來(lái)源：中國科技網(wǎng)-科技日報作者：劉 霞2013年10月22日 00:57
[導讀] 英國《衛報》近日梳理了最新納米技術(shù),其中涵蓋了石油、激光、基礎物理學(xué)等領(lǐng)域。
納米鉆石溫度計
本報記者 劉 霞 綜合外電
大觀(guān)園
英國《衛報》網(wǎng)站在近日的報道中，為我們梳理了最新的納米技術(shù)，其中涵蓋了石油、太陽(yáng)能、激光、基礎物理學(xué)等領(lǐng)域。
廉價(jià)的“油老虎”
氣凝膠是一種神奇的材料，其完全由碳制成，重量?jì)H為空氣的七分之一，是目前地球上最輕的材料。而且，當將氣凝膠放入石油中時(shí)，其可以吸收重量為自己900倍的物質(zhì)。
諸如氣凝膠這類(lèi)多孔且超便輕的固體除了可用于清除浮油外，還能用于其他領(lǐng)域，例如可以用作超能可充電電池內的電極，也可用來(lái)探測氣體污染物。
中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家們最新研制出了一種新的碳基泡沫，其或許不如氣凝膠輕便，但也有自己獨特的魅力。這種碳基泡沫可以用包裝材料中經(jīng)常會(huì )使用到的塑料—聚亞安酯泡沫廉價(jià)地制成。
該研究團隊研發(fā)出了一種方法，可以方便快捷地將聚亞安酯掏空，從而得到一個(gè)由相互連接的管子（每個(gè)管子的厚度不足1微米）組成的結構。研究人員在《化學(xué)世界》雜志上指出，當將這一碳基泡沫放入石油中，其能吸收重量為其100倍的物質(zhì)。
另外，在制造該碳基泡沫的過(guò)程中，可以將聚亞安酯浸入包含有鐵或銅等金屬的溶液中，如此一來(lái)，最后得到的泡沫就擁有了磁性，從而使科學(xué)家們能遙控這一泡沫的“一舉一動(dòng)”。例如，可以將其派遣到實(shí)驗室，用于水油分離；也可以用其來(lái)清除浮油。
可食用的激光器
科學(xué)家們正在研發(fā)微型電子和光子設備，其能安全地植入人體內從而監控人體發(fā)出的重要信號；在疾病還處于萌芽階段就將其探測出來(lái)；幫助遞送正確劑量的藥物。理想的設備是這樣的：制造成本低廉，完成其使命后能被身體直接吸收。
其實(shí)，能生物兼容的可植入發(fā)光設備目前已經(jīng)存在，但科學(xué)家們在臨床應用中發(fā)現，如果它們能發(fā)射激光的話(huà)，或許會(huì )更有用。從上世紀70年代開(kāi)始，就有研究激光的物理學(xué)家開(kāi)始嘗試制造一些類(lèi)似于“果凍激光器”的有機物質(zhì)，盡管其味道并不真如果凍那么甜美，但仍然能被安全地食用，因為它們是由一些經(jīng)過(guò)精挑細選的無(wú)毒材料制成。
隨后，科學(xué)家們使用了大批經(jīng)過(guò)美國食品與藥品管理局（FDA）批準的物質(zhì)進(jìn)行試驗，結果發(fā)現，維生素B2是一個(gè)可以發(fā)射激光的好選擇。為了制造出維生素B2激光器，科學(xué)家們將維生素B2溶液噴射在一塊柔軟的生物高聚物薄膜上。隨著(zhù)溶液慢慢蒸發(fā)，會(huì )有液滴形成，維生素就落入薄膜內部，自我組合成充滿(mǎn)激光燃料的“光學(xué)共振器”。在一臺激光設備內，光輻射會(huì )在共振腔內沿軸線(xiàn)方向往復反射傳播，多次通過(guò)物質(zhì)，從而放大數倍，最終形成一束強大的、方向集中的光束“激光”。一般情況下，這些共振腔由龐大而笨重的鏡子組成。
科學(xué)家們認為，他們的“維生素激光器”最終有望用作生物傳感器來(lái)探測特定的疾病。美國塔夫斯大學(xué)的生物光子學(xué)專(zhuān)家費奧倫茨·奧門(mén)托教授認為，盡管這種維生素激光器令人激動(dòng)，但實(shí)際應用可能還需等幾年時(shí)間。
具有量子特性的海藻
奧地利維也納大學(xué)的研究人員正在研究簡(jiǎn)單的水中生物，以便進(jìn)行一項經(jīng)典的物理學(xué)實(shí)驗——楊氏雙縫干涉實(shí)驗。楊氏雙縫干涉實(shí)驗被認為是物理學(xué)史上最美麗的十大科學(xué)實(shí)驗之一，因為其完美地展示了物理學(xué)中一個(gè)令人驚奇的原理：粒子能像波一樣運動(dòng)這一量子力學(xué)效應。
楊氏雙縫干涉實(shí)驗表明，電子等很多粒子都具有這一效應。當粒子撞擊一塊有兩個(gè)開(kāi)口的屏幕（雙縫）時(shí)，人們起初認為，粒子會(huì )通過(guò)其中的一條縫，在另外一邊的一塊屏幕上制造出兩個(gè)完全不同的頂點(diǎn)。但結果表明，這些粒子會(huì )像波一樣同時(shí)通過(guò)雙縫，且當雙縫之間的間隙同粒子的波長(cháng)差不多時(shí)，另一邊的屏幕上會(huì )出現一種干涉圖案。
科學(xué)家們驚奇地發(fā)現，如果雙縫足夠小而且探測方法足夠精確的話(huà)，比電子更大的粒子甚至分子也會(huì )出現這種現象。
盡管人們需要昂貴的納米設備來(lái)制造足夠小且足夠精確的雙縫來(lái)進(jìn)行這類(lèi)實(shí)驗，但維也納大學(xué)的科學(xué)家們現在證明，透明雙肋藻的骨架上布滿(mǎn)了間距為200納米的小孔，其可以很好地做到這一點(diǎn)。這樣，人們幾乎不費吹灰之力，就可以使用從水中免費獲得的工具來(lái)展示量子屬性了。
混合太陽(yáng)能技術(shù)
美國能源部下屬的能源高級研究計劃署（ARPA-E）表示，目前太陽(yáng)能正變得越來(lái)越便宜，但其獨有的間歇性使其只能在某些時(shí)段某些地方展“身手”，僅占美國總能耗的5%。
有鑒于此，ARPA-E將投入3000萬(wàn)美元，對幾個(gè)讓光伏技術(shù)和太陽(yáng)光熱技術(shù)“聯(lián)姻”的示范項目提供資助，這樣的“混合太陽(yáng)能”技術(shù)有望在晚上和陰天都工作，相關(guān)研究目前還處于初始階段。
有些光熱電站需要將太陽(yáng)光集中在細小且超高效的太陽(yáng)能電池內，但聚集的太陽(yáng)光產(chǎn)生的熱會(huì )消散在大氣中。如果這些熱能被收集起來(lái)，它們就能被存儲起來(lái)以供日后發(fā)電使用。不過(guò)做到這一點(diǎn)，需要比較高的溫度，而高溫會(huì )破壞太陽(yáng)能電池，研究人員正在研制耐高溫能力更強的太陽(yáng)能電池。
另一種可行的辦法是將太陽(yáng)光光譜分開(kāi)。太陽(yáng)能電池很擅長(cháng)將某些光轉化為電，但對另一些光波則無(wú)能為力。人們可以讓無(wú)法被有效利用的光另謀出路，用其來(lái)加熱水并產(chǎn)生蒸汽。據美國麻省理工學(xué)院《技術(shù)評論》雜志報道，塔爾薩大學(xué)的機械工程學(xué)教授托德·奧塔尼卡正在踐行這一理念。他利用懸浮在透明液體中的納米粒子來(lái)吸收太陽(yáng)光光譜中波長(cháng)較長(cháng)的光以產(chǎn)生熱并存儲起來(lái)，而另外一部分波長(cháng)較短的光則通過(guò)納米粒子到達一塊太陽(yáng)能電池內從而變成電力。
納米鉆石溫度計
科學(xué)家們目前已經(jīng)擁有一整套顯微技術(shù)，可以方便地觀(guān)察到細胞內部發(fā)生的事情，但他們卻沒(méi)有辦法精度地測量細胞內的溫度變化，而這樣的測量結果或許有助于加強我們對于受溫度影響非常大的基因表達和細胞新陳代謝等生物機制的理解。
為此，美國哈佛大學(xué)的科學(xué)家們用細小的鉆石晶體制造出一種納米溫度計，因為獨一無(wú)二的量子屬性，其在測量溫度變化時(shí)的精度高達百分之二攝氏度。
他們將這一鉆石溫度計同金納米粒子（金納米粒子被激光激發(fā)后，可以作為發(fā)熱元件使用）一起注入活體細胞內，細胞內部的溫度變化可以由納米鉆石發(fā)射出的熒光光譜標示出來(lái)。
這種納米鉆石溫度計除了可以為科學(xué)家們提供細胞生物學(xué)的新信息外，還能幫助研究人員研發(fā)一些與控制加熱有關(guān)的療法，比如殺死惡性腫瘤等。
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