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电子器件、医疗诊断、储氢技术、环保:纳米关键技术的发展

供稿人:ISTIS  供稿时间:2006-10-12   关键字:电子器件  医疗诊断  储氢技术  环保  纳米  
纳米电子与器件仍然是纳米技术产业的重要组成部分
纳米电子与器件是纳米科技发展的主要动力,在纳米技术市场所占份额也最大,国际上对纳米电子研究一向非常重视。据业界人士预测,利用纳米科技的IC市场,在未来10-15年后将达到3000亿美元。虽然纳米电子技术真正达到产业化还需一段时间,但是世界各国都投入大量人力、财力和物力,企图抢占其制高点。各国及各家企业对纳米电子投入相当多的资金,由美国IBM牵头的7个高科技公司即将投资19亿美元于纳米电子生产与发展上。这7家公司包括IBM,Sony, Toshiba, Samsung, Infineon, AMD和Charter。此外,IBM和纳米电子提供商组织(包括TEL和Applied Materials)将同时提供4亿千万美元给纳米电子的Albany Center。
 
美国研制出以碳纳米管为导电通路的场效晶体管及逻辑电路,为计算机电路纳米化提供了一线曙光。制造出电子流动性比现有半导体材料高25%、比硅晶体管高70%的碳纳米管晶体管,向让纳米管成为新一代功能更强大、尺寸更小的电子产品迈出重要一步,由此发现半导体碳纳米管在室温下传输电流的能力好于任何已知的其它物质,用它可造出比以往更好的晶体管,这一发现是纳米管能够成为新一代功能强大的电子产品基础的最新证据。开发出由单分子碳纳米管构成的世界最小发光元件,直径1.4纳米,可发出波长1.5微米的光,是分子元件研究领域的重大进展,将推动碳纳米管在纳米级电子工程学和光元件领域的应用研究,有可能在电子和光电子领域开辟新的应用前景。
利用纳米技术诊治癌症成为研究热点
由纳米技术和医学结合形成的纳米医学在疾病的诊断、治疗、载药、释药以及生物材料制造等方面已取得突破性进展。近年来纳米医学表现出了强劲的发展势头。
 
癌症的诊断和治疗是医学领域的难点。癌变早期,人们难以察觉和确诊,一旦查出时,癌细胞已经扩散。为攻克癌症病魔,科学家一直在不断努力探寻诊治癌症的新途径,他们在纳米颗粒里装载各种物质,例如量子点、药物、磁性颗粒等,加以控制和应用,制成诊断癌细胞和杀死癌细胞的工具。
 
2004年美国国立卫生研究院(NIH)癌症研究所(NCI)提出了一项《癌症纳米技术计划》,旨在将纳米技术、癌症研究与分子生物医学相互结合,并将通过其院外计划、院内计划以及纳米标准实验室等三方面来进行跨领域的工作,实现其在2015年消除癌症死亡和痛苦的目标。为了达到这一目标,NCI将借助纳米技术的强大威力来诊断、治疗和预防癌症。目前NCI已经开始研制最新型的具有一种或多种功能的纳米装置,包括最初期侦测癌症、准确指出恶性细胞在人体内的位置、向恶性细胞准确投递抗癌药物并确定这些药物是否有效地杀死了这些恶性细胞。
 
美国莱斯大学、加利福尼亚技术研究所和哈佛大学,日本的国立癌症中心与东京大学、日本化药公司的研究小组、日本产业技术综合研究所四国中心,德国亚琛莱茵-威斯特法伦技术大学放射治疗医院和新加坡国立大学等的科研人员2004-2005年期间在利用纳米技术诊断与治疗癌症方面都取得了一些进展,有的已在动物实验中取得成功。
碳纳米管储氢引起关注
正如我们所知,氢气成本低且效率高,在能源日益显现不足和燃油汽车造成人类生存环境极大污染的今天,以氢燃料作为汽车燃料的呼声日益高涨。从90年代起,许多发达国家都制定了系统的氢能研究计划,其短期目标是氢燃料电池汽车的商业化。现在利用氢能的障碍是氢气的规模化存储和运输。碳纳米管由于其管道结构及多壁碳管之间的类石墨层空隙,成为最有潜力的储氢材料,并是当前研究的热点。碳纳米管储氢的优越性将使碳纳米管燃料电池成为最具发展潜力的新型汽车动力源。
纳米材料在环保领域广泛应用
继18世纪的工业革命带来煤烟污染、19世纪石油和汽车工业发展带来光化学烟雾污染之后,现在人类 又进入了室内空气污染为标志的第二代污染时期。国际上公认室内污染被列入对公众健康危害最大的环境因素。室内有害气体的含量比室外高10~100倍。室内污染源主要是建筑 装饰材料、家具木制品的胶粘剂及漆料、其他燃烧物、人体代谢废弃物等。
 
目前,日本、美国、德国均投入巨资开展纳米材料在环保领域的研究与开发工作,并大力推动其产业化。纳米材料在空气净化等环保领域正在广泛应用,已出现了很多产品,例如纳米涂料、自清洁玻璃、光催化抗菌瓷砖等,市场前景非常广阔。

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