无机纳米材料

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4. 在其他领域的应用
利用先进的纳米技术将可能制成纳米电脑。纳米 电脑可实现人机对话，并具有自我复制能力，能在几 秒钟内完成数十亿个操作动作。在军事方面，利用昆 虫作平台，把分子机器人植入昆虫的神经系统中，控 制昆虫飞向敌方收集情报，使目标丧失功能。
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利用纳米技术还可制成各种分子传感器和探测器。利用纳米 羟基磷酸钙为原料，可制作人的牙齿、关节等仿生纳米材料。将 药物储存在碳纳米管中，并通过一定的机制激发药剂的释放，则 可控药剂有希望变为现实。另外，还可利用碳纳米管来制作储氢 材料，用作燃料电池汽车的燃料“储备箱”；利用纳米颗粒膜的 巨磁阻效应研制高灵敏度的磁传感器；利用具有强红外吸收能力 的纳米复合系统制备红外隐身材料，等等，都是很具有应用前景 的技术开发领域。
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二、 无机纳米技术的应用 1. 在微电子学上的应用
纳米电子学是纳米技术的重要组成部分，其主要思想是基于纳米 粒子的量子效应设计、制造纳米量子器件。纳米电子学的最终目标是 将集成电路进一步减小，研制出由单原子或单分子构成的能在室温下 使用的各种器件。碳纳米管是由石墨碳原子层卷曲而成的，径向尺寸 控制在100 nm以下，电子在碳纳米管中的运动在径向上受到限制，表 现出典型的量子限制效应，而在轴向上则不受任何限制。
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3. 纳米技术在医学上的应用
纳米技术在医学领域也开始崭露头角。研究人员发现，生物 体内的RNA蛋白质复合体线度在15~20 nm之间，而生物体内的 多种病毒也是纳米大小的粒子，10 nm以下的粒子比血液中的红 血球还要小，可在血管中自由流动。如果将超微粒子注入到血液 中，输送到人体的各个部位，则可作为监测和诊断疾病的手段。 科研人员已经成功地利用纳米SiO2微粒进行了细胞分离，用金的 纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等。此外，利用纳米 颗粒作为载体的病毒诱导物已经取得了突破性进展，现在已用于 临床动物实验，不久的将来即可能服务于人类。
理，已经取得了很好的效果。
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研究人员还发现，可以利用纳米碳管独特的孔状结构、 大的比表面（每克纳米碳管的表面积高达几百平方米）、 较高的机械强度做成纳米反应器。此类反应器能够使化学 反应局限在一个很小的范围内进行。在纳米反应器中，反 应物在分子水平上有一定的取向和有序排列，但同时限制 了反应物分子和反应中间体的运动。
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一、 无机纳米材料及其特性
纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。可采用物理、 化学或综合的方法制备纳米微粒，然后加压烧结后即成纳米固体。
硬度高2～3个数量级；室温下合成的纳米TiO2陶瓷晶体能被 弯曲，其塑性变形可高达100％，并具有与烧结陶瓷相同的韧性。 纳米级固体还显示出高的热容、高的热膨胀系数、高的电导率、高 的扩散速率、高的磁化率和高的矫顽力、对电磁波均匀的强吸收、 比表面大和表面活性高等性能，因而在催化反应、传感器、磁记录、 生物医学工程等领域中可望得到广泛的应用。
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这种取向、排列和限制作用将影响和决定反应的方向和 反应的速度。科学家利用纳米尺度的分子筛作反应器，在烯 烃的光敏氧化作用中，将底物分子置于反应器的孔腔中，敏 化剂在溶液中，结果只生成单重态的氧化产物。用金属醇化 合物与羧酸反应，可合成具有一定孔径的大环化合物。利用 嵌段和接技共聚物会形成微相分离，可形成不同的“纳米结 构”作为纳米反应器。
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研究纳米技术在生命科学上的应用可以在纳米尺度上了解生 物大分子的精细结构与其功能的关系，获取生命信息。科学家们 设想利用纳米技术制造出分子机器人，在血液中循环，对身体各 部位进行检测、诊断，并实施特殊治疗，疏通脑血管中的血栓， 清除心脏动脉脂肪沉积物，甚至可以用其吞噬病毒，杀死癌细胞。 这样，在不久的将来，被视为当今疑难病症的艾滋病、高血压、 癌症等都可能被攻克，从而使医学研究发生一次革命。
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纳米材料研究是目前材料科学研究的一个 热点，相关的纳米技术正成为各国关注的焦点， 被公认为是21世纪最具前途的科研领域之一。 有科学家预言，纳米尺寸左右和纳米以下的结构 将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革 命，从而引起21世纪的又一次工业革命。
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纳米电子学立足于最新的物理理论和 最先进的工艺手段，按照全新的理念来构 造电子系统，并开发物质潜在的储存和处 理信息的能力，实现信息采集和处理能力 的革命性突破，纳米电子学将成为信息时 代的核心。
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2. 在化工领域的应用
纳米粒子作为光催化剂有许多优点。首先，它的粒径小，比 表面大，光催化效率高；其次，纳米粒子生成的电子、空穴在到 达表面之前，大部分不会重新结合，因此，电子、空穴能够到达 表面的数量多，故化学反应活性高；第三，纳米粒子分散在介质 中往往具有透明性，容易运用光学手段和方法观察界面间的电子 转移、质子转移、半导体能级结构与表面态密度的影响。目前，