纳米技术的应用有哪些（纳米技术的介绍）

纳米技术有哪些应用(纳米技术介绍)

很难想象没有纳米技术的未来。在原子和分子水平上操纵物质为化学、生物学和医学的重大突破铺平了道路。然而，纳米技术的应用远比我们想象的更加广泛和多样化。

10电影制作

上世纪80年代，扫描隧道显微镜(STM)还没有发明，纳米技术领域可能还停留在科幻小说里。具有原子精度的STM使物理学家能够以传统显微镜无法做到的方式研究物质的结构。

IBM研究人员通过在铜片表面移动独立原子，制作了世界上最小的动画电影《一个男孩和他的原子》，展现了STM的惊人潜力。

这部90秒的电影描绘了一个由一氧化碳分子组成的男孩在打球、跳舞和玩蹦床。这部动画有202帧，只占空之间一根人类头发的1/1000。为了拍摄这部电影，研究人员利用了STM的一种特殊功能:由一个原子组成的带电且极其锋利的针尖。针可以感应到碳分子在动画表面(即铜片)的精确位置。因此，它可以用于创建分子图像并将其移动到下一个位置。

9石油开采

过去十年，全球石油勘探支出翻了一番。然而，石油开采的效率仍然是一个大问题。当石油公司关闭油井时，通常只有不到一半的石油被开采出来。其余的藏在岩石里，开采成本太高。幸运的是，由于纳米技术，中国科学家找到了解决办法。

该方案旨在改进现有的钻井技术。最初的技术需要将水注入石油所在岩石的孔隙中。拿起有油的地方，用力把它挤出来。然而，这种方法显示出一些局限性，容易到达该位置的石油已经被提取出来。到那时，油井里出来的将是水而不是油。

为了防止这种情况发生，中国研究人员彭和提出了一种注入含有纳米粒子的水的方法，其中纳米粒子可以插入岩石的孔隙之间。这种方法的目的是使水以更窄的路径进入含油孔隙，并将其挤出。在中国进行的实地研究非常成功，这种方法证明了非常有效(50%)的黑金开采。

8高分辨率显示屏

电脑屏幕上的图像是由称为像素的小点呈现的。不管它的大小和形状如何，屏幕的像素数量仍然是图像质量的决定性因素。然而，对于传统显示器来说，像素越多，屏幕越大——这是一个明显的限制。

当公司忙于销售巨大的屏幕时，牛津大学的科学家们发明了一种制备像素的方法，像素的大小只有几百纳米。这种方法利用了一种称为GST的相变材料(一种在热管理产品中发现的材料)。在实验过程中，科学家们将7纳米厚的GST层夹在两个透明电极之间。每层(只有300*300 nm)作为一个像素，可以通过电开关来控制。利用电流，科学家可以产生高质量和高对比度的图像。

这种纳米像素将用于各种目的，这对于常规像素来说是不切实际的。比如它微小的体积和厚度，让它成为一个不错的选择，比如智能眼镜、曲面屏幕、合成视网膜。纳米像素显示的另一个优势是功耗低。与当前显示器不断刷新所有像素以形成图像不同，GST显示器只刷新那些有变化的部分，从而降低能耗。

7变色涂料

加州大学的科学家在进行金纳米粒子的串线实验时，发现了一个令人惊讶的现象。他们注意到，当粒子被拉伸或收缩时，黄金的颜色会发生变化。根据科学家的描述，它从美丽而明亮的蓝色变成了紫色，然后又变成了红色。这一发现激励科学家使用金纳米粒子来制造传感器。当对它们施加压力时，颜色会发生变化。

为了制造这样的传感器，必须将金纳米颗粒添加到柔性聚合物薄膜中。当薄膜受压时，薄膜被拉伸以分离纳米颗粒，从而改变颜色。轻按时，传感器显示紫色；而当压力高时，传感器显示红色。科学家们注意到，这种有趣的特征不仅出现在金颗粒上，也出现在银颗粒上，当它们被拉伸并变成黄色时，颜色会发生变化。

这种传感器可用于各种目的。比如可以放在家具(沙发或者床)里，评价坐着或者睡觉的姿势。虽然这个传感器是黄金做的，但是足够小，成本不是问题。

6手机充电

无论是iPhone、三星还是其他任何手机，每一部手机出厂都有两个臭名昭著的缺点:续航和充电时间。虽然第一个仍然是一个常见的问题，但以色列拉马特甘的科学家们已经解决了第二个问题，他们制作了一种充电只需30秒的电池。

这一突破得益于一个与阿尔茨海默病相关的项目，该项目由特拉维夫大学的研究人员进行。研究人员发现，缩短大脑神经元并导致疾病的肽分子具有高电容(即保护电荷的能力)。这一发现帮助了StoreDot，一家专注于纳米技术的公司。在研究人员的帮助下，StoreDot开发了纳米点——利用肽的特性来提高智能手机电池的寿命。该公司在微软ThinkNext活动中展示了这种电池的原型。使用三星Galaxy S3手机，该电池在不到1分钟的时间内充满电。

5药物输送

疾病(如癌症)的治疗非常昂贵，在某些情况下时间是不允许的。幸运的是，世界上有几家医疗公司正在开发廉价有效的疾病治疗方法。Immusoft旨在彻底改变药物输送到我们身体的方式。

与在药物和治疗上花费数十亿美元不同，Immusoft认为我们的身体可以被设计成自己生产药物。在免疫系统的帮助下，可以改变患者的细胞，以获得新的遗传信息，并将其作为自己的药物。遗传信息可以通过纳米胶囊注入体内。

这种新方法还没有经过临床试验。然而，Immusoft和其他机构在老鼠身上取得了成功。一旦被证明对人类有效，这种方法将大大降低心血管疾病和其他疾病的治疗成本。

4分子通讯

电磁波，全球电信业的灵魂，在某些情况下会完全没用。想象一下，一个电磁脉冲可以渲染一颗通信卫星，依赖它的每一项技术都无法使用。我们非常熟悉的末日电影中的可怕场景。此外，来自英国华威大学和加拿大约克大学的研究人员对这个问题思考了多年，最终想出了一个出人意料的解决方案。

研究人员观察了一些动物，尤其是昆虫，如何利用信息素进行远距离交流。在收集数据后，他们能够开发一种通信方法，其中信息以汽化乙醇分子的形式进行编码。研究人员成功演示了这种新技术，使用摩擦乙醇作为信号化学剂，“O Canada”是第一个信息内容。

这种方法需要两台设备，一台用于编码和发送信息的发射机，一台用于解码和显示的接收机。这种方法使用Arduino Uno(开源微控制器)和LCD显示器以及按钮来输入要发送的文本信息。然后控制器将输入的文本转换成二进制序列，由含有乙醇的电子喷雾器读取。一旦读取了二进制信息，喷雾器就将其转换成喷雾控制组，其中“1”表示喷雾，“0”表示不喷雾。然后带有化学传感器和微控制器的接收器检测空气体中的乙醇。接收器读取二进制数据并将其转换为文本，然后显示在屏幕上。

研究人员能够在几英尺的空地上发送和接收“奥卡纳达”信息。所以一些科学家对这种方法表示有信心。他们认为电磁波在地下隧道或管道中变得无用，这种方法可能会有帮助。

3计算机存储

在过去的几十年里，计算机的处理能力和存储容量翻了一番。这一现象在大约50年前被詹姆斯·马龙准确预测，后来被称为摩尔定律。然而，包括物理学家MichioKaku在内的许多科学家都认为摩尔定律正在失效。这是因为计算机电源跟不上现有的指数级增长的制造技术。

虽然Kaku强调处理能力，但同样的概念也适用于存储容量。幸运的是，这不是结局。墨尔本皇家理工大学的研究人员正在探索替代方案。由SharathSriram博士领导的团队开发了模拟人脑存储信息方式的存储设备。研究人员迈出了第一步，制作了一种纳米薄膜来保护开关状态下的电荷。这种薄膜比人类的头发还要细一万倍，有望发展成为记忆装置，复制大脑神经网络。

2纳米艺术

纳米技术的潜在发展赢得了科学界的高度赞扬。然而，纳米技术的突破不再局限于医学、生物学和工程学。纳米艺术是一个新的领域，它让我们以一种全新的视角来看待这个小小的世界。

顾名思义，纳米艺术是艺术和纳米科学的结合，已经被少数科学家和艺术家所实践。密歇根大学的机械工程师约翰·哈特就是其中之一，他为奥巴马总统画了一幅纳米肖像。这幅肖像被命名为Nanobama (Nano+ obama奥巴马)，以纪念奥巴马在2008年总统大选中获胜。Nanobama每边只有半毫米，完全由150个纳米管雕刻而成。为了画这幅肖像，他先画了一条直线，标出“希望”的海报。然后，他在涂有纳米粒子的玻璃板上打印出图案，纳米管需要在这里生长。使用高温炉，花了一些时间完成这幅肖像。

1打破记录

人类一直在努力变得更强、更快、更高。但是，说到最小的，纳米技术就登场了。用纳米技术做的最小的一本是一本叫Teeny Ted From Turnip的书，是目前世界上最小的印刷书。这本书是由加拿大温哥华西蒙弗雷泽大学纳米成像实验室制作的。这本书只有70微米乘70微米，由30页晶体硅雕刻而成。

这本书的作者是Malcolm DouglasChaplin，讲述了小Ted和他的萝卜赢得年度乡村比赛的故事。但是买一本需要你有一个厚厚的钱包——每本书要15000美元。还需要用电子显微镜读取，也增加了成本。