纳米技术改变世界的 7 种惊人方式

西北大学化学（以及材料科学、工程、医学、生物医学工程和化学与生物工程）教授查德·米尔金 (Chad Mirkin) 表示：“无论什么，当缩小到 100 纳米以下时，都会具有新的特性。”这​​就是纳米颗粒成为未来材料的原因。与较大的颗粒相比，它们具有奇特的化学和物理特性。纳米颗粒最重要的一点是它们的规模。

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纳米材料的应用范围非常广泛，从防晒霜到化学催化剂再到抗菌剂，从日常用品到救命用品，无所不包。“有一次我在圣诞晚会上洒了酒，当时我吓坏了。红酒洒在了白色的地毯上。但很快就被擦干净了，”米尔金回忆道。“原因是用于覆盖地毯的纳米颗粒可以防止材料被地毯吸收并弄脏地毯。”

在更复杂的领域，研究人员正在开发用于筛查癌症、感染甚至基因的纳米级检测方法。掺杂了 DNA 的金纳米粒子可用于检测人体血液中的细菌，确定患者是否感染以及感染的种类。它们也可用于检测人体免疫系统中反映癌症存在的变化。纳米耀斑可以测量细胞的遗传内容，当它们检测到医生选择的特定细胞（可能是癌症、干细胞，甚至是对新药中使用的小分子的反应）时，就会发光或闪烁。

那么，为什么纳米级物质会如此表现呢？纳米尺度允许原子及其组成部分之间发生独特的相互作用，而这种相互作用有几种方式。对于非生物纳米粒子，我们可以想象一下保龄球，以及它的所有原子的位置。绝大多数原子都在球内，少数原子在球面，与空气或木制球道相互作用。米尔金解释说，球内的原子与与自己相似的原子相互作用，但球面的原子与与自己截然不同的原子相互作用。现在将球缩小到分子尺度。

“尺寸越小，表面原子与本体原子的比例就越高，”他说，“在较大的尺度上，表面原子相对来说并不重要。但在纳米尺度上，粒子几乎全部位于表面。这些原子开始对材料的整体特性产生重大影响。”

这些相互作用也适用于电子产品，使得石墨烯和量子点等材料可用于微型计算机和通信设备。纳米级材料为电子移动提供了更小的区域。对于当前的研究来说，也许最重要的是，在纳米级上，您处于生物学的尺度上。

米尔金说，考虑到所有这些用途和未来前景，大多数人通常会在日常生活中接受纳米技术，尽管大多数人不知道这实际上意味着什么。即使是像防晒霜这样有争议的用途也相当广泛地使用，而且往往不为人所知。

“其中大部分将嵌入我们购买但从未考虑过的传统产品中，”米尔金说。“将东西做得小并没有本质上的利弊。问题最终在于，它们有什么用处，它们有什么用途？考虑到应用，我们是否考虑过适当的安全分析和影响？到目前为止，我认为我们做得相当不错。”