纳米技术的理解范文第1篇

纳米技术作为当前发展最迅速、研究最广泛、投入最多的科学技术之一，被誉为21世纪的科学，并且和生物工程一起被认为是未来科技的两大重要前沿。从纳米技术的发展来看，纳米测量技术的地位和作用是不容忽视的。纳米加工和制造离不开纳米测量，精密计量已不能适应纳米技术发展的要求，而且成为了纳米技术发展的瓶颈。因此，纳米测量技术和测量装置，不仅是21世纪纳米技术实用过程中必须关注的焦点，而且也是21世纪计量测试领域研究的重中之重。在纳米技术研究中，原子力显微镜（AFM）一直发挥着重要作用。

对于纳米技术的基础教学而言， AFM无疑是学生们感知纳米量级的最直接的方式之一。因此，本论文针对学生特点及教学要求，将AFM工作原理及实际扫描后得到的图片引入到课堂中进行辅助教学，取得了一定的效果。

一、AFM引入基础教学

纳米级位移测量技术至今尚未有明确的定义。通常认为测量精度或分辨率在0.5～100纳米之间的位移测量技术，统称为纳米级位移测量技术。纳米测量技术的内涵涉及纳米尺度的评价、成份、微细结构和物质特性的纳米尺度的测量，它是在纳米尺度上研究材料和器件的结构与性能、发现新现象、发展新方法、创造新技术的基础。纳米测量所涉及的两个重要领域就是纳米长度测量和纳米级的表面轮廓测量[1]。

原子力显微镜（atomic force microscope，简称AFM）是利用微悬臂感受和放大悬臂上探针与受测样品原子之间的作用力，从而达到检测的目的，具有原子级的分辨率[2]。

原子力显微镜研究对象可以是有机固体、聚合物以及生物大分子等，其可以在空气或者液体下对样品直接进行成像，分辨率很高。因此，AFM被广泛应用于纳米长度测量和纳米级的表面轮廓测量中。

在教学中，单纯依靠数学推演来讲解，并不能收到很好的效果。例如学生们单从概念上很难想象1纳米，1微米到底有多大，被操作材料表面形貌到底是什么样子等。因此，通过实验教学中，使用AFM来检测不同量级的研究对象，可以加深学生们的理解，从而增强学生的实际应用能力。

二、AFM教学实例

针对纳米测量所涉及的两个重要领域：纳米长度测量和纳米级的表面轮廓测量。列举了AFM扫描的利用多光束激光干涉光刻制备单晶硅形貌图。

图2，图3和图4为AFM扫描的二维图像，观测者可以直接看到被测样品的表面形貌，不仅如此，AFM二维图像还可以形成相应的三维像，获得样品表面结构的深度，大小以及长度等重要信息参数，如图5所示。

通过原子力显微镜对样品形貌的扫描，可以让学生更为直观地了解AFM以及纳米测量的相关概念及原理。同时，清晰的扫描图像可以进一步促进学生对教学内容的理解和认识。

纳米技术的理解范文第2篇

1纳米技术及纳米材料实际应用于大气污染治理

随着我国社会经济发展的脚步逐渐加快，工业生产与各个领域的实际生产过程中所造成的大气污染也越来越严重。据有关部门统计，近年来，我国空气中的NOX、CO、SO2都处于严重超标的状态，对我国社会发展造成了巨大的影响，严重危害着人们的身体健康，对我国环境也造成了巨大的危害[1]。随着纳米技术与纳米材料的不断完善与创新，这一先进技术在我国各个领域的实际应用过程中为我国带来了全新的发展前景与企业运营理念，帮助我国多个领域实现了生产技术与产品质量的革新，对我国起到了极大地经济促进作用。

针对我国日益严重的大气污染问题，在环境污染治理的过程中，通过对纳米技术与纳米材料的有效利用，可以有效改善我国大气污染的现状，为我国环境治理提供全新的途径。在纳米技术与纳米材料实际应用于大气污染治理的过程中，可分为空气净化及噪声、电磁辐射的控制[2]。空气净化又分为脱硫催化剂净化、汽车尾气净化及室内空气净化三个部分，其中脱硫催化剂是我国工业生产中的一种燃料催化剂，可以在燃料燃烧的过程中极大降低污染物的排放，是我国纳米技术的衍生物。经有关部门检测，在车辆、飞机等主机正常运作时，所产生的噪声极易对人体造成干扰与危害，严重影响人们的生活质量与身体健康。同时，有关频电磁场在实际运转的过程中，与强烈辐射区域具有同等效果，都会对人体健康造成严重的影响。因此针对这些问题利用纳米材料与纳米技术进行治理的过程中，可以通过开发纳米剂对机器设备进行充分，有效改善设备运转时的噪声污染，并且在TiO2的表面添加含有纳米材料的静电屏蔽装置，有效降低设备运转过程中的电磁辐射，为人们的工作与健康提供有效保障。

2纳米技术及纳米材料实际应用于水污染治理

水资源污染是我国社会发展过程中突出的环境污染问题，对我国经济发展造成了严重的影响。针对我国传统的水处理方法，采用纳米技术与纳米材料进行水污染治理可以有效改善我国水处理效率较低的情况，对我国纳米技术的发展与环境污染的治理起到了促进作用[3]。无机污染废水是我国主要的水污染问题之一，这些污染物对人体具有极大的危害性，严重者会导致人体患上肝癌与局部肿瘤，属于重点防治问题。针对水中的重金属与无机离子，常规的治理方式往往无法保证污染处理的质量，对我国水污染治理造成一定的影响。在纳米技术实际应用的过程中，可以通过光催化技术及氧化技术，将水中的金属离子及无机离子进行有效的转化与清除，实现无机污水治理的效用。全新的纳米技术更可以将污水中的贵重金属完全提炼出来，达到变废为宝的作用，对我国环境污染与经济发展起到一定的促进作用。

有机废水是我国污水治理过程中较为突出的问题，在应用纳米材料及纳米技术进行防治的过程中，可以利用纳米TiO2光催化技术对有机废水进行合理性的降解，使废水中的高浓度有机物得到净化，由于这一技术在实际应用过程中需要相应高频光系统来维持运作，因此，在利用纳米TiO2光催化技术进行有机污水处理的过程中，还可以使用大功率的苯灯电源，利用经济适用的太阳辐射电源来为纳米TiO2光催化技术提供高频光能，以此保证有机废水得到有效地降解与净化，改善我国有机废水污染问题。同时，还可以利用纳米TiO2对农药污染进行源头处治理，利用纳米TiO2的光催化活性对农药废水进行永久性降解，解决农药废水的污染问题。

3结束语

纳米技术的理解范文第3篇

【关键词】纳米技术；生物医学；药学领域；应用；展望

纳米技术是由西方国家提出来的一种新型的技术，这种技术的研究不仅会对物理学以及化学领域带来极大的影响，而且也会对生物医学以及药学领域产生极大的影响。这种能够在极小的空间中对分子和院子进行操纵，能够实现对原材料更为精细的加工，以生产出具有特殊功能的产品和物质，从而满足人们更高层次的需求，而随着研究的深入开展，纳米技术在未来的社会发展中，所能够应用的范围将更加的广泛。

1.纳米材料的特性

当一种物质被不断切割至一定程度，其粒子小至纳米量级，即为纳米材料。科学家发现纳米材料有许多鲜为人知的性质，比如体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限效应等。而出现许多特性：光学性质、催化性质、化学反应性质、硬度高、可塑性强、高比热和热膨胀、高导电率和扩散性、高磁化率和高矫顽力等。正由于纳米材料具有诸如上述的性质，为生物医学、药学等许多领域带来新的生机。

2.纳米技术在生物医学中的应用

2.1生物兼容性物质的开发

在生物医学中应用纳米技术，可以使得材料生物的相容性得到最大限度的提升，同时还能够降低生物的毒性、增强生物的传导性从而使得材料生物可以最大限度的满足生物组织的需求，达到生物组织规定的标准。纳米技术应用到生物医学中，衍生出各种纳米材料，如纳米无机金属生物材料，这种材料不具有毒副作用，其与人体的组织具有相容性，有利于人体相关组织的生长。同时纳米具有较强的生物活性，能够对人体的血液进行有效的净化处理，将人体中的有毒物质排出人体的体外，从而使得人体的抵抗力得到进一步的提升，降低人体患病的可能性。

另外，相关的生物医学研究学者利用纳米技术已经研制出一种新型的骨骼亚结构纳米材料，这种材料在实际的临床应用中应用较为广泛，现如今已经成功的取代了原有的合金材料，并且其他成功研制的纳米材料也在临床中得到了应用，可以说，在生物医学领域中，纳米技术无处不在。

2.2 DNA纳米技术

DNA纳米技术主要是依据DNA的理化性质来实现对纳米技术的合理设计和应用，这种DNA纳米技术在实际的应用中，主要是用来实现对分子的组装，在对DNA进行复制的过程中，也能够应用这种技术实现对碱基各种特性的体现，同时也能够使得遗传信息的多样性得到最大限度的体现，在纳米技术进行设计的过程中，所遵循的原理也包括这几方面的特性和内容。

3.纳米技术在药学领域中的应用

3.1纳米控释系统改善药动学性质

将药物制成纳米制剂后，不但达到缓控释效果，而且改变其药物动力学的特性。比如有人以环抱素A为模型药物，以硬脂酸制备了纳米球以市售CYA微乳型口服液为对照，测得口服CYA-SA-NP在大鼠体内相对利用度接近80%，达峰时间推迟，具有明显效果。还有人以链脉霉素糖尿病大鼠为模型，皮下注射胰岛素纳米囊实验，其结果降糖作用持续3天，且在药物吸收相具有明显的量效关系。本品3天一次与一天3次的常规胰岛素疗效相当。

3.2纳米释药系统增强药物靶向性

纳米材料生物相容性好，采用可生物降解的高分子材料作药物载体制成纳米释药系统，可增强抗肿瘤药物靶向性，就相关的阿霉素免疫磁性毫微粒的体内磁靶向定位研究可以了解到，AIMN具有超顺磁特性，在给药部位近端和远端磁区均能产生放射性富集，富集强度为给药量的60%-65%，同时其在脏器的分布显著减少，从而证实了AIMN具有较强的磁靶向定位功能，为靶向治疗肿瘤奠定了结实的基础。

3.3纳米技术在药理学研究上的应用

在药理学研究上，人们可以利用尖端直径小到可以插入活细胞内而又不严重干扰细胞正常生理过程的超微化传感器或纳米传感器用以获得活细胞内大量的动态信息，反映出机体的功能状态并深化对生理及病理过程的理解，为药理学研究提供精确的细胞水平模型。

4.展望

纳米技术属于一种新型的学科技术，在未来的社会发展中，这种技术将会对生物医学以及药学领域带来更为积极的影响，在未来的社会中，这种技术的应用会使得生物医药与药学领域之间的联系性得到进一步的加强，就这方面来说，这项技术在生物医学以及药学领域中的应用主要包括以下几个方面：

（1）在未来的生物医学以及药学领域中，对于分子的研究会更加的深入，而其对于分子的要求也会进一步的提升，而纳米技术的应用就会进一步的提高分子之间相互的作用效果，从而实现对分子的有效组装，而且其在未来的社会发展中，主要的应用方向会是细胞器结构细节以及自身装配机理上等方面。

（2）随着纳米技术的深入发展，这种技术在应用于生物医学以及药学领域中后，会使得诊断以及检测技术的水平更上一层楼，同时这种技术的应用也会在微观上以及微量上实现有效的应用，并且在未来的发展中，这种技术也会逐渐向着功能性以及智能化的方向发展，以实现生物医学以及药学领域各项技术功能水平的提升，还会使得生物医学以及药学领域在管理上实现智能化和数字化，从而对生物医学以及药学领域的发展形成有效的推动作用。

（3）纳米技术在未来的生物医学中以及药学领域中会实现靶向性的转变，纳米技术会将药物的作用进行有效的转向处理，在一定程度上可以将药物的药效得到最大限度的提升，同时也能够对药物的成本进行有效的降低，从而推动生物医学以及药学的发展。

5.结语

纳米技术可以说是一向较为高端的技术，这种技术的出现和研究，使得科学技术出现了重大的转变，其的出现可以说是实现了一次技术革命。其在未来的产业中将会得到广泛的应用，从而推动产业的创新和转变。可以说，纳米技术的发展前景相当的光明，其能够与其他的各项学科形成有效的相容，从而衍生出一个新的学科，从而推动我国经济的发展，对我国国力的提升具有积极的影响作用。

【参考文献】

[1]肖建伯，邓红兵.基于纳米技术的发动机性能实验研究[A].十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集[C].2009.

纳米技术的理解范文第4篇

【关键词】纳米；医药；应用

1.引言

纳米材料（又称为超微颗粒材料）由纳米粒子组成。粒子尺寸范围在1～100 nm之间。由于纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面和宏观量子隧道效应等[1]，因而在性能上与相同组成的传统概念上的微米材料有非常显著的差异，表现出许多优异的性能和全新的功能，已在许多领域展示出广阔的应用前景，引起了世界各国科技界和产业界的广泛关注。

随着人们研究的深入，纳米材料已广泛应用于医药领域，为现代疾病的诊断与治疗、现代药物的开发与创新提供了崭新的技术手段和工具。例如：Drezek等专门研究用于体内组织病理的光学成像技术，正在开发一种仅在遇到特定分子时发光的成像试剂。通过可降解的多肽交联剂与金纳米粒连接在一起，得到了一种分子成像试剂，在与特定分解酶结合时才改变颜色[2]。此外，纳米雄黄、纳米磁石以及纳米胰岛素口腔喷剂等已相继研制成功，并且显示出良好的药理药效作用，其发展前景十分乐观。如林本兰等人制备磁性纳米粒阿霉素白蛋白微球靶向抗癌药物[3，4]。

2.纳米材料在医学领域中的应用

在医学领域中，纳米材料应用于疾病的诊断和治疗，如肿、瘤、心血管病、传染病等重大疾病的诊治方面显示其重大的意义。

2.1 疾病诊断方面的应用[5]

2.1.1 影像学诊

通过将纳米大小的成像试剂靶向到肿瘤或身体其他特定部位，可为疾病诊断提供一种更快捷、对人体损伤更小、更精确的手段。

2.1.2 实验室诊断

一种具有超高灵敏性激光单原子分子探测术问世了，它可通过人的唾液、血液、粪便以及呼出的气体，及时发现人体中哪怕只有亿万分之一的各种致病或带病游离分子。

2.1.3 植入传感器诊断

利用纳米级微小探针技术，可向人体内植入传感器，根据不同的诊断和监测目的，可定位于体内的不同部位，也可随血液在体内运行，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。此项技术有可能成为21世纪医学界常用的手段。

2.1.4 细胞分离诊断

目前生物芯片材料已成功运用于单细胞分离、基因突变分析、基因扩增与免疫分析（如在癌症等临床诊断中作为细胞内部信号的传器）。美国等科学家利用纳米磁性粒子成功地分离出人体骨髓中癌细胞，从而达到检查细胞，实现癌症的早期诊断和治疗。病理诊断方面，目前肿瘤诊断最可靠的手段是建立在组织细胞水平上的病理学方法，但利用原子力显微镜可以在纳米水平上揭示肿瘤细胞的形态特点。通过寻找特异性的异常纳米结构改变，以解决现有的良恶性肿瘤及细胞来源判断不准确的难题。

2.1.5 遗传病诊断方面

为判断胎儿是否具有遗传缺陷，以前常采用价格昂贵并对人体有损害的羊水诊断技术。如今应用纳米技术，可简便安全地达到目的。妇女怀孕8周左右，在血液中开始出现非常少量的胎儿细胞，用纳米微粒很容易将这些胎儿细胞分离出来进行诊断。纳米颗粒对关节疾病的诊断[6]，利用准弹性激光散射技术所测量的关节液纳米颗粒的平均粒度数据，可较易分析和判断所检查关节经历的病理生理变化。

2.2 疾病治疗方面的应用

2.2.1 基因方面[7]

如今纳米材料问世，在纳米尺度上建造的设备已使科学突飞猛进。纳米技术为当前基因疗法中的难题提供一些解决办法，并为癌症和糖尿病等顽症的疗法带来显著的疗效。器官移植方面，纳米科技所要做的是寻找生物兼容物质。纳米无机材料Fe3O4是一种天然无机磁性材料，对细胞毒性小，且容易被代谢。对磁性Fe3O4晶粒表面加以修饰[8]，使其包覆一层或多层生物高分子，如多聚糖，蛋白质等而形成核壳式结构，可增加材料的生物相容性；将使Fe3O4颗粒作为理想的基因载体成为可能。纳米磁粒靶向基因治疗动脉闭塞性疾病实验研究。张铁民等人[9]采用共沉淀法合成了纳米级磁粒，以逆转录聚合酶链式反应法（RT2PCR）克隆人血管内皮生长因子基因并构建高拷贝的真核表达质粒，应用乳化复合技术合成磁粒基因复合微球。使用纳米磁粒靶向VEGF基因治疗实验性血管闭塞性病变疗效显著，安全可靠，创立了一种新的基因治疗闭塞性血管病的方法。

2.2.2 肿瘤研究方面

现在研究成的极其细小的氧化铁纳米颗粒[10]，可注入病人的癌瘤中，然后将患者置于可变的磁场中，使病人癌瘤中的氧化铁纳米颗粒升温46 ℃左右，烧毁癌瘤细胞，而其周围的健康组织不会受到伤害。另一种纳米壳，将其金质涂层贴在特定的束缚肿瘤细胞的抗体上，过充分加热纳米壳也能杀死癌细胞。也可把药物与这种氧化铁纳米颗粒结合注入患者体内，在外磁场作用下，使其向病变部位集中，从而达到定向治疗和提高疗效的目的。

我国研发的纳米药物载体治疗恶性肿瘤技术已取得显著成果，最近将转入临床试验阶段。张阳德教授介绍，这种新疗法是把原有的治癌药物稀释分解后的产物吸附在纳米颗粒上，然后再把带药的纳米颗粒利用靶向技术，直接作用于患病细胞，并在患病细胞上缓慢释放和分解药物，可望征服部分恶性肿瘤。

3.纳米科技在医药领域的发展前景

未来20年纳米与医药学的联系更为紧密，其趋势为：纳米材料将使诊断、检测技术向微观、微量、微型、微创或无创、快速、实时、动态、功能性和智能化的方向发展；应用于分子间的相互作用、分子复合物和分子组装的研究，将在病毒结构、细胞器结构细节和自身装配机理上取得进展；将使药物的作用实现器官和细胞内结构靶向化，这样不但减少了药物在其他健康细胞上的毒副作用，也提高了药物的稳定性、生物利用度和疗效，还可降低制药成本。随着世界上大量人力物力财力的投入，随着人们研究的深入，在科技高速发展的环境下，二十一世纪纳米技术将推动信息、医学、自动化及能源科学的迅速发展，给人类带来新的变化，引导21世纪又一次科技产业革命。

参考文献：

[1]王天赤，路嫔，车丕智，等.纳米材料的特性及其在催化领域的应用[J].哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2003，8：501～502.

[2]纳米医药传递系统[英]/shafer c∥Dr.Discov Today.2005，l0（23/24）：1581.

[3]张晓琨，于滨.纳米技术在中药研究中的进展[J].中华中医药杂志（原中国医药学报），2007，22（7）：465～467.

[4]林本兰，沈晓冬，崔升，等.磁性纳米粒阿霉素微球制备的初探[J].中国医院药学杂志，2005，25（5）：424～426.

[5]陈伙德，贾振斌，邱敏，等.纳米材料在医药领域中的应用与展望[J].广东化工，2008，10（35）：93～95.

[6]吴昊，屠美，姚平，等.关节液中纳米颗粒的测量对关节疾病诊断的意义[J].中国病理生理杂志，2007，23（1）：173～177.

[7]陈伙德，贾振斌，邱敏，等.纳米材料在医药领域中的应用与展望[J].广东化工，2008，10（35）：93～95.

纳米技术的理解范文第5篇

1.1国外

2011年欧盟委员会联合研究中心（JRC）启动欧洲首个纳米材料信息库，25种不同类型的纳米材料作为第一批代表成功入选信息库。入选纳米材料得到德国弗劳恩霍夫分子生物学与应用生态学研究所的合作支持。为支持国际合作研究，数百瓶纳米材料已经发往法、德、英、美、荷、比、西、意、加、日、中、韩、俄和丹麦、波兰、奥地利、斯洛伐克等国的实验室。

1.2中国

纳米纺织品是目前国内发展相对成熟的一类纳米消费品，由于其具有优越的性能，备受市场和企业的青睐。雅戈尔集团很早就推出了国内首款纳米VP免熨衬衫。VP免熨处理技术即是一种汽相加工方式，该方式采用以甲醛为主要原料配制的多种成分气体，对织物纤维发生质的变化和定型记忆，从而达到防皱效果，实现了处理方式的革命性飞跃；中国人民总装备部已将采用抗菌丙纶细旦低弹丝技术制成内衣裤、袜子，士兵普遍反应抗菌效果良好；纳米二氧化钛（TiO2）在阳光(紫外线)照射下能在很短的时间内杀死细菌和病毒，消除空气中的恶臭和纺织品上的油污等。根据这一性能，我国的军备研究机构已成功地完成了对有毒气体全氟异丁烯的彻底无毒降解。将这一成果应用于专用防化服装对我国应对未来高科技战争具有极为特殊的意义。

2标准化需求

国内外许多国家都高度关注纳米技术在纺织业的应用，在有关纳米技术和纳米材料应用的法规、标准方面做了大量的基础性工作。亚太经济合作组织（APEC）早在2006年就成立了人造纳米材料工作组，目的是促进纳米材料对人类健康和环境安全等方面的国际合作，协助有关国家评估纳米材料的安全性影响；欧盟于2011年初成立了联合研究中心，建立了欧洲首个纳米材料数据库；美国国家纳米技术计划也很关注纳米消费品，强调欧洲和美国需要在安全评价方法、纳米材料的定义及新技术从研究到纳入立法的过渡期等方面加强统一协调；我国政府也一直关注纳米消费品的发展。中国纺织工业在“十二五”纺织科技发展规划中，提出了纺织行业科技进步的七项重点任务，前三条都是重视纳米纺织品材料的研发和制造。国家质检总局于2007年在北京成立了纳米材料与产品检测研究中心，主要研究纳米消费品的检测标准。2009年4月21日，国家质检总局、国家标准委联合了标准《纳米技术处理服装》（GB/T22925-2009），该标准于2009年12月1日正式实施。2013年7月，由国家认监委科技与标准管理部组织的专家组，对中国检科院装备技术研究所承担的“纳米材料微观表征标准化关键技术及应用”项目进行了技术鉴定。专家组认为，该项目首次提出了微结构、横截面结构等多维度表征纳米材料的核心评价技术体系，解决了纳米材料特征与测量的关键技术问题，具有科学性、先进性、普适性和可操作性，其总体技术达到了国际先进水平，制定的相关标准填补了国际、国内空白。同月，江苏泰兴市市委、市政府对河海纳米科技在内的15家企业的标准创新工作进行了表彰，并拨出110万元专款实施奖励。目前，纳米纺织品的标准化需求主要体现在以下几个方面：

2.1标准需进一步制修订

纺织品的生产需要依据一定的标准进行，纳米纺织品的生产也应如此。制修订纳米纺织品的标准就可以规范纳米纺织品的生产过程，解决了“无标生产”的问题。另外在对纳米纺织品的质量等级进行评价时，也应遵循共同的标准，以解决纳米纺织品市场的混乱现象，防止少数不法厂商滥竽充数，以次充好。

2.2标准体系有待建立

我国针对纳米纺织品标准化建设已开展了一些相关的研究，但是我国的大部分研究是以单个产品为对象。未以纳米纺织品为类别进行总体性的系统研究，且多数集中在新产品研发、产品性能优化上，未从我国纳米纺织品市场发展的角度分析纳米纺织品的标准化需求及研制相关的标准体系，尚未建立统一的功能性评估标准。

2.3安全性评价标准缺失

专家指出，如果不能认识纳米产品中存在的真实危害性，认真研究落实相应对策和措施，积极加以控制和改进，纳米技术的应用便会在公众心目中产生负面影响，最终导致整个产业会停滞不前。因此，制订规范的标准体系的同时，应对婴幼儿用品和直接接触皮肤类纺织品的安全要求特别做出规定，这样便可以从源头上减少由于使用纳米纺织产品而发生不安全因素的几率。

3结语