奇妙的納米世界6章10章

第六章神奇納米不神秘自己制作納米技術(shù)產(chǎn)品：點(diǎn)燃蠟燭，熏玻璃成黑膜，可以看日食。古人的智慧：1000年前，蠟燭煙霧制成炭黑的原料以及用于著色的染料。古銅鏡—“水銀滲”工藝—納米氧化錫顆粒奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!奏響生命的旋律人體內(nèi)的“納米技術(shù)產(chǎn)品”：例1：DNA（雙螺旋結(jié)構(gòu)的“納米鏈”）：四種堿基“腺嘌呤”、“鳥嘌呤”、“胞嘧啶”、“胸腺嘧啶”按不同的方式排列就構(gòu)成不同遺傳信息。例2：骨骼：無機(jī)物羥基磷灰石（由20—40納米、厚1-3納米的針狀結(jié)晶組成）、有機(jī)物纖維性蛋白骨膠原組成。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!出淤泥而不然荷葉自清潔效應(yīng)原理：荷葉表面有復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)，表面形成一層急薄的空氣層?；覊m、水珠的尺寸遠(yuǎn)大于這種結(jié)構(gòu)，水在自身表面張力作用下形成水珠，從葉面上滾落的過程把灰塵粘落，形成“自清潔”現(xiàn)象。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!海龜遠(yuǎn)航海龜環(huán)大西洋巡游：海龜頭部有磁性納米微粒，準(zhǔn)確無誤完成幾萬公里的行程。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!“白毛浮綠水”為什么鵝在水中戲耍而身上的毛卻并不會(huì)濕呢？鵝毛排列非常整齊，且毛與毛之間的間隙小到了納米尺寸，水珠無法穿透。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!影片仿生前沿影片探索生命的奧秘奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!仿生科學(xué)技術(shù)定義：根據(jù)各種生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和奇特的功能啟發(fā)人類創(chuàng)造新的產(chǎn)品，推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步，形成的一門新的學(xué)問。三個(gè)階段：形態(tài)仿生、結(jié)構(gòu)仿生、智能仿生奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!目前的仿生學(xué)主要集中在：生物的動(dòng)作行為和生物體宏觀結(jié)構(gòu)的模仿，很少涉及到生物體本身的效應(yīng)、機(jī)理和生物組織。主要原因是：傳統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段不能滿足對(duì)生物體的精細(xì)模仿要求，仿生學(xué)還停留在宏觀和表面的層次上。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!小壁虎大神功壁虎爬墻“神功”原理：黏著力是由壁虎腳底大量的細(xì)毛與物體表面分子之間產(chǎn)生的范德華力累加而成的。范德華力是中性分子在彼此距離非常近時(shí)，產(chǎn)生的一種微弱的電磁引力。壁虎腳趾生有約兩百萬根細(xì)小的剛毛，剛毛直徑約5微米，長(zhǎng)度30-130微米，每根剛毛的頂端有約100—1000個(gè)更細(xì)小的絨毛，大約200納米，絨毛與物體表面分子間的距離非常近，產(chǎn)生范德華力。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!螞蟻的“GPS”定位功夫

GPS即全球定位系統(tǒng)（GlobalPositiongSystem）,美國(guó)于1994年全面建成的。具有在海陸空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!各種定位方式中國(guó)指南針和羅盤—最古老的定位器磁性超微粒子和地球磁場(chǎng)來導(dǎo)航—大海龜環(huán)大西洋巡游超聲波發(fā)生器和接受超聲波定位和導(dǎo)航---蝙蝠微偏振器定位---螞蟻奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!納米技術(shù)制造微型光偏振定位導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)代納米技術(shù)，制備金屬納米線陣列。一平方厘米可以有幾十個(gè)G的金屬納米線，整齊排列，制成納米光偏原地器，可以按照光偏導(dǎo)航。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!影片光的偏振現(xiàn)象影片壁虎影片北斗導(dǎo)航奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!戈登.摩爾與摩爾定律英特爾公司的創(chuàng)始人之一，羅伯特.諾伊斯發(fā)明了集成電路。英特爾公司的另外一個(gè)創(chuàng)始人---戈登.摩爾，1965年提出了摩爾定律：每18個(gè)月，計(jì)算機(jī)芯片集成的晶體管數(shù)量將會(huì)在原有的基礎(chǔ)上翻一番。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!摩爾定律遇難題按照摩爾定律的發(fā)展趨勢(shì)，在2010年左右，微電子器件的尺寸和集成電路的線寬都將小于100納米，達(dá)到微米加工技術(shù)的極限。1995年的一次國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上，摩爾本人對(duì)摩爾定律是否繼續(xù)靈驗(yàn)提出懷疑。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!山重水復(fù)疑無路對(duì)集成電路最小線寬的要求達(dá)到100納米之時(shí)，現(xiàn)有的光刻技術(shù)就無能為力了。摩爾定律到了山重水復(fù)疑無路的境地。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!超紫外加工技術(shù)光刻技術(shù)的加工精度與使用的光源有關(guān)系，光的波長(zhǎng)越短，加工精度就越高。深紫外光的波長(zhǎng)為240納米，加工極限是100納米。超紫外光波長(zhǎng)更短，光刻的最小線寬達(dá)到70納米左右。缺點(diǎn)：需要在真空條件下進(jìn)行，增加了成本。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡碳材料的應(yīng)用DNA生物計(jì)算機(jī)光子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!第九章長(zhǎng)生不老夢(mèng)重溫不老夢(mèng)對(duì)酒當(dāng)歌，人生幾何。譬如朝露，去日苦多。古往今來，帝王夢(mèng)想長(zhǎng)生不老。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!能否長(zhǎng)生？衰老不可抗拒，生命是有限的；美國(guó)麻省理工學(xué)院的德雷克斯勒，認(rèn)為可以制造“細(xì)胞修復(fù)機(jī)”，糾正DNA的錯(cuò)誤，衰老可以停止。納米技術(shù)給長(zhǎng)生以很大的希望。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!能進(jìn)入細(xì)胞的微型機(jī)械--分子馬達(dá)康奈爾大學(xué)科學(xué)家Montemagno，制作出體積只有紅細(xì)胞1/5大小的生物分子馬達(dá)。分子馬達(dá)關(guān)鍵部分是附在軸上的一種來自大腸桿菌的蛋白質(zhì)和推進(jìn)器。所需能量來自ATP（三磷酸腺苷）。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!納米制造模式----病毒大部分病毒是納米級(jí)的，構(gòu)造：由遺傳信息和包裹在外面的蛋白質(zhì)外殼組成。DNA病毒，RNA病毒；寄生在生物活細(xì)胞內(nèi)，“強(qiáng)行征用”細(xì)胞內(nèi)的各種生物體材料。納米機(jī)器人奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!人類的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，兩條核苷酸聚合而成的“納米鏈”構(gòu)成。堿基對(duì)的順序，決定了人的各種遺傳信息?；虬l(fā)生意外變化，就可能導(dǎo)致某些疾病的發(fā)生，如癌癥、心臟病等等。利用“納米機(jī)器人”修復(fù)基因，避免疾病的發(fā)生。DNA的頂端以單條基因鏈結(jié)束，叫做端粒。端粒是控制衰老的關(guān)鍵。一個(gè)細(xì)胞分裂一次，端粒就減少100對(duì)堿基對(duì)的長(zhǎng)度，一旦端粒的堿基對(duì)長(zhǎng)度減少到3000-5000對(duì)長(zhǎng)時(shí)，細(xì)胞進(jìn)入衰老期，然后死亡。認(rèn)為增加端粒長(zhǎng)度，改變自然衰老。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!第十章應(yīng)用醫(yī)療克頑癥1.納米機(jī)器人的醫(yī)療應(yīng)用納米機(jī)器人的作用

1）.細(xì)胞與基因的修復(fù)

2）.清理體內(nèi)垃圾

3）.養(yǎng)護(hù)血管奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!2.納米藥物納米藥物的應(yīng)用

藥物中的納米粒子可以分成兩類：納米載體和納米藥物。納米載體：溶解或分散有藥物的各種納米粒，如納米脂質(zhì)體、聚合物納米囊、納米球、聚合物膠束等。

納米藥物：直接將原料藥物加工成的納米粒。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!納米藥物的優(yōu)點(diǎn)1.改善難溶性藥物的口服吸收；2.靶向和定位釋藥納米粒；

增加藥物的靶向性，是抗腫瘤藥物、抗寄生蟲藥物的載體3.生物大分子載體；奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!納米技術(shù)應(yīng)用于中藥中藥是世界歷史曾經(jīng)有的四個(gè)傳統(tǒng)醫(yī)藥體系（埃及、印度、羅馬、中國(guó)）之一，其他三個(gè)都消亡了，只有中醫(yī)藥體系保存至今；日本和韓國(guó)對(duì)中醫(yī)藥的研究力度很大，中國(guó)是中藥生產(chǎn)大國(guó)，但不是生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，主要是技術(shù)落后，所以需運(yùn)用先進(jìn)的納米技術(shù)發(fā)展中藥。中藥傳統(tǒng)是煎煮方法，難以入口，中藥制劑的改良只提取了中藥成分的10%--30%，藥效大受影響。納米技術(shù)可以充分提取中藥中的有效成分，既節(jié)省中藥原材料，又可使藥物吸收加快，增加療效。中藥加工成納米級(jí)微粒子，針對(duì)性直達(dá)病灶；降低毒副作用。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!蜜蜂的“記憶”蜜蜂采蜜不會(huì)迷失方向：

其腹部有磁性納米粒子，磁盤納米粒子有“羅盤”作用。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!“橫行霸道”螃蟹為什么橫著走？螃蟹對(duì)觸角里有幾顆磁性納米微粒，億萬年前，螃蟹的祖先前進(jìn)后退，后來由于地球磁場(chǎng)發(fā)生了多次劇烈倒轉(zhuǎn)，螃蟹的“指南針”發(fā)生錯(cuò)亂，失去了正確指示方向的功能，開始橫行。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!環(huán)繞四處皆納米像云、霧、煙、塵等在空氣中分散了納米粒子而形成了氣溶膠像牛奶、肥皂泡沫、泥漿等在水中分散了納米顆粒，屬液溶膠像珍珠、彩色塑料、某些合金等在某固體里分散了納米顆粒，屬于固溶膠奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!第七章仿生納米顯神通仿生技術(shù)的發(fā)展:在地球上，至少200萬種生物，共同點(diǎn)是：具備了與生長(zhǎng)環(huán)境相適應(yīng)的組織、器官和結(jié)構(gòu)。支持了人類的發(fā)展，為人類知識(shí)和技術(shù)的創(chuàng)新提供了豐富的源泉和無限的想象空間。

奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!形態(tài)仿生：如中國(guó)功夫--模仿動(dòng)物的動(dòng)作—五禽功、猴拳、青蛙功、螳螂拳等；從鳥類飛翔---設(shè)計(jì)了飛機(jī)和各種飛行物。結(jié)構(gòu)仿生：如仿荷葉的自清潔功能智能仿生：對(duì)生物的功能研究奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!仿生微納米系統(tǒng)微納米技術(shù)的加工能力和器件尺寸與生物細(xì)胞、組織結(jié)構(gòu)相當(dāng)，十分適合作為微型仿生系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段。仿生學(xué)與微納米技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生一個(gè)新的研究方向---仿生微納米系統(tǒng)奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!會(huì)爬墻的“壁虎”機(jī)器人仿造：利用微米加工技術(shù)，制造機(jī)器人的腳趾。利用物理和化學(xué)方法制造納米線排列而成一種新型納米結(jié)構(gòu)絨毛。兩種方法：蠟表面壓出納米孔，形成模具加工納米絨毛；用鋁和有機(jī)聚合物自組納米孔薄膜作主模板加工納米絨毛。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!微型機(jī)器人的目標(biāo)跟蹤能力：粘附在目標(biāo)衛(wèi)星上優(yōu)勢(shì)是：能夠在任意形貌的未知材料表面進(jìn)行黏附和爬行。鐵磁吸附—鐵磁材料；靜電吸附—導(dǎo)電特性材料；化學(xué)黏附—膠揮發(fā)、固化；范德華力與材料無關(guān)，在真空下更為有效，最適合空間微機(jī)器人的黏附爬行機(jī)構(gòu)。軍事偵察、搶險(xiǎn)救災(zāi)、高樓清洗、特殊的靴子和手套奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!GPS構(gòu)成：主要有三部分：空間部分：24顆高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。地面監(jiān)控部分：包括四個(gè)監(jiān)控站、一個(gè)上行注入站、一個(gè)主控站。用戶接收機(jī)：使用用戶擁有。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!光偏振定位導(dǎo)航系統(tǒng)光偏振現(xiàn)象：一束光通過偏振器，根據(jù)入射光和光柵之間的夾角不同，光強(qiáng)發(fā)生有規(guī)律的變化?？从捌馄窀鶕?jù)偏振光強(qiáng)的變化，判斷偏振光的方向。螞蟻身上的偏振器就起到了定位導(dǎo)航的作用。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!GPS受制于人，獨(dú)立發(fā)展是出路全世界GPS定位全部掌握在美國(guó)人手中。戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，美國(guó)關(guān)閉一部分GPS系統(tǒng)，美國(guó)人自己可以用，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；而其他國(guó)家不能用，處于挨打的地位。明顯的事例：伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)。歐盟、其他國(guó)家（包括中國(guó)）共建的“伽利略全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”。中國(guó)的“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!第八章柳暗花明又一村摩爾定律的魔力計(jì)算機(jī)也許是世界上貶值最快的商品之一；新機(jī)型的推出意味著舊機(jī)型的淘汰；新型號(hào)的計(jì)算機(jī)價(jià)格昂貴，舊型號(hào)的計(jì)算機(jī)卻快速貶值。原因：受摩爾定律所左右。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!舉具體數(shù)字來說明：1965年，世界上最復(fù)雜的芯片可以集成64個(gè)晶體管；1969年，4004芯片發(fā)展到2300個(gè)晶體管；1982年，286電腦發(fā)展到10萬個(gè)晶體管；1993年，奔騰增長(zhǎng)到300萬個(gè)晶體管；1999年，奔騰Ⅲ芯片，在面積為217平方毫米的芯片內(nèi)有晶體管2800萬個(gè)，制程精度為0.18微米（180納米），主頻速度達(dá)到1吉赫茲；2001年，奔騰4，面積降低到116平方毫米，芯片內(nèi)含晶體管卻超過4200萬個(gè)，制程精度達(dá)到0.13微米（130納米），主頻速度達(dá)到1.7吉赫茲；奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!光刻術(shù)制造微芯片電路在常規(guī)尺度上設(shè)計(jì)出所需要的電路圖案；然后，把電路圖像制備成一個(gè)透明的圖像，我們把它叫做“掩膜”。把一束光照過這個(gè)透明圖像，光線穿過一系列透鏡，使圖像變小之后照到涂有光刻膠的硅芯片上，使之像照片一樣曝光。用化學(xué)物質(zhì)腐蝕掉硅芯片上曝過光的部件。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!破解難題見曙光摩爾定律遇到的問題其實(shí)就是微米加工技術(shù)的問題。納米技術(shù)可以解決問題。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!X射線加工技術(shù)X射線的刻蝕精度可以達(dá)到50納米左右；如果采用電子束，有可能達(dá)到10納米左右的刻蝕精度。缺點(diǎn)：刻蝕速度慢，刻蝕一塊晶片約需要一天的時(shí)間。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!影片納米技術(shù)將使電腦自動(dòng)組裝影片數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)將由專門的探針來完成影片宇航與DNA計(jì)算機(jī)奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!人壽命在提高新石器時(shí)代，人的平均壽命為20歲；20世紀(jì)90年代，我國(guó)人均壽命提高到70歲以上。如果攻克危害人類的主要疾病，如癌癥、心臟病、艾滋病、糖尿病等之后，人類的平均壽命還會(huì)增長(zhǎng)15年。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!人的組成世界上有100多種元素；人體由60多種元素構(gòu)成，其中碳、氫、氧、氮、鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂等11種元素占人體質(zhì)量的99.95%。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!看不見的手莫雷認(rèn)為，用微型機(jī)器來操縱原子和分子永遠(yuǎn)不可能達(dá)到創(chuàng)造目的，這是因?yàn)橛腥N困難難以解決?；瘜W(xué)原理問題胖手指問題粘手指問題奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!納米制造模式----細(xì)胞人的細(xì)胞是一個(gè)“納米加工廠”。線粒體是細(xì)胞的“發(fā)電站”；細(xì)胞核使細(xì)胞有生長(zhǎng)、分裂的能力。奇妙的納米世界6章10章共54頁，您現(xiàn)在瀏覽的是