一根头发丝的直径大概为3万到5万纳米,所以让你想想一下1纳米多长,你可能根本想不出来。

当常态物质被加工到纳米尺度时候,它们会表现出与大块物质或者原子、分子完全不同的性质。

比如黄金,它天生一幅尊贵的样貌,一直被用来代表皇家风范。但在纳米尺度下,严格地说,当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时,就呈现出了黑色。

事实上,所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。

以前,当你听到纳米级材料的时候,可能只意识到它很细微,但是如此微小尺度的材料到底有什么不一样呢?

现在,你至少知道了一点,因为太微小,它们基本不反光。

除了不反光,纳米材料还表现出电、磁、热、吸收、反射及生物活性等特性,具有抗菌、防污、保鲜、高强度、耐磨等功能,可以用在各种地方。

咱们还是用金举例,金这样的贵金属受人追捧,除了其数量和颜色之外,最重要的原因之一是其化学稳定性,当然啦,前提是在正常尺度下。

金是出了名的“极不活泼”金属之一,不易被氧化,也不易被腐蚀。我们常常见到铁生锈,银变黑,但金首饰就永远没有这些后顾之忧。

不过到了纳米尺寸,金会性情大变,除了变黑,还表现出全新的化学、机械、电子和磁特性,而且这些特性根本不可能从正常的大尺度下去推断和预测。

魔术师刘谦曾表演过著名的魔术“斗转星移”,他可以让一枚硬币在严丝合缝的杯子里面“跑”出去,有点类似于“穿墙术”,而纳米金的“穿墙术”却不是魔术,而是事实。

以半导体材料砷化铟为例,当它和金处于稳定结构时,金会围绕在砷化铟的周围。但加入另一种含有金的物质时,金居然会穿越到砷化铟之间,这只能发生在纳米的尺度上。

纳米金为什么会拥有穿墙术呢?

因为在纳米尺度,原子都非常活跃,摆脱束缚、出现在其他位置的概率大大提高,大块材料不可能发生的事情,在纳米尺度都有了可能。

这种穿墙现象其实是原子扩散现象造成的。

通过纳米金,我们看到了纳米材料的性质有多么不同。

那么,比金还坚硬、也更加稳定的钻石呢,它也可以变成纳米级的材料吗?这种纳米技术有什么样的难度呢?

钻石是因为炫目的光芒,才得以成为永恒爱情的象征,但正如我们之前提到的,纳米材料小到一定尺度,就不反射可见光了。

所以,你可以想见,纳米钻石可不会像手上所戴的大克拉钻石那么耀眼。

纳米钻石的概念最早起源于科学家在太空陨石中发现的钻石结晶体,这些钻石结晶体的平均直径只有3纳米。所以,只有用电子显微镜才能发现。

科学家们猜测,这些钻石可能是太空中超新星爆发形成的。这个猜想不容易证实,但形成纳米钻石确实是需要高温高压的条件,因此也为人工合成纳米钻石提供了思路。

比如将石墨碳材料包裹在炸药外面,然后用废弃的矿坑实施爆炸,伴随一声巨响之后,冲击波在高温高压的瞬间将松散的碳原子压缩成一团。把其中石墨和非晶相的碳清除掉,留下来的就是纳米钻石。

这时候,即便你在其中翻翻捡捡,也肯定认不出来哪些是钻石。因为所有东西都是黑乎乎的,即便认出纳米钻石,也没办法当爱情信物。

纳米钻石有什么用处呢?

研究证明,纳米钻石颗粒可以作为药物导弹,用来向癌细胞传输化疗药物。并且,这种新型纳米钻石颗粒药物传输系统还不会产生副作用。

这在医学上可是十分罕见的,它究竟是怎么做到完全没有副作用的呢?

首先,纳米钻石颗粒不会引起细胞炎症,因为一旦被释放出来,所留下的就仅仅是钻石微粒而已。

同时,纳米钻石在水中的溶解度也赋予了它在临床应用方面的新优势,而且它可以用来治疗结核病或者病毒感染。

看,这么微小又不闪耀的钻石,作用可比戒指大多了。

在生活中,当我们说到纳米技术的时候,要么就是使用了某种具体的纳米材料,要么就是纳米尺度上发展出来的技术。

如果遇到某些产品把纳米技术宣传得神乎其神,你可以多问一个问题:用了什么材料、什么特性、或是什么技术?

举例来说,用于生物体,特别是人体的话,纳米材料一般要比较苛刻,首先它要具有生物相容性,当然还要无毒。

一般认为纳米钻石、碳管这类碳组成的纳米材料具有比较好的生物兼容性。而且它们是无毒的,这就保证了临床医学的安全性。

研究人员还发现,纳米钻石颗粒能够帮助大多数正常的细胞抵御化疗药物,使它们不被杀死,因为这种纳米钻石颗粒集群只有在抵达目标细胞时,才能缓慢释放药物,而它们所传输的药物,几乎是普通传输系统所能传输药物的5倍多。

除了在生物技术上的应用,人类日常生活中用到纳米技术的时候也很多,而且可能超出你的想象。

比如洗衣服,我们现在用的洗衣液已经很先进了,经常可以听到“祛除99%的污渍”,但有些污渍还是难以在低温下去除,为此我们有时候要把洗衣机的水温调到60-90摄氏度,这不仅繁琐而且格外耗能。

其实这时候,只要添加少量纳米钻石,就可以在常温甚至低温下轻松洗净顽固污渍。

但可能也会有人质疑,这听起来很奢侈啊,谁要用钻石来洗衣服?谁洗得起呢?

纳米钻石并不像大家在珠宝店里看到的钻石那么昂贵,目前每克纳米钻石价格约为9块多。如果大规模采购,价格只会更加低。

另外,我们在广告中看到的“纳米冰箱”,其实就是在主要部件中添加了纳米材料。

加了纳米材料的内胆可以长效抗菌,持续15-20年,门封条能够防霉防污,且质地柔软、手感细腻,门把手既抗菌又耐磨。

作为普通消费者,想要生活得更安心,更有技术含量,多了解一点纳米材料和纳米技术当然是必要的。如果你有兴趣,可以找来这本书来读一读,了解更多关于纳米材料的知识。

本期分享图书为《那么小那么大:为什么我们需要纳米技术》,清华大学出版社出版发行



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