纳米生物效应与安全性研究展望

当物质达到纳米尺度时,会具有一些特殊的物理化学性质,如量子尺寸效应、表面效应以及宏观量子隧道效应等.即使化学组成相同,纳米物质的生物学效应也可能不同于微米尺寸以上的常规物质.因此,根据常规宏观物质研究所得到的生物学效应与安全性评价结果,可能并不适用于纳米物质.自2003年Science发表文章关注纳米生物效应与毒理学效应之后,各国政府先后启动了对纳米生物效应的研究,并且支持力度不断增加.我国是世界上较早开展纳米生物效应与安全性研究的国家之一,研究工作在国际上产生了重要影响.国家纳米科学中心与中国科学院高能物理研究所共同建立的"中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室",作为我国第一个也是国际上少有的以纳米材料生物效应与安全性为研究方向的专业实验室,在了解纳米材料的基本性质-活性关系的基础上,对更深层次的理化效应展开了深入的研究,并建立了适用于纳米生物效应与安全性评价的多层次模型,发展了高灵敏、高分辨率的适用于纳米生物效应和安全性评价的实验技术和研究方法,为保证纳米科技的可持续发展做出了重要的贡献.本文综述了本实验室近年来在纳米生物效应与安全性领域的研究进展.     

纳米Fe的低温比热

纳米微晶是由纳米量级(1～100nm)晶粒构成的多晶物质.纳米微晶是由两种组元组成,其一为晶体组元,该组元中所有原子都位于晶格内的格点上;另一部分为界面组元,其原子都位于晶粒之间的界面上.由于纳米微晶物质的界面比大尺寸晶粒物质大得多,且晶体组元又远小于大尺寸晶粒物质,这样纳米微晶就表现出不同于普通晶体的结构特点和物理性质.纳米铁的磁性和Mǒssbauer谱的测量表明,纳米Fe的饱和磁化强度远小于大块α-Fe和非晶铁的饱和磁化强度,并且纳米Fe界面组分的居里温度T_c比大块多晶Fe低,这意味着     

纳米硅薄膜的扫描隧道显微镜研究

纳米硅薄膜(nc-Si:H)是由纳米尺寸超细微晶粒构成的一种纳米材料。其晶粒所占体积百分比为50％,其它50％则为大量晶粒之间的界面原子所占据,而界面对纳米材料的结构和物性具有重要作用。由于纳米硅薄膜结构上的新颖性,使它具有一系列不同于同类物质晶态材料或非晶态材料的特殊性能,有利于在器件中的应用。     

第一届中国纳米地球科学学术研讨会暨中国地质学会纳米地质专业委员会成立大会在京成功召开

正地球科学历经几百年的发展,在宏观和微观领域已经取得了重大进展.伴随着科技的巨大进步,地球科学正在向更宏观和更微观的两个明显的方向发展,即天体行星科学和纳米地球科学.纳米地球科学指以纳米科学与地球科学为依托,纳米技术与地学工具为手段,以地球物质为研究对象,对地球各圈层中已知或有待探知的纳米微粒和孔隙进行分析研究,从而揭示地学现象和过程中纳米尺度信     

纳米医学

纳米一词源出于希腊，意指“侏儒”，现作为微观世界里的长度单位，一纳米等于十亿分之一米．大约是三四个碳原子的宽度。美国物理学家、两次诺贝尔奖得主费恩曼(R．Feynman)早在1950年代末就指出，人类若能控制物体微小规模上的排序．将可获得许多具有特殊性能的物质，这是对纳米技术最早的构想。纳米技术一词则始见于1974年．出自科学家谷口纪南(Norio Taniguchi)对精密机械加工的描述。     

动态组合模式“蘸笔”纳米刻蚀与单个DNA分子上的物理纳米图形制造

利用“蘸笔”纳米刻蚀技术(DPN)可在金、硅和氧化硅等较硬的固相衬底表面上制作不同的纳米级图案. 但是, 在柔软的物体表面如生物大分子上直接制作纳米图形是尚需开拓的研究领域. 本文发展的动态组合模式“蘸笔”纳米刻蚀技术(CDDPN)可实现在生物大分子上直接制作纳米图形, 并且能达到在拉直的单个DNA分子上制造纳米图形的目的.     

纳米科技及其发展前景

纳米科技是20世纪80年代末、90年代初才逐步发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域, 它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化. 目前所有发达国家的政府和企业都在对纳米科技的研发进行大量的投入, 试图抢占这一21世纪科技战略制高点. 关注纳米科技的进展, 尽快组织和部署我国纳米科技的发展规划, 对于我国新世纪的发展影响深远. 1 纳米科技的意义与发展过程纳米科技是指在纳米尺度(1-100 nm之间)上研究物质(包括原子、分子的操纵)的特性和相互作用, 以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术. 当物质小到1-100 nm(1…     

纳米科学技术的发展和未来

纳米科学技术是指在纳米尺度 (约在1～100纳米之间)上研究物质的特性和相互作用(包括原子、分子的操纵),以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术.这一技术使人类认识和改造物质世界的能力延伸到了原子和分子水平,是当今最重要的新兴科学技术之一,已经引起了科学界和产业界的极大关注.     

纳米毒理学与安全性中的纳米尺寸与纳米结构效应

纳米生物效应与安全性是纳米科学中既具有基础科学意义, 又事关纳米科技应用前景的关键问题, 是纳米技术可持续发展的核心. 国际上普遍认为, 纳米技术的未来发展取决于两大主要瓶颈能否取得突破: 一是纳米尺度上的可控加工与大规模生产技术; 二是纳米安全性知识体系与评价方法. 针对后者, 欧洲和美国都提出了“没有安全数据, 就没有市场”(“No Data,No Market”)的方针. 为了保障科技和市场的优先权, “科技要领先, 产品要安全”已成为发达国家的国家战略. 为此, 在短短5 年内已经形成纳米毒理学这个新兴学科, 阐明在纳米尺度下物质的毒理学效应. 本文重点分析纳米毒理学与纳米安全性中的纳米尺寸效应、纳米结构效应这两个重要的科学问题及其研究结果, 同时简单讨论剂量-效应关系这个传统毒理学的中心法则在纳米毒理学中的变化情况, 讨论未来的相应研究内容和方向, 同时也帮助读者更为科学、理性地认识和理解物质在新的纳米尺度下所固有的生物学特性, 包括毒理学特性.     

纳米碳管的管内物理化学过程

纳米碳管所特有的接近理想一维的中空管内腔可以引发很多宏观表面上不可能发生的物理化学过程, 吸附、填充于其中的反应物可实现纳米尺度内的反应, 因此纳米碳管可视为“纳米试管”. 从纳米碳管的化学性质入手, 对纳米碳管管中化学(纳米碳管中空管中发生的物理化学过程)这一新兴研究领域的起源、研究进展进行了评述, 讨论了纳米碳管中发生的超常吸附、充填、纳米级反应过程, 并对“纳米试管”这种纳米级反应器的特点和可能发生的奇特物化过程进行了展望, 同时还讨论了对纳米碳管中空管结构进行控制的方法.     

DNA损伤与纳米粒子

正布来恩特·尼尔森是一位从事研究工作的化学家,致力于研究纳米粒子是否会导致遗传损伤的量化方法。下面他向《美国科学家》杂志主编法尼拉·桑德斯(Fenella Saunders)讲述了自己的研究工作。近年来,含有纳米粒子的产品出现激增。纳米粒子即直径约为或不足100纳米的粒子物质。在如此小的范围内,熟悉的元素和化合物呈现出新奇而颇为有用的属性。但尚不清楚有多少纳米粒     

从显微镜到望远镜:我国大型科学设施巡礼(一)

正人类赖以生存的世界是物质的,而物质世界是无限的。格拉肖(S.Glashow,1979年诺贝尔物理奖获得者)教授1994年应邀在中科院高能物理研究所作题为"高能物理的未来"演讲时,用一条首尾相衔的蛇向听众讲述了物质从宇观的天体、宏观的物体直到微观的     

纳米铜和纳米导电纤维的结构

目前化学家们用化学法制备了各种无机固体小颗粒的催化剂及各种由纳米级微粒组成的薄膜与合金,这种材料的研制使得材料物理与化学更进一步地渗透,推动了材料科学的更新与进步.纳米金属超细微粒作为催化剂已经是化学家们熟悉的课题,例如在铂重整中所使用的铂黑等.使用物理法在高真空中制备的各种纳米超微粒子,具有体积小,比表面积大,且表面无微孔及其它极性物质(例如羟基等的吸附),因此引起了人们尝试用物理法研制纳米金属超微粒子作催化剂的兴趣.     

纳米材料科学简介

纳米材料是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展最具有影响力的研究对象,是纳米科技中最活跃、最接近应用的重要组成部分.纳米科学,是研究纳米尺度范围内物质所具有的特异现象和特异功能的科学.     

纳米SnO_2固体低温内耗和模量特征

一、前言 纳米固体是由纳米量级的小颗粒压制而成,颗粒之间的分界面占很大的比例。由于小尺寸效应和界面效应使纳米固体比同样成分的传统宏观固体性能优越,纳米SnO_2固体的气敏特性具有灵敏度高、响应速度快的特点,并随颗粒尺寸减小这种特性愈来愈明显。为了探索纳米SnO_2固体的气敏特性与界面的相关性,研究纳米固体的界面结构和弛豫行为显得十分重要。     

天然纤维素物质模板制备功能纳米材料研究进展

自然生物物质特殊的天然结构赋予其人工材料所难以比拟的优异功能,是构建人造功能纳米结构材料理想的模板物质.天然纤维素物质作为一种常见的天然高分子化合物,从宏观到分子层次的独特阶层结构及其在纳米层级上的多孔网状形貌可期赋予以其为模板而制备的有关人造材料独特的性质和功能.以纳米层级的精度和客体基质(无机和有机的)精确复制自然纤维素物质,能够最大限度地把其优异性能(如多孔隙结构和高内表面积)引入到相应的人造材料中去.应用表面溶胶-凝胶方法可以在纤维素物质的纳米纤维表面以纳米级别的厚度可控沉积金属氧化物凝胶薄膜,特定功能的客体物质能够进一步地表面组装于其上;继之以合适的方法去除纤维素模板成分即得到相应的具有纤维素物质阶层状结构和形貌的人造功能材料.本文简述了以此为基础设计和构建新型纳米结构材料(如金属氧化物及其复合纳米材料、聚合物纳米材料、硅和金属纳米材料等)的研究进展.以自然纤维素物质为模板或支架开发功能材料是一条获得新型功能纳米材料的简便、低成本和对环境友好的捷径.     

神奇的"纳米塑料"

我国中科院化学所工程塑料国家重点实验室,经过8年多的攻关研究,最近研制出令世人瞩目的"纳米塑料"。1纳米为1米的10亿分之1。"纳米技术"的定义是:一种在纳米的尺度范围内,通过直接操作和安排单个原子、分子创造新物质的技术。"纳米塑料"中所用     

纳米结构及其自旋量子态调控的前沿进展

在纳米尺度上对物质的结构及其特性实行有效控制,是纳米器件研究中最重要的基础问题之一,其中认识和理解纳米结构单元,利用其结构特点可控制备人工纳米结构,从而调控其单分子自旋量子态,在纳米器件与量子调控中具有潜在的应用前景.     

固体物理学的主要成就与发展方向

固体是一种重要的物质结构形态,与基本粒子、原子、分子等一样,是当前物理学中主要的研究对象之一。固体物理是研究固体的微观结构和组成粒子(原子、离子、电子等)之间相互作用与运动的规律,并从而阐明其性能与用途的科学。我们知道,固体是由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子等)组成的。当这些微观粒子聚集在一起形成固体时,它们是怎样相互作用的,这些相     

纳米结构金属晶界塑性机理的原子尺度模拟研究进展

纳米结构金属中富含晶界,对材料微观结构演化与宏观力学性能调控具有重要意义.厘清纳米结构金属晶界塑性变形的原子尺度机理,将之与材料宏观力学行为相联系,是纳米结构金属力学研究关注的核心问题.近年来,我们围绕晶界塑性变形机制及其影响因素,采用原子尺度模拟方法,探究了晶界诱导孪生与界面宏微观自由度的关联规律,揭示了晶界位错往复滑移主导的纳米晶体循环塑性机制,提出了孪晶界滑移诱导纳米晶体极端剪切变形,发展了取向依赖的晶界迁移和滑移转变模型,为纳米结构金属晶界行为预测与调控提供了新思路.本文梳理了晶界塑性原子尺度模拟的研究现状,总结了本团队从原子尺度探究晶界塑性变形机理的相关进展,指出了纳米结构金属晶界调控理论与力学表征的难点和挑战.