中的纳米技术 　　第7章再生：组织再生中的纳米材料 　　第8章恢复治疗：纳米技术在组织替换和修复中的应用 　　第9章诊断：纳米传感器在诊断和医学监测中的应用 　　第三部分未来的方向和变化 　　第10章命题、否命题及其综合：整合生物分子纳米科学 　　第11章挑战界限：生命和材料，自身和环境 　　第12章社会的可持续性和未来的选择 　　术语表
医学纳米技术与纳米医学序言
译者序 　　　　《医学纳米技术与纳米医学》（Medical Nanotechnology and Nanomedicine）是继我们翻译出版Paras N. Prasad教授的专著《纳米光子学》后呈现给读者的又一部专著，本书将目前高速发展的纳米材料技术在医学领域中的研究及技术应用进行了汇总。 　　纳米量级的微观颗粒一般比生物体内的细胞、红血球小许多，这就为生物学、医学及生物医学工程的研究者提供了一个新的研究途径，即利用纳米微粒进行细胞分离、细胞染色，利用纳米微粒制成特殊药物或新型抗体进行局部定向治疗等。纳米技术对医学发展具有重要的推动作用，同时，疾病的诊断、预防和治疗也期望从纳米技术获得更先进的药物传输系统和早期检测与诊疗手段，如早期诊断和预警，代谢产物中的生物标志物的发现，微量、痕迹量或瞬间样品量的检测技术，适于大量或批量的实用检测技术平台，载体的效率和容量，靶向、缓释、可控的药物载体，药靶确证和药物筛选，甚至是突变或个体化差异的检测和诊治等。 　　纳米技术和纳米医学相互发展利用DNA分子的自组装特性，可以获得新型的纳米结构材料，研究发展基因治疗中安全有效的基因运载系统；而利用纳米技术可以发展新型医学传感器；发展新型活细胞检测技术。纳米技术对再生医学的发展也具有重要影响和推动作用，为模仿和构建天然组织里不同种类的细胞外基质提供了全新的视角和方法；纳米技术将有助于探索和确定成体干细胞中的信号系统，以激发成体干细胞中巨大的自我修复潜能；另外，纳米技术在医学科学中的应用也已开展，如单分子、单细胞体内成像应用、单一癌症细胞检测、药物释放直观技术等。这些研究将纳米技术融入医学，同时也按医学需求研究纳米材料和技术，即相辅相成又交叉融合，相信通过本书的介绍会给大家展现新技术新思想，并有所启示。 　　纳米医学的研究目前处于初始阶段，但却有广阔的应用前景。正如Paras N. Prasad所说“纳米光子学是一门在世界范围内，激励众多科学和工程人员想象和创造力的一门新型学科领域。该学科必将在全球关注的许多重大议题领域内，诸如能源、卫生保健、环境保护和全球安全，发挥其独特的作用……”。 　　在我们从事生物医学光学科学技术研究的同时，我们先后翻译出版了《激光与生物组织的相互作用——原理及应用》（西安交通大学出版社, 1999）、《医学工作者的因特网》（西安交通大学出版社，2000）、《分子光子学——原理及应用》（科学出版社, 2004）、《激光与生物组织的相互作用原理及应用（第三版）》（科学出版社, 2005）、《纳米光子学》（西安交通大学出版社, 2010）共5部译著，并编著出版了《生物医学光子学新技术及应用》（科学出版社, 2008）。从纳米光子学的角度来讲本书的翻译是继上述几本书之后又一本有助于我国生物医学工程科学发展的专著。本书翻译完稿也受到国内同行的鼓励，他们都在生物医学光学领域取得许多研究成果，如华中科技大学骆清铭教授团队、福建师范大学谢树森教授团队、天津大学徐可欣及高峰教授团队、华南师范大学邢达教授团队、电子科技大学尧德中教授团队、清华大学马辉教授团队、浙江大学丁志华教授团队等。我们感谢国家自然科学基金委员会基金项目的资助，感谢中国留学基金委与德意志学术交流中心CSC?DAAD联合资助两项重点实验室项目（PPP）：2006年中德合作科研项目基因转染新方法研究——激光照射金纳米颗粒诱导细胞的选择性吸收；2011年中德合作科研项目跳动心脏的四维高分辨率快速成像等。感谢德意志学术交流中心（Deutscher Akadimischer Austausdinst，DAAD）长期为我们提供书籍资料和其他支持。 　　借此还要感谢生物医学光子学教育部网上合作研究中心西安交通大学分部的全体成员，他们的辛勤努力使得本课题组的研究方向不断扩展，研究水平也有了进一步的提高。同时我们所承担的课程“生物医学光子学”也获得陕西省的精品课程的称号。 　　本书的初始翻译由2011年秋季入学并选修“生物医学光子学”课程的26位硕士和博士生完成。课题组的在读研究生刘成波、宋璟波、郑诗强、吴洁、陈博、梅曦、王思琪、杨洋、钱康、白桐、宋敏敏等参加了本书的翻译，最后由课题组的博士后王晶，以及董艳花、隆弢、姚翠萍、武亚艳、梅建生等老师完成了翻译定稿和校对工作。 　　许皓、王斯佳、梁晓轩、梁佳明、王波等博士生在国外学习等未能直接参与翻译出版，但对课题组的研究也做出了贡献。还要感谢生命学院的刘健康和赵军武教授等老师对我们工作的长期支持和鼓励。 　　西安交通大学出版社的赵丽萍和鲍媛老师对该书中文翻译版的面世给予了极大的配合和支持，在此表示感谢。 　　特别要感谢得克萨斯大学阿灵顿分校（The University of Texas at Arlington）的本书作者Harry F. Tibbals博士给中文翻译版的书撰写了序言和提供了原书中使用的照片。 　　本书是我们翻译的有关医学纳米技术的又一本专著，希望该书的翻译出版会对我国生物医学纳米光子学领域的发展有所帮助。由于能力所限，翻译中的不妥之处，恳请读者批评指正。 　　　　　　张镇西 　　于西安交通大学生命科学与技术学院 　　生物医学分析技术与仪器研究所 　　日 　　　　前 言 　　　　《医学纳米技术与纳米医学》为具有医学背景或者对医学感兴趣的人提供纳米科学和纳米技术的概论。它是一本综述和指南，通过书中的参考文献和关键词，读者可以进一步追踪处于快速发展中的纳米医学和纳米技术领域。本书面向非专业人士，如非医学专家及非专业技术医护人员。 　　目前已有的关于纳米技术的文献作品和媒体资源在纳米技术对未来医学的影响上各抒己见。本书对纳米技术在医学应用中各方提出的不同甚至冲突的概念进行了概述，同时总结了一些近期的研究进展，进一步阐明了纳米技术在医学中应用的成就和可能性。 　　就像一般的纳米技术一样，纳米医学的通俗读本中包含各种各样的观点，从对未来和理论上的想象到认为只是现存技术在有限尺度上的直接应用。但是纳米医学和医学纳米技术正行走在一个有趣且有前途的发展方向上。“纳米医学”和“医学纳米技术”这两个术语自从被美国国立卫生研究院（NIH）和世界其他顶级医疗机构纳入重点规划项目之后，就已经正式确立。顶级的制药和医学设备公司已经建立了自己专门的纳米医学研究部门，同时众多新兴企业以及它们身后的投资集团也关注着医学纳米技术方面的投资。 　　在一个充满纳米技术新闻的环境里，一般读者(包括不了解纳米技术的医学专家)可以从纳米医学的导论开始，也可以从展开的基础内容开始，两者都是可行的。详尽的、面面俱到的涵盖纳米技术在生物医学领域中的应用，不仅超出了导论的范围，而且对于实际的医学实践没有助益。本书力求给那些对纳米医学感兴趣、好奇或困惑的人提供一个实际应用指导，也试图面向非专业人士、病人、执业医师以及希望清晰了解快速发展的纳米技术革命对自身工作领域影响的专家。医学专家习惯于适应技术和实践的快速甚至变革性进步。计划、投资以及持续的医学教育就是为了应对不断发展的目标。尽管对新观点持有怀疑和保守态度，但医学专家还是力求去评价突破性进展的可能性。 　　　　内容及目标读者 　　本书面向所有关注自身健康和未来健康措施的公众；病人及一些想为自身医护做出明智决定的潜在患者；医学专家，包括医生、心理学家、外科大夫、专科医生、护士、助理、专职医护，以及医学和临床技术专家；医疗保健组织，如医院、诊所及研究机构的管理者和计划者；医疗型企业管理者、投资者和规划人员；政府和社会服务的领导；记者以及关心医疗保健政策和医学科学进步的普通大众。 　　本书的写作目的是为日程忙碌的人群提供通俗易懂的资源。本书为读者提供一个对纳米医学现状的感性认识并为计划和决策提供一个信息平台。它的文体风格自由，简洁而实例充实并且提供案例概要。在内容叙述中使用了图解说明以避免枯燥并增强对概念的理解。重要的科学家和他们的工作已被简要描述。在纳米技术展望的系列书籍中，本书针对医学方面的纳米技术，对其当前的、未来的以及它的基础开发前景，提供了易于识读的展望。 　　　　材料组织 　　本书内容的组织与先前的系列同步——分为三个部分：历史的展望、当前状态，以及未来前景。第一部分提供了一个历史背景和介绍（包括纳米医学及其相关术语的定义）以及对当前发展趋势和研究热点进行了纵览。第二部分考查了目前纳米技术的状态以及它是如何应用在医学及与之相关的生物医学科学中，综述中包括了主要的发端、顶级实验室以及创始者。同时对政府部门、学术机构以及私人研究所中取得的纳米医学的进展进行了概述。第三部分着重讲述一些项目的未来发展方向以及能力、它们的拥护者和反对者，以及我们在应用纳米技术过程中和医学护理上要面对的选择。最后一部分对持续性和公正性问题进行了简短讨论和总结。 　　该书是纳米技术展望系列的一部分，该系列主要介绍纳米科学和纳米技术对社会生活的影响。本书既可以单独作为参考和指导书，也可以作为系列丛书中的一部分。虽然从非专业的层面对技术问题进行了呈现和讨论，但此书的重点还是在于这个已经存在并且迅速发展壮大领域对社会的影响。 　　　　总结 　　本书关注纳米技术在医学中应用及影响，在纳米科学对健康医疗产生的影响方面为非专业人士提供了广识性综述。不同于一份泛泛的纳米医学详细报告，它提供了强化的认识，从而为制定决策和规划提供依据。本书意图为纳米科学的发展和前景提供一个评判的、中立的实际评价。它补充了纳米技术展望系列中探讨的纳米技术的社会影响，该系列提供了多主题的纳米技术综合视角。 　　　　序 　　　　专业的医学就好比科学中的艺术一样，对生命的关爱、尊重和生活的幸福是誓守的原则。由此作为一个非专业医学人员，我怀着谦卑的心态自作主张地呈现了新技术在医学领域中的应用。作为内科医生和外科医生的工具制造者，我已经成功地将新技术应用在了医学看护和研究之中，开发了医学计算机、电化学和成像仪器，以及提高和扩展了训练行业者感知和能力的设备。所以在这本小书中，我为内科医生及大众简单介绍了医学纳米技术，这其中包括了最新的观测、操控和人体与环境的转化技术。 　　本书对纳米科学和纳米技术的医学应用作了介绍，主要面向医生和病人、医护人员和非专业人员，以及所有需要对自身健康保健做决定或者只是感兴趣的人员。文章的摘要试图做更加广泛的介绍而不是细节性或专业性的论述。而参考文献和资料来源则是提供给那些想要进一步深入了解此技术、设备和实践应用的人员的。本书对纳米科技在医学、保健管理和药物递送中可能的影响进行了广泛的介绍。同时此书也对纳米技术的历史背景、目前的整体状况、纳米技术潜在的前景和其对医疗与健康的影响进行了广泛而又常识性的概述。 　　第一到第三部分介绍了历史发展背景，描述和预测了纳米科学在医学上的应用状态和影响。从历史的角度（第一部分）来看，我们发现医学和生物医学学科是推进当前纳米科学快速发展的动力。医学和纳米科学是天生的搭配，这是因为生命基础在于大分子体系的空间尺度。伴随着许多新项目和新创造逐渐显现出新型纳米技术在医学方面的有效应用，这已成为世界共识。第二部分，我们纵览了这些应用，从最简单的纳米材料发展到医学成像和治疗再到复杂的使纳米技术变为可能的医学系统。第三部分，我们讨论了一些未来可以明显地完全整合入医学的纳米技术发展方向，以及一些在生物分子水平改变和监测我们机体方面研究能力增强的启示。 　　纳米科学和纳米技术正在呈指数级发展。很多纳米技术的应用还没有被发现。这个简短的导论希望提供进一步深入研究的机会，以获得新的可行性和治愈方法。}