時間：2023-04-18 18:09:25
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研究論文
(1)多壁納米碳管對磷酸鐵鋰正極材料熱穩定性及表面形貌的影響 mária filkusová andrea fedorková renáta
oriňáková andrej oriňák2 zuzana nováková lenka kantárová
動態
(7)第十一屆全國新型炭材料學術研討會征文通知 無
研究論文
(8)氧化硅包覆單壁碳納米管納米電纜的制備 張艷麗 侯鵬翔 劉暢
動態
(13)thc系列耐高溫阻燃熱固性酚醛樹脂 無
研究論文
(14)多壁碳納米管的對氨基苯磺酸鈉修飾及對cu^2＋的吸附性能 鄭凈植 胡建 杜飛鵬
動態
(19)《新型炭材料》2011年sci影響因子0．914 無
研究論文
(20)磁場處理對ldpe及其碳納米管復合材料電導特性的影響 韓寶忠 馬鳳蓮 郭文敏 王艷潔 蔣慧
動態
(25)西安誠瑞科技發展有限公司 高低溫炭化爐、液相（氣相）沉積爐、石墨化爐 無
研究論文
(26)碳納米管/鐵氰化鎳/聚苯胺雜化膜對抗壞血酸的電催化氧化 馬旭莉 孫守斌 王忠德 楊宇嬌 郝曉剛 臧楊 張忠林 劉世斌
(33)水輔助化學氣相沉積制備定向碳納米管 劉庭芝 劉勇 多樹旺 孫曉剛 黎靜
(39)通過高溫裂解酚醛樹脂制備氣體分離用炭膜——裂解溫度及臭氧后處理的作用分析 mohammad mahdyarfar toraj
mohammadi ali mohajeri
動態
(46)納米植物炭黑 無
研究論文
(47)中孔炭負載二氧化鈦光催化劑的制備及降解甲基橙 因博 王際童 徐偉 龍東輝 喬文明 凌立成
(55)co2捕集用具有多級孔結構納米孔炭的制備 唐志紅 韓卓 楊光智 趙斌 沈淑玲 楊俊和
研究簡報
(61)高分散性氧化石墨烯基雜化體的制備及其熱穩定性增強 張樹鵬 宋海歐
(66)相互連接的碳微米球的制備與磁性 文劍鋒 莊葉 湯怒江 呂麗婭 鐘偉 都有為
(71)碳化物衍生碳涂層的表面劃痕織構能降低摩擦 眭劍 呂晉軍
動態
(75)instructions to authors 無
面對這突如其來的巨大榮譽，鄭詠梅卻異常平靜。她說，這一論文的發表及其飽受重視，證明了中科院化學所及北京航空航天大學化學與環境學院院長江雷院士帶領的科研梯隊開展的向自然學習的仿生科學研究進入世界領先行列，這將為北京航空航天大學新學科的發展奠定堅實的基礎。
這個突破性的研究揭示了篩器蜘蛛（Uloborus Walckenaerius）的捕捉絲的方向集水效應，提出了“多協同效應”機制，為新型仿生集水材料研究提供思想理論基礎。
在微納米各向異性梯度結構方向性憎水效應研究方面，她揭示了Morpho蝴蝶翅膀的特殊浸潤性，發現了蝴蝶翅膀上單方向可調控的斥水特性的機理。傳統上認為同一種結構的超疏水表面，只能具備單一浸潤狀態，而鄭詠梅通過探究蝴蝶翅膀的浸潤特性，發現了由于獨特的取向結構，兩種高/低粘滯的超疏水狀態能夠共存且在同一表面上。這個發現在材料、微流控、生物工程，器件等領域均具有一定的指導和科學意義。
1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃
由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。
（1）發達國家和地區雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。
日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。
歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施：增加研發投入，形成勢頭；加強研發基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業創新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。
（2）新興工業化經濟體瞄準先機
意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體，為了保持競爭優勢，也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前5位的行列。
中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發展，建立產業競爭優勢。
（3）發展中大國奮力趕超
綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭，也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發任務，以便在國家層面上進行指導與協調，集中力量、發揮優勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略，可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。
2、納米科技研發投入一路攀升
納米科技已在國際間形成研發熱潮，現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。
美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據《21世紀納米技術研究開發法》，在2005～2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。
日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。
在歐洲，根據第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。
中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。
另外，據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創新時代必將到來。
3、世界各國納米科技發展各有千秋
各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優勢，但現在尚無確定的贏家和輸家。
（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下
根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優勢領先于其他國家，3年累計論文數超過10000篇，幾乎占全部論文產出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經超過德國，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多，各國3年累計論文總數都超過了1000篇，且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。
另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。
（2）在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭
據統計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數據來源美國專利商標局，所以美國的專利數量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多，所占比例都超過了1%。
專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大，在論文數最多的20個國家和地區中，專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國各有所長
美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合，實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業化。
雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，期望突破傳統的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。
日本納米技術的研究開發實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。
在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法，同時積極開發新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。
日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。
日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數不多。
歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。
中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。
4、納米技術產業化步伐加快
目前，納米技術產業化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業前景。據統計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化，都在加緊采取措施，促進產業化進程。
美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業合作，使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。
美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯系，加速納米技術應用。
日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。
歐盟于2003年建立納米技術工業平臺，推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出：建立納米技術工業平臺的目的是使工程師、材料學家、醫療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協同作戰，把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域，生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。
1、各國競相出臺納米科技發展戰略和計劃
由于納米技術對國家未來經濟、社會發展及國防安全具有重要意義，世界各國（地區）紛紛將納米技術的研發作為21世紀技術創新的主要驅動器，相繼制定了發展戰略和計劃，以指導和推進本國納米科技的發展。目前，世界上已有50多個國家制定了國家級的納米技術計劃。一些國家雖然沒有專項的納米技術計劃，但其他計劃中也往往包含了納米技術相關的研發。
（1）發達國家和地區雄心勃勃
為了搶占納米科技的先機，美國早在2000年就率先制定了國家級的納米技術計劃（NNI），其宗旨是整合聯邦各機構的力量，加強其在開展納米尺度的科學、工程和技術開發工作方面的協調。2003年11月，美國國會又通過了《21世紀納米技術研究開發法案》，這標志著納米技術已成為聯邦的重大研發計劃，從基礎研究、應用研究到研究中心、基礎設施的建立以及人才的培養等全面展開。
日本政府將納米技術視為“日本經濟復興”的關鍵。第二期科學技術基本計劃將生命科學、信息通信、環境技術和納米技術作為4大重點研發領域，并制定了多項措施確保這些領域所需戰略資源（人才、資金、設備）的落實。之后，日本科技界較為徹底地貫徹了這一方針，積極推進從基礎性到實用性的研發，同時跨省廳重點推進能有效促進經濟發展和加強國際競爭力的研發。
歐盟在2002—2007年實施的第六個框架計劃也對納米技術給予了空前的重視。該計劃將納米技術作為一個最優先的領域，有13億歐元專門用于納米技術和納米科學、以知識為基礎的多功能材料、新生產工藝和設備等方面的研究。歐盟委員會還力圖制定歐洲的納米技術戰略，目前，已確定了促進歐洲納米技術發展的5個關鍵措施：增加研發投入，形成勢頭；加強研發基礎設施；從質和量方面擴大人才資源；重視工業創新，將知識轉化為產品和服務；考慮社會因素，趨利避險。另外，包括德國、法國、愛爾蘭和英國在內的多數歐盟國家還制定了各自的納米技術研發計劃。
（2）新興工業化經濟體瞄準先機
意識到納米技術將會給人類社會帶來巨大的影響，韓國、中國臺灣等新興工業化經濟體，為了保持競爭優勢，也紛紛制定納米科技發展戰略。韓國政府2001年制定了《促進納米技術10年計劃》，2002年頒布了新的《促進納米技術開發法》，隨后的2003年又頒布了《納米技術開發實施規則》。韓國政府的政策目標是融合信息技術、生物技術和納米技術3個主要技術領域，以提升前沿技術和基礎技術的水平；到2010年10年計劃結束時，韓國納米技術研發要達到與美國和日本等領先國家的水平，進入世界前5位的行列。
中國臺灣自1999年開始，相繼制定了《納米材料尖端研究計劃》、《納米科技研究計劃》，這些計劃以人才和核心設施建設為基礎，以追求“學術卓越”和“納米科技產業化”為目標，意在引領臺灣知識經濟的發展，建立產業競爭優勢。
（3）發展中大國奮力趕超
綜合國力和科技實力較強的發展中國家為了迎頭趕上發達國家納米科技發展的勢頭，也制定了自己的納米科技發展戰略。中國政府在2001年7月就了《國家納米科技發展綱要》，并先后建立了國家納米科技指導協調委員會、國家納米科學中心和納米技術專門委員會。目前正在制定中的國家中長期科技發展綱要將明確中國納米科技發展的路線圖，確定中國在目前和中長期的研發任務，以便在國家層面上進行指導與協調，集中力量、發揮優勢，爭取在幾個方面取得重要突破。鑒于未來最有可能的技術浪潮是納米技術，南非科技部正在制定一項國家納米技術戰略，可望在2005年度執行。印度政府也通過加大對從事材料科學研究的科研機構和項目的支持力度，加強材料科學中具有廣泛應用前景的納米技術的研究和開發。
2、納米科技研發投入一路攀升
納米科技已在國際間形成研發熱潮，現在無論是富裕的工業化大國還是渴望富裕的工業化中國家，都在對納米科學、技術與工程投入巨額資金，而且投資迅速增加。據歐盟2004年5月的一份報告稱，在過去10年里，世界公共投資從1997年的約4億歐元增加到了目前的30億歐元以上。私人的納米技術研究資金估計為20億歐元。這說明，全球對納米技術研發的年投資已達50億歐元。
美國的公共納米技術投資最多。在過去4年內，聯邦政府的納米技術研發經費從2000年的2.2億美元增加到2003年的7.5億美元，2005年將增加到9.82億美元。更重要的是，根據《21世紀納米技術研究開發法》，在2005～2008財年聯邦政府將對納米技術計劃投入37億美元，而且這還不包括國防部及其他部門將用于納米研發的經費。
日本目前是僅次于美國的第二大納米技術投資國。日本早在20世紀80年代就開始支持納米科學研究，近年來納米科技投入迅速增長，從2001年的4億美元激增至2003年的近8億美元，而2004年還將增長20%。
在歐洲，根據第六個框架計劃，歐盟對納米技術的資助每年約達7.5億美元，有些人估計可達9.15億美元。另有一些人估計，歐盟各國和歐盟對納米研究的總投資可能兩倍于美國，甚至更高。
中國期望今后5年內中央政府的納米技術研究支出達到2.4億美元左右；另外，地方政府也將支出2.4億～3.6億美元。中國臺灣計劃從2002～2007年在納米技術相關領域中投資6億美元，每年穩中有增，平均每年達1億美元。韓國每年的納米技術投入預計約為1.45億美元，而新加坡則達3.7億美元左右。
就納米科技人均公共支出而言，歐盟25國為2.4歐元，美國為3.7歐元，日本為6.2歐元。按照計劃，美國2006年的納米技術研發公共投資增加到人均5歐元，日本2004年增加到8歐元，因此歐盟與美日之間的差距有增大之勢。公共納米投資占GDP的比例是：歐盟為0.01%，美國為0.01%，日本為0.02%。
另外，據致力于納米技術行業研究的美國魯克斯資訊公司2004年的一份年度報告稱，很多私營企業對納米技術的投資也快速增加。美國的公司在這一領域的投入約為17億美元，占全球私營機構38億美元納米技術投資的46%。亞洲的企業將投資14億美元，占36%。歐洲的私營機構將投資6.5億美元，占17%。由于投資的快速增長，納米技術的創新時代必將到來。
3、世界各國納米科技發展各有千秋
各納米科技強國比較而言，美國雖具有一定的優勢，但現在尚無確定的贏家和輸家。
（1）在納米科技論文方面日、德、中三國不相上下
根據中國科技信息研究所進行的納米論文統計結果，2000—2002年，共有40370篇納米研究論文被《2000—2002年科學引文索引（SCI）》收錄。納米研究論文數量逐年增長，且增長幅度較大，2001年和2002年的增長率分別達到了30.22%和18.26%。
2000—2002年納米研究論文，美國以較大的優勢領先于其他國家，3年累計論文數超過10000篇，幾乎占全部論文產出的30%。日本（12.76%）、德國（11.28%）、中國（10.64%）和法國（7.89%）位居其后，它們各自的論文總數都超過了3000篇。而且以上5國2000—2002年每年的納米論文產出大都超過了1000篇，是納米研究最活躍的國家，也是納米研究實力最強的國家。中國的增長幅度最為突出，2000年中國納米論文比例還落后德國2個多百分點，到2002年已經超過德國，位居世界第三位，與日本接近。
在上述5國之后，英國、俄羅斯、意大利、韓國、西班牙發表的論文數也較多，各國3年累計論文總數都超過了1000篇，且每年的論文數排位都可以進入前10名。這5個國家可以列為納米研究較活躍的國家。
另外，如果歐盟各國作為一個整體，其論文量則超過36%，高于美國的29.46%。
（2）在申請納米技術發明專利方面美國獨占鰲頭
據統計：美國專利商標局2000—2002年共受理2236項關于納米技術的專利。其中最多的國家是美國（1454項），其次是日本（368項）和德國（118項）。由于專利數據來源美國專利商標局，所以美國的專利數量非常多，所占比例超過了60%。日本和德國分別以16.46%和5.28%的比例列在第二位和第三位。英國、韓國、加拿大、法國和中國臺灣的專利數也較多，所占比例都超過了1%。
專利反映了研究成果實用化的能力。多數國家納米論文數與專利數所占比例的反差較大，在論文數最多的20個國家和地區中，專利數所占比例超過論文數所占比例的國家和地區只有美國、日本和中國臺灣。這說明，很多國家和地區在納米技術研究上具備一定的實力，但比較側重于基礎研究，而實用化能力較弱。
（3）就整體而言納米科技大國各有所長
美國納米技術的應用研究在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤等領域快速發展。隨著納米技術在癌癥診斷和生物分子追蹤中的應用，目前美國納米研究熱點已逐步轉向醫學領域。醫學納米技術已經被列為美國國家的優先科研計劃。在納米醫學方面，納米傳感器可在實驗室條件下對多種癌癥進行早期診斷，而且，已能在實驗室條件下對前列腺癌、直腸癌等多種癌癥進行早期診斷。2004年，美國國立衛生研究院癌癥研究所專門出臺了一項《癌癥納米技術計劃》，目的是將納米技術、癌癥研究與分子生物醫學相結合，實現2015年消除癌癥死亡和痛苦的目標；利用納米顆粒追蹤活性物質在生物體內的活動也是一個研究熱門，這對于研究艾滋病病毒、癌細胞等在人體內的活動情況非常有用，還可以用來檢測藥物對病毒的作用效果。利用納米顆粒追蹤病毒的研究也已有成果，未來5～10年有望商業化。
雖然醫學納米技術正成為納米科技的新熱點，納米技術在半導體芯片領域的應用仍然引人關注。美國科研人員正在加緊納米級半導體材料晶體管的應用研究，期望突破傳統的極限，讓芯片體積更小、速度更快。納米顆粒的自組裝技術是這一領域中最受關注的地方。不少科學家試圖利用化學反應來合成納米顆粒，并按照一定規則排列這些顆粒，使其成為體積小而運算快的芯片。這種技術本來有望取代傳統光刻法制造芯片的技術。在光學新材料方面，目前已有可控直徑5納米到幾百納米、可控長度達到幾百微米的納米導線。
日本納米技術的研究開發實力強大，某些方面處于世界領先水平，但尚未脫離基礎和應用研究階段，距離實用化還有相當一段路要走。在納米技術的研發上，日本最重視的是應用研究，尤其是納米新材料研究。除了碳納米管外，日本開發出多種不同結構的納米材料，如納米鏈、中空微粒、多層螺旋狀結構、富勒結構套富勒結構、納米管套富勒結構、酒杯疊酒杯狀結構等。
在制造方法上，日本不斷改進電弧放電法、化學氣相合成法和激光燒蝕法等現有方法，同時積極開發新的制造技術，特別是批量生產技術。細川公司展出的低溫連續燒結設備引起關注。它能以每小時數千克的速度制造粒徑在數十納米的單一和復合的超微粒材料。東麗和三菱化學公司應用大學開發的新技術能把制造碳納米材料的成本減至原來的1／10，兩三年內即可進入批量生產階段。
日本高度重視開發檢測和加工技術。目前廣泛應用的掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等的性能不斷提高，并涌現了諸如數字式顯微鏡、內藏高級照相機顯微鏡、超高真空掃描型原子力顯微鏡等新產品。科學家村田和廣成功開發出亞微米噴墨印刷裝置，能應用于納米領域，在硅、玻璃、金屬和有機高分子等多種材料的基板上印制細微電路，是世界最高水平。
日本企業、大學和研究機構積極在信息技術、生物技術等領域內為納米技術尋找用武之地，如制造單個電子晶體管、分子電子元件等更細微、更高性能的元器件和量子計算機，解析分子、蛋白質及基因的結構等。不過，這些研究大都處于探索階段，成果為數不多。
歐盟在納米科學方面頗具實力，特別是在光學和光電材料、有機電子學和光電學、磁性材料、仿生材料、納米生物材料、超導體、復合材料、醫學材料、智能材料等方面的研究能力較強。
中國在納米材料及其應用、掃描隧道顯微鏡分析和單原子操縱等方面研究較多，主要以金屬和無機非金屬納米材料為主，約占80%，高分子和化學合成材料也是一個重要方面，而在納米電子學、納米器件和納米生物醫學研究方面與發達國家有明顯差距。
4、納米技術產業化步伐加快
目前，納米技術產業化尚處于初期階段，但展示了巨大的商業前景。據統計：2004年全球納米技術的年產值已經達到500億美元，2010年將達到14400億美元。為此，各納米技術強國為了盡快實現納米技術的產業化，都在加緊采取措施，促進產業化進程。
美國國家科研項目管理部門的管理者們認為，美國大公司自身的納米技術基礎研究不足，導致美國在該領域的開發應用缺乏動力，因此，嘗試建立一個由多所大學與大企業組成的研究中心，希望借此使納米技術的基礎研究和應用開發緊密結合在一起。美國聯邦政府與加利福尼亞州政府一起斥巨資在洛杉礬地區建立一個“納米科技成果轉化中心”，以便及時有效地將納米科技領域的基礎研究成果應用于產業界。該中心的主要工作有兩項：一是進行納米技術基礎研究；二是與大企業合作，使最新基礎研究成果盡快實現產業化。其研究領域涉及納米計算、納米通訊、納米機械和納米電路等許多方面，其中不少研究成果將被率先應用于美國國防工業。
美國的一些大公司也正在認真探索利用納米技術改進其產品和工藝的潛力。IBM、惠普、英特爾等一些IT公司有可能在中期內取得突破，并生產出商業產品。一個由專業、商業和學術組織組成的網絡在迅速擴大，其目的是共享信息，促進聯系，加速納米技術應用。
日本企業界也加強了對納米技術的投入。關西地區已有近百家企業與16所大學及國立科研機構聯合，不久前又建立了“關西納米技術推進會議”，以大力促進本地區納米技術的研發和產業化進程；東麗、三菱、富士通等大公司更是紛紛斥巨資建立納米技術研究所，試圖將納米技術融合進各自從事的產業中。
歐盟于2003年建立納米技術工業平臺，推動納米技術在歐盟成員國的應用。歐盟委員會指出：建立納米技術工業平臺的目的是使工程師、材料學家、醫療研究人員、生物學家、物理學家和化學家能夠協同作戰，把納米技術應用到信息技術、化妝品、化學產品和運輸領域，生產出更清潔、更安全、更持久和更“聰明”的產品，同時減少能源消耗和垃圾。歐盟希望通過建立納米技術工業平臺和增加納米技術研究投資使其在納米技術方面盡快趕上美國。
這是一個小型印刷廠車間,面積只有70平方米左右,不到兩節地鐵車廂那么大。車間有七名女性和一名男性工人,每天的工作是將一種白色涂料噴到有機玻璃板上。
不幸很快就降臨在這些工人的身上:七名女工相繼發病,其中兩名女工去世。
在2009年9月號的《歐洲呼吸雜志》(European Respiratory Journal)上,首都醫科大學附屬朝陽醫院(下稱朝陽醫院)醫生宋玉果及其同事發表研究論文稱,上述女工“所患的可能是‘一種與納米材料有關的疾病’”。
這大概是全球首宗關于納米顆粒可能致命的臨床毒理病例報告。論文的發表,在國際學術界引發了一場小型“地震”。無論那些與納米技術有關的學術會議,還是科學新聞網站和科學家博客,中國女工之死和納米安全都是激烈爭論的話題。
噴涂車間悲劇
從研究論文披露的情況看,七位女工的年齡在18歲至47歲之間,平均不到30歲,在車間工作的時間從5個月至13個月不等。患病之前,她們的身體健康狀況良好。
2007年1月至2008年4月期間,這幾位女工被送到朝陽醫院職業病與中毒科救治。這個科室專業水準較高,其醫生經常被派往中國各個地方,協助處理血鉛超標、重金屬污染等職業安全事件。
女工們的癥狀比較類似。所有病人的肺部都受到嚴重損害,并且有胸腔積液,臉上、手上和胳膊也都出現了嚴重的瘙癢皮疹。其中,有四位女工體內的器官組織還面臨缺血缺氧的危險。
無論對于患者,還是對于醫生,治療過程都令人煎熬。胸腔積液反復出現,常用的治療方法均告失效。
最終,一名19歲的病人在接受外科手術16天之后去世;另外一名29歲的病人在癥狀出現后的第21個月,死于呼吸衰竭。
負責診斷和治療這些女工的,是朝陽醫院職業病與中毒科副主任醫師宋玉果。根據醫院網站的介紹,他多年來從事塵肺、有毒化學物中毒的診治和臨床研究。
宋玉果及其同事開始追究女工們患病的原因,并將嫌疑對象鎖定為那個印刷廠車間的工作環境。
該車間所使用的原料是一種象牙白色的聚合物材料――聚丙烯酸酯混合物。聚丙烯酸酯作為一種黏合劑,廣泛運用于建筑、印刷和裝修材料中,被認為毒性很低。不過,為了讓材料更加結實和耐磨,制造商有時會加入硅、鋅氧化物、二氧化鈦等金屬納米顆粒。
1納米等于1米的十億分之一,大致相當于人頭發絲直徑的數萬分之一。通常,粒徑在100納米以下的材料,均被稱為納米材料。
七名女工和一名男工被分為兩組,每天工作8個至12個小時。工人們每天要將大約6000克聚丙烯酸酯混合物,用勺子涂到機器的底盤上;這些混合物隨即被高壓噴射裝置噴涂在聚苯乙烯材質的有機玻璃板上;然后,有機玻璃板在75攝氏度至100攝氏度的溫度下被加熱烘干。
車間只有一扇門,沒有窗戶。噴射裝置附帶有一個燃氣排氣口,對噴涂過程中產生的煙霧起到一定的排除作用。
女工們發病以后,來自中國疾病預防控制中心、北京疾病預防控制中心、當地疾病預防控制中心的流行病學專家,以及朝陽醫院的醫生,對這家印刷廠的工作環境進行了調查。
在噴射裝置燃氣排氣口的吸氣口中,專家們找到了累積的塵埃粒子。女工們發病前五個月,燃氣排氣口發生了故障。由于室外溫度很低,車間的門也經常被關閉。專家們推斷,在這期間,車間內的空氣流動非常緩慢甚至處于靜止。
這些工人都是工廠附近的農民,沒有任何職業安全衛生知識。她們所得到的惟一用來保護自己的工具,就是棉紗口罩。而且,她們工作時只是偶爾戴戴。
據工人們反映,在噴涂過程中,經常會有一些原料噴濺到他們的臉上和胳膊上。惟一的一名男性工人在工作三個多月后離開,并沒有顯示出任何癥狀。在其他車間工作的工人,其中包括女工們的親屬,也沒有出現類似癥狀。
研究論文沒有透露這家印刷廠的名稱及其所在地區。在朝陽醫院的辦公室,宋玉果也謝絕了《財經》記者的采訪。
女工之死謎團
在女工們的肺部和胸液中,均發現了直徑約30納米的顆粒。而這般尺寸和形態的顆粒,同樣存在于她們接觸的噴涂材料之中。
此外,女工們出現了罕見的非特異性間質性肺炎,以及奇特的肺部增生組織――異物肉芽腫等癥狀。這些癥狀與納米材料毒理的動物實驗結果相似。
宋玉果及其同事因此認為,很可能是納米顆粒導致這些女工發病甚至死亡。
但不少專家對這一結論持有保留態度。
9月1日至3日,在北京舉行的中國國際納米科技會議上,多位專家提及宋玉果及其同事的論文。
美國納米健康聯盟(Alliance for NanoHealth)主席、得克薩斯大學醫學中心教授毛羅法?拉利(Mauro Ferrari)告訴《財經》記者,這篇論文非常重要,但他不認同作者關于納米顆粒導致工人患病和死亡的分析。
法拉利說,要確定納米顆粒與疾病之間的關系,首先應該分析納米顆粒的組分,確認這些顆粒來自工作環境;即便病人肺部的納米顆粒來自工作環境,在沒有對照試驗的情況下,也很難證明這些納米顆粒一定是女工患病的罪魁禍首。
他還強調,這家印刷廠的工作環境惡劣而封閉,有毒化學品和氣體充斥其中,工人們又沒有好的保護措施。這些因素對于工人患病和死亡究竟有怎樣的作用,都值得推敲。
對于論文中的一個推論――納米顆粒進入工人身體的途徑是吸入和皮膚接觸,中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮表示,這并不總是正確的。他強調,通過吸入方式進人體內是可能的,但是納米顆粒穿過皮膚直接進入生物體內的證據還很少。
美國麻省大學洛厄爾分校健康與環境學院助理教授迪米特爾?貝羅(Dhimiter Bello)因故取消了行程,未能到北京參加此次學術會議。但他通過電郵對《財經》記者說,在工人肺部和工作環境中都發現納米顆粒,只能說明納米顆粒有可能是一個致病因素。實際上,從論文提供的信息來看,并不能排除其他的可能致病因素。例如,噴涂過程中用到的聚合物材料在高溫下的降解產物,也可能是主要或者惟一造成女工患病的原因。
在貝羅看來,這場悲劇或許不應歸咎于納米顆粒,而應怪罪車間內原始的、不人道的工作條件,“這是一次警醒,無論(悲劇)是否與納米顆粒相關,工作場所的暴露條件都應當被控制在安全范圍內。在這方面,中國還有很長的路要走。”
美國加州大學洛杉磯分校納米毒理研究中心主任安德烈?內奧教授(Andre Nel)也說,在這起事件中,工人們沒有得到應有的生產安全保障,政府部門應該負起監督的責任,以保證生產過程中不會產生對人體和環境有害的物質。
實際上,論文本身也承認了研究存在局限:由于缺乏環境監測數據,無法弄清印刷廠車間納米顆粒的濃度;納米顆粒的組成也不清楚。
此外,令宋玉果及其同事疑惑的是,究竟是特定的納米顆粒,還是所有納米顆粒都有可能致病?如果的確是納米顆粒導致那些女工患病,對其他在工作中也會接觸納米顆粒的工人來說,又意味著什么?
如今,關于女工之死的研究論文已經成為了納米技術研究者們的一個熱點話題。據《財經》記者了解,歐洲和美國還有科學家打算組成一個專家小組,到中國開展調研,并希望取到樣品回去研究。
誘人前景與安全隱患
不管納米顆粒是否被確認為幾位女工悲慘命運的元兇,納米技術的安全性問題都因此再度引發各界關注。
納米技術正在走進人們的生活。從一桶涂料、一瓶防曬霜到一件衣服,都有可能用到納米技術。
納米材料顆粒小、表面積巨大,會顯示出很多獨特的物理化學性質,從而在電子、光學、磁學、能源化工、生物醫學、環境保護等領域有巨大的應用前景。例如,很多納米材料都可用作涂料,替代那些強毒性的化學物質;用碳納米管等納米材料改良電池,可以推動電動汽車的發展,使電力更持久等。
紐約一家名為“盧克斯研究”的市場分析公司稱,2007年銷售的納米技術相關產品,價值約1470億美元。到2015年,這一數字可能突破3萬億美元。
納米技術在展現出誘人前景的同時,其安全性問題也進入了人們的視野。
隨著納米材料的大規模應用,研究人員和工人容易暴露在納米顆粒濃度較大的實驗室或生產車間之中。此外,普通公眾也可能暴露在納米顆粒之下:涂料、化妝品等產品中用到的納米材料,可能在產品損壞或分解時釋放。
這些納米顆粒物可能經過呼吸道吸入、胃腸道攝入、藥物注射等方式進入人體,并經過淋巴和血液循環,轉運到全身各個器官。
根據多項流行病學研究,空氣中的細顆粒物,尤其是納米級別的顆粒物,濃度的大量增加會導致死亡率的增加。倫敦大霧曾經導致居民大量死亡,就是一個被經常引用的案例。
那么,人造的納米材料進入人體后,是否會導致特殊的生物效應,并對人體健康構成危害呢?從理論上說,納米物質由于尺寸小,與常規物質相比更容易透過人體的各道屏障;由于表面積大,也可能有更多毒害人體的方式。
朝陽醫院的宋玉果在8月31日《健康報》發表文章說,相關的動物實驗研究發現,許多納米物質具有明顯的毒性,其中研究較多的為碳納米管、納米二氧化鈦等。一些納米物質還被認為可致動物肺臟、肝臟、腎臟和血液系統等損傷。
對于與納米物質相關的疾病,宋玉果稱之為“納米相關物質疾病”。當然,他也表示,公眾不必為納米物質相關疾病感到恐慌,不是所有納米顆粒物都有毒性。
動物毒理性實驗的結果,也不能簡單地推到人的身上。但由于科學界對納米安全性的研究剛剛開始,幾乎沒有任何相關人體毒理性資料――這也是宋玉果及其同事的論文引起國際科學界高度關注的一個原因。
中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮告訴《財經》記者,目前開展過安全性研究的納米材料只有十幾種,還非常有限。但他相信,隨著研究隊伍的壯大和研究投入的加大,將來必定可以從大量的數據積累中尋找到一些規律。
在國際上,納米安全性研究的熱潮大約始于2003年。《科學》和《自然》等著名學術雜志紛紛發表文章,探討納米材料與納米技術的安全問題:納米顆粒對人體健康、自然環境和社會安全等是否有潛在的負面影響。
這之后,各國明顯增加了納米安全性方面的研究。美國的國家納米技術計劃(NNI)將總預算的11%投入納米健康與環境研究。歐盟每年支持三個左右與此相關的項目,每個項目的經費規模在300萬至500萬歐元之間,而歐盟各個國家還有自己國內支持的納米安全性項目。
中國在極力推進納米技術研究和產業化的同時,也開展了納米安全性的研究。其中,中國科學院在2001年就開始籌建納米生物效應與安全性實驗室。科技部在2006年啟動了為期五年的國家重點基礎研究發展計劃(即“973”計劃)項目“人造納米材料的生物安全性研究及解決方案探索”,經費2500萬元,首席科學家由趙宇亮擔任。
不過,趙宇亮告訴《財經》記者,與美國和歐盟相比,中國在納米安全性研究上的投入只是“一個零頭”。
政治決策與公共參與
中國科學家在納米安全性方面的研究工作,得到了國際同行的認可。其中,在每年召開的與納米毒理學相關的國際會議上,幾乎都會邀請中國科學家作大會報告。趙宇亮還與其他科學家共同主編了第一本納米毒理學英文專著。美國納米健康聯盟主席法拉利稱,中國科學家是納米毒理學研究領域的領導者之一。
不過,令趙宇亮感到尷尬的是,美國國家納米技術協調辦公室的官員曾經問他,包括美國、歐盟、英國、日本等很多國家的相關管理部門,都發表了對于納米技術安全性的調研報告、方針和策略,為什么中國沒有?對此,趙宇亮不知如何回答是好。
在美國和歐盟,納米技術及其安全性已經成為政治家們關心的話題之一。它們的環保部門、國家科學與技術委員會,以及其他政府研究機構,會通過白皮書等文件形式,發表政府層面對于納米安全性問題的見解。
其中,2001年,美國在國家科學技術委員會之下建立了國家納米技術協調辦公室,負責協調政府層面之間的納米研究計劃。而納米研究項目的成果,會通過這個辦公室反饋給其他政府機構,幫助科學研究去影響政府決策。
2009年3月,美國食品藥品監督管理局(FDA)還了一份有關納米技術的合作倡議。該局將與納米健康聯盟旗下的八個研究機構合作,以加快建立保障納米醫療產品安全可靠的有效體系。法拉利告訴《財經》記者,在實驗室研究結果與安全性評估的關聯,以及納米技術相關藥物的審批等方面,美國食品藥品監督管理局都做了很多工作。
相比之下,納米安全性在中國似乎局限于科學研究的階段,政府部門仍然保持沉默。
對于納米技術的研究和產業化,各國都在積極支持。其原因正如美國《環境健康展望》雜志所稱,科學界普遍認為,納米材料和納米技術對于社會是十分有益的,能夠提供更好的藥物、更強更輕的產品、對環境更友好的能源和環境技術。
與此同時,為了獲得公眾對于納米技術發展的支持,各國也需要在納米安全性方面進行更多的研究,同時鼓勵公眾參與。在中國納米國際科技會議的閉幕式上,法拉利也特地呼吁加大公眾在納米安全性研究上的參與程度。
實際上,關于納米技術發展的“風險預防”原則,在歐洲和美國等地正深入人心――人們希望在納米技術等新技術的風險出現之前,盡可能地提前進行防范和干預。而公眾及早參與到納米技術研究和政策的討論,是“風險預防”實踐的關鍵環節之一。
英國杜倫大學風險研究所負責人菲爾?麥克納頓(Phil Macnaghten)教授告訴《財經》記者,要想避免納米技術重蹈轉基因技術的覆轍,讓公眾從“上游”參與討論影響納米技術的研究和政策,或許是一個有效的辦法。如果等到技術發展之后再讓公眾在“下游”參與,可能為時已晚,“很難改變公眾業已形成的印象和認識”。
關鍵詞：納米粒子，扁藻，浮游植物，膠體
在水化學中，傳統上區分“溶解態”和“顆粒態” 是以能否通過0.45mm孔徑的濾膜為標準的。這一劃分標準由于納米粒子（又稱膠體粒子、超微粒子）的深入研究而受到了挑戰。論文大全。納米粒子的大小范圍在1nm到1mm之間，因此，過去所謂的“溶解態”實際上包括了真正的溶解態部分和膠體部分。納米粒子在海洋中是普遍存在的。由于它的比表面積較大，因而具有較大的吸附容量，從而控制著元素或化合物在溶解態或顆粒態間的分配。
大量的研究工作表明，海水中的納米粒子在有機物、痕量元素和放射性核素的生物地球化學循環中的重要作用是不容置疑的。但以往的工作多偏重于對納米粒子化學性質的研究，如納米粒子的組成及納米粒子與痕量金屬和有機碳的相互作用等，而有關納米粒子對生物的影響則研究的極少，基本上屬空白。本文以扁藻為例，通過現場采水樣與實驗室模擬相結合的方法初步探討了納米粒子對浮游植物生長的影響。
1．實驗部分
1 .1 藻類的培養
藻種選用亞心型扁藻（Platymonas subcordiformis），培養液為經沙濾煮沸后冷卻的天然海水。先將亞心型扁藻在500ml三角錐形瓶中培養一段時間，待扁藻濃度變大后，逐步擴大培養水體，最后培養在大型水族箱內。藻種每次使用前均用350目篩絹過濾多次（鏡檢觀察沒有看到浮游動物）。
1．2 水樣的采集與處理
1．2．1 水樣的采集
1998年10月和11月兩次分別對深圳大亞灣進行大面積調查，表層水用塑料桶采集（站位分布見圖1—圖2）。
關鍵詞：共振瑞利散射 納米微粒 納米反應 非納米反應 發展方向
Development of resonance rayleigh scattering spectrum method of application
LV Zhao-xia，LI Tai-shan，LI Mao-jing
(1Qinggong College, Heibei United University ,Tangshan 063009 ,China;
2、Tangshan Environmental Monitoring Central station,Tangshan 063000,China))
Abstract:Resonance rayleigh scattering spectrum method is a new method with developmental future. In this article, the application of resonance rayleigh scattering spectrum method can be divided into three parts：nanocrystal and we have been presented and reviewed about them, And proposed the development trends about synthetic methods.
Keywords:Resonance rayleigh scattering; nanostructured material; synthetic methods; reviewed;development trends
共振瑞利散射（RRS）作為一種新分析技術始于二十世紀九十年代初，Pasternack[1]等首次用共振散射技術研究卟啉類化合物在核酸分子上的J型堆積，顯示出該方法在研究生物大分子的識別、組裝、超分子排列[2]以及多個分析領域[3]的應用前景。劉紹璞等則率先研究小分子之間借靜電引力、疏水作用和電荷轉移作用而形成離子締合物產生強烈的RRS信號，從另一角度豐富和拓展了研究內容。目前，共振瑞利散射光譜法在生物大分子的測定、藥物分析、納米微粒和痕量無機物離子的研究和分析中得到越來越多的應用，已發展成為一種高靈敏度、操作簡便、儀器價廉和應用廣泛的新方法。本文歸納出共振瑞利散射法的三大主要應用：納米微粒、納米反應、非納米反應。并提出了它的發展方向。
1、共振瑞利散射光譜法的應用領域
1.1 納米微粒
納米微粒是納米微粒本身具有共振瑞利散射特性。近來，從納米微粒和界面形成這一觀點出發，通過對一些無機納米粒子的RRS光譜研究發現，（1）一些金屬納米粒子具有量子呈色效應和RRS效應，并產生RRS峰；（2）根據物理學共振原理，結合金屬納米微粒體系的光譜研究，認為RRS系納米微粒界面超分子能帶中的電子與入射光子相互作用導致瑞利散射光信號急劇增大的現象；（3）較大粒徑納米粒子和界面的形成是導致散射光信號增強的根本原因；（4）納米粒子的RRS效應、光源發射光譜和檢測器光譜響應曲線、光吸收是產生RRS峰的三個重要因素等。
研究結果表明，RRS光譜是研究無機納米粒子的一種靈敏的光譜技術。金、銀、碘化亞汞、硫化鎘、碲化鎘等液相納米粒子均顯示出RRS效應，產生特征RRS峰[4~8]。
1.2 納米反應
共振瑞利散射納米反應是納米微粒與蛋白質、核酸、多糖、染料、生物堿、藥物等發生反應引起的納米顆粒的共振瑞利散射光譜峰值的改變。
1.2.1 無機離子分析
周賢杰等[9]用銀納米微粒與酚藏花紅相互作用的共振瑞利散射光譜可為研究和檢測銀納米微粒提供一種簡便、靈敏的新方法。張慶甫等[10]研究了金納米棒與EDTA-Cu2+相互作用的共振光散射特征，建立了一種測定水中痕量銅離子的新方法[10]。
1.2.2 藥物分析
魯群岷等[11]利用金納米微粒作探針，建立共振瑞利散射光譜法可測定血液中一定范圍內亞甲藍的含量。何佑秋[12]用金納米微粒作探針，提出共振瑞利散射光譜法測定痕量卡那霉素的新方法，還可以測定鹽酸雷洛昔芬的含量。李太山等[7]制備出性能優異的碲化鎘納米晶與氨基糖苷類抗生素相互作用，建立了硫酸阿米卡星和硫酸小諾毒素的測定方法，王齊研究了硫化鎘納米晶與氨基糖苷類抗生素相互作用。王齊等[13]還利用硫化鎘納米微粒作探針共振瑞利散射測定了某些蒽環類抗癌藥物，而魯群岷用金納米微粒作探針共振瑞利散射同樣測定了某些蒽環類抗癌藥物。胡蓉研發小組[14]用CdSe量子點作探針共振瑞利散射法測定血樣中的阿米卡星含量。閆曙光等[15]用CdTe 量子點作探針共振瑞利散射法測定臨床上的抗凝劑物質肝素鈉含量。利用金納米的特殊的物理化學性質，以未經化學修飾的金納米直接作為探針，RRS法測定某些生物堿（如鹽酸小檗堿，硫酸奎寧）。
1.2.3 生物大分子分析
閆煒等[16]研究小組建立了一種用CdTe/CdS量子點共振瑞利散射光譜法快速檢測細胞色素C的方法。王齊等[17]研究了銅納米微粒與維生素B1相互作用的共振瑞利散射光譜。劉丹等[18]用CdSe量子點作探針共振瑞利散射法測定葡聚糖硫酸鈉的含量。王文星等[19]以沒食子酸為還原劑和穩定劑制備出的Ag/Au核殼納米粒子為探針，共振瑞利散射光譜測定人血清總蛋白。范小青在碩士論文中開發了CdTe量子點與卵清白蛋白、牛血清白蛋白的相互作用。劉正文的碩士論文用CdTe量子點作探針共振瑞利散射測定了γ-球蛋白含量。
1.2.4 其它分析
RRS光譜技術還可用金納米微粒作探針測定牛奶中的三聚氰胺的含量[20]。陳啟凡等[21]利用共振瑞利散射技術研究了金納米微粒與溶菌酶的相互作用，將納米金作為測定溶菌酶的探針。
1.3 非納米反應
共振瑞利散射非納米反應是非納米微粒與蛋白質、核酸、多糖、染料、生物堿、藥物等發生反應引起的納米顆粒的共振瑞利散射光譜峰值的改變。
1.3.1 無機離子分析
黃亞勵等[22]利用I3-與硫酸耐而藍生成穩定的離子締合物，碘能定量氧化As3+，且散射強度的改變值ΔIRRS與As3+濃度呈線性關系而建立了一種測定尿中痕量砷的共振瑞利散射新方法，還有人用此法測定了環境水樣中痕量砷（Ⅲ）。羅道成等[23]研究出鉛-碘化鉀-羅丹明6G離子締合物在315nm波長處產生強烈的共振瑞利散射光譜，其光強度I與Pb2+的質量濃度在一定范圍內成線性關系，可用于測定環境水樣中的痕量鉛。韓志輝等[24]人在銀-鄰菲羅啉-茜素紅體系中，開發出共振瑞利散射法測定痕量銀的一種新方法。倪欣等[25]也報道了痕量銀的共振瑞利散射法測定。劉運美等[26]在鈷(1I)-PAN-SDBS體系中用共振瑞利散射法測定了鈷的含量。Long X F等用RRS光譜技術測定天然水和生物樣品中的Al(III)。
1.3.2 藥物分析
邢高娃等[27]在一定條件下，以甲基藍-銪稀土配合物為光散射探針，建立了靈敏的測定美他環素的共振瑞利散射分析測定新方法。郭思斌[28]應用固綠與硫酸軟骨素作用形成結合產物時，在一定范圍內溶液的RRS強度與硫酸軟骨素濃度成正比，建立可測定其含量的方法。胡小莉等使用共振瑞利散射法測定氨基糖苷類和四環素類抗生素類藥物．王芬等[29]同樣采用共振瑞利散射光譜研究了某些蒽環類抗癌藥物與剛果紅的相互作用。許東坡等[30]用12-鎢磷酸共振瑞利散射光譜法測定鹽酸苯海拉明。王媚的論文中開發了共振瑞利散射光譜法在氟喹諾酮類抗生素藥物分析中的應用，如鋱-氟喹諾酮類抗生素-茜素紅、銪-氟喹諾酮類抗生素-鉻天青S、鈷-氟喹諾酮類抗生素-剛果紅等相互作用的反應體系。某論文以溴甲酚綠、溴酚藍、硅鉬酸為探針建立了簡便、快速測定奈替米星的共振瑞利散射的新方法。胡慶紅還用麗春紅S共振瑞利散射法測定硫酸小諾霉素。
1.3.3 生物大分子分析
肖錫林等[31]建立了共振瑞利散射法測定尿中微量白蛋白的檢測新方法。劉紹璞教授及學生研究發現利用RRS光譜可研究蛋白質和雜多化合物的反應繼而測定蛋白質，同時也利用RRS光譜研究了核酸和勞氏紫的反應，發現RRS信號的增強和核酸的濃度在一定范圍內成比例，該法有很寬的線性范圍和很高的靈敏度，可用于核酸的測定。田麗的論文建立了中性紅與透明質酸鈉、透明質酸鈉-溴化十六烷基吡啶締合物、三氨基三苯甲烷染料與硫酸皮膚素和健那綠與硫酸軟骨素體系相互作用的共振瑞利散射光譜及其分析應用等。劉俊鐵則利用茜素紅-銪光譜探針用于蛋白質分子的分光光度研究與檢測，還利用甲基藍與血紅蛋白相互作用的共振瑞利散射光譜研究及小分子的影響。
1.3.4 其它分析
西南大學研究小組用共振瑞利散射法測定了鹽浸中的亞鐵氰化鉀，還研究了乙基紫共振瑞利散射法測定碘酸鉀、羧甲基纖維素鈉含量，鹵離子與陽離子表面活性劑相互作用的共振瑞利散射光譜，溴酚藍共振瑞利散射光譜法測定痕量陽離子表面活性劑。RRS光譜技術還可用來測定β-環糊精的包結常數。
2、展望
綜述所述，目前可用共振瑞利散射光譜法在納米與非納米反應體系中測定無機離子、藥物分析、生物大分子等多種物質含量。相比較而言，納米反應體系測定物質的含量相對較少。隨著社會進步，納米科學技術不斷發展，可制備出更多種類且具有共振瑞利散射特性的納米晶，來測定更多品種、更痕量的物質含量，是以后共振瑞利散射法的發展方向。
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關鍵詞：納米材料,化工,應用
1前言
納米材料（又稱超細微粒、超細粉未）由表面（界面）結構組元構成，是處在原子簇和宏觀物體交界過渡區域的一種典型系統，粒徑介于原子團簇與常規粉體之間，一般不超過100nm，而且界面組元中含有相當量的不飽和配位鍵、端鍵及懸鍵。其結構既不同于體塊材料，也不同于單個的原子。其特殊的結構層次使它在眾多領域特別是在光、電、磁、催化等方面具有非常重大的應用價值。近年來，納米材料在化工生產領域也得到了一定的應用，并顯示出它的獨特魅力。
2納米材料特性
2.1具有很強的表面活性
納米超微顆粒很高的“比表面積”決定了其表面具有很高的活性。免費論文參考網。在空氣中，納米金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑、貯氣材料和低熔點材料。將納米微粒用做催化劑，將使納米材料大顯身手。如超細硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；超細銀粉可以成為乙烯氧化的催化劑；超細的鎳粉、銀粉的輕燒結效率，超細微顆粒的輕燒結體可以生成微孔過濾器，作為吸咐氫氣等氣體的儲藏材料，還可作為陶瓷的著色劑，用于工藝品的美術圖案中。免費論文參考網。
2.2具有特殊的光學性質
所有的金屬在超微顆粒狀態時都呈現為黑色。尺寸越小，顏色越黑，銀白色的鉑（白金）變成鉑黑，金屬鉻變成鉻黑。由此可見，金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低于l％，大約幾微米厚度的膜就能起到完全消光的作用。利用這個特性可以制造高效率的光熱、光電轉換材料，以很高的效率將太陽能轉變為熱能、電能。另外還有可能應用于紅外敏感元件、紅外隱身材料等。
2.3具有特殊的熱學性質
大尺寸的固態物質其熔點往往是固定的，超細微化的固態物質其熔點卻顯著降低，當顆粒小于10納米量級時尤為突出。例如，金的常規熔點為1064℃，當其顆粒的尺寸減小到10納米時，熔點會降低27℃，而減小到2納米尺寸時的熔點僅為327℃左右；銀的常規熔點為670℃，而超微銀顆粒的熔點可低于100℃。因此，超細銀粉制成的導電漿料可以進行低溫燒結，此時元件的基片不必采用耐高溫的陶瓷材料，完全可采用塑料。采用超細銀粉漿料，可使片基上的膜厚均勻，覆蓋面積大，既省材料又提高質量。
2.4具有特殊的磁學性質
小尺寸磁性超微顆粒與大塊磁性材料有顯著不同，大塊純鐵的磁矯頑力約為80安／米，而當顆粒尺寸減小到2×10-2微米以下時，其矯頑力可增加1000倍。若進一步減小其尺寸，大約小于6×10-3微米時，其矯頑力反而降低到零，呈現出超順磁性。利用磁性超微顆粒具有高矯頑力的特性，已制成高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應用于磁帶、磁盤、磁卡以及磁性鑰匙等;利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成了用途廣泛的磁流體。
2.5具有特殊的力學性質
因為納米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性和一定的延展性，這樣就使納米陶瓷材料具有了新奇的力學性質。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，就是因為它是由磷酸鈣等納米材料構成的，這也足以說明大自然是納米材料的成功制造者。納米晶粒的金屬要比傳統的粗晶粒金屬硬3～5倍。金屬——陶瓷復合納米材料則可在更大的范圍內改變材料的力學性質，其應用前景十分寬廣。
2.6宏觀量子隧道效應
由于電子既具有粒子性又具有波動性，因此它存在隧道效應。近年來，人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者說它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。目前研制的量子共振隧道晶體管就是利用量子效應制成的新一代電子器件。
3納米材料在化工生中應用
由于納米材料的特殊結構和特殊性能，使納米材料在化工生產中得到了廣泛的應用，主要應用在以下幾方面。
3.1橡膠改性
炭黑納米粒子加入到橡膠中后可顯著提高橡膠的強度、耐磨性、抗老化性，這一技術早已在橡膠工業中運用。
納米技術在制造彩色橡膠中也發揮了獨特的作用，過去的橡膠制品一般為黑色（納米級的炭黑較易得到）。若要制造彩色橡膠可選用白色納米級的粒子（如白炭黑）作補強劑，使用納米粒子級著色劑，此時橡膠制品的性能優異。
3.2塑料改性
3.2.1對塑料增韌作用
納米粒子添加到塑料中，對增加塑料韌性有較大的作用。用納米級SiC/Si3N4粒子經鈦酸酯處理后填充LDPE，當添加量為5％時沖擊強度最大，缺口沖擊強度為55.7kj/m2，是純LDPE的2倍多；斷裂伸長率到625 ％時仍未斷裂，為純LDPE的5倍。用納米級CaCO3，改性HDPE，當納米級CaCO3含量為25％時，沖擊強度達到最大值，最大沖擊強度為純HDPE的1.7倍，斷裂伸長率在CaCO3含量為16％時最大，約為660％超過純HDPE的值。
3.2.2塑料功能化
塑料在家用電器及日用品中的應用非常廣泛，在塑料中添加具有抗菌性的納米粒子，可使塑料具有抗菌性，且其抗菌性保持持久。現已應用此技術生產了抗菌冰箱，實際上就是在制造冰箱塑件時，使用的塑料原料中添加了某種納米粒子，利用該納米粒子的抗菌特性，使塑料具有抗菌殺菌的功能，國內某公司采用該項技術率先開發出無菌塑料餐具、無菌塑料撲克等產品，受到市場的歡迎。
3.2.3通用塑料的工程化
通用塑料具有產量大、應用廣、價格低等特點，但其性能不如工程塑料，而工程塑料雖性能優越，但價格較高。在通用塑料中加入納米粒子能使其達到工程塑料的性能，用納米技術對通用聚丙烯進行改性，其性能達到了尼龍6的性能指標，而成本卻降低1／3。
3.3化學纖維改性
近年來出現了各種新型的功能性化學纖維，其中不少是應用了納米技術，如日本帝人公司將納米ZnO和納米SiO2混入化學纖維， 得到具有除臭及靜化空氣功能的化學纖維，這種化學纖維被廣泛用于制造長期臥床病人和醫院的消臭敷料、繃帶、睡衣等；日本倉螺公司將納米ZnO加入到聚酯纖維中，制得了防紫外線纖維， 該纖維除了具有防紫外線功能外，還具有抗菌、消毒、除臭的功能。
3.4涂料改性
在各類涂料中添加納米材料，如納米TiO2，可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料，廣泛應用于醫院和家庭內墻涂飾。可制造出防紫外線涂料，應用于需要紫外線屏蔽的場所，例如涂在陽傘的布料上，制成防紫外線陽傘。還可以制造出吸波隱身涂料，用于隱形飛機、隱形軍艦等國防工業領域及其他需要電磁波屏蔽場所的涂敷。在涂料中添加納米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光潔度及強度成倍提高，涂料的質量和檔次大大升級，據稱，納米改性外墻涂料的耐洗刷性可由原來的1000多次提高到1萬多次，老化時間延長2倍多。納米ZnO 添加到汽車金屬閃光面漆中，可制造出汽車專用變色漆。
3.5在催化方面的應用
催化劑在許多化學化工領域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應時間、提高反應效率和反應速度。大多數傳統的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經驗進行，不僅造成生產原料的巨大浪費，使經濟效益難以提高，而且對環境也造成污染。納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒子作催化劑，可大大提高反應效率，控制反應速度，甚至使原來不能進行的反應也能進行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應速度提高10～15倍。
3.6在其它精細化工方面的應用
納米材料的優越性無疑也會給精細化工帶來福音，并顯示它的獨特畦力。如在橡膠中加入納米SiO 2 ，可以提高橡膠的抗紫外輻射和紅外反射能力。免費論文參考網。國外已將納米SiO 2 ，作為添加劑加入到密封膠和粘合劑中，使其密封性和粘合性都大為提高。在有機玻璃中加入Al 2 O 3 ，不僅不影響玻璃的透明度，而且還會提高玻璃的高溫沖擊韌性。一定粒度的銳鈦礦型TiO 2 具有優良的紫外線屏蔽性能，而且質地細膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。納米SiO 2 能夠強烈吸收太陽光中的紫外線，產生很強的光化學活性，可以用光催化降解工業廢水中的有機污染物，具有除凈度高，無二次污染，適用性廣泛等優點，在環保水處理中有著很好的應用前景。在環境科學領域還將出現功能獨特的納米膜。這種膜能探測到由化學和生物制劑造成的污染，并能對這些制劑進行過濾，從而消除污染。
4結束語
碳納米材料是近年來的研究熱點，隨著人們對碳納米材料研究的深入，其在生物醫學領域的應用也在拓展，本書綜述了在碳納米材料在生物醫學中的應用前景、研究進展以及面臨的主要挑戰。
第1部分 介紹了碳納米材料在生物醫學中的應用，含第1-11章：1.碳納米材料在生物醫藥中的應用前景，基于納米柱、納米金剛石以及納米炸彈的物理化學性質，2.作為藥物載體的碳納米材料；3.功能性碳納米材料在光熱療法、細胞毒性以及藥物傳遞中的應用；4.具有特殊結構的碳納米管在生物醫藥中的應用；5.水溶性的陽離子型富勒烯衍生物的光動力治療；6.基于碳納米管場發射X射線的微焦點計算機斷層掃描技術在醫學成像中的應用；7.義齒基托材料：納米管/聚合丙烯酸甲酯復合樹脂；8.石墨烯在生物醫學中的應用；9.仿生石墨烯納米傳感器；10.功能性碳納米點在生物醫學中的應用；11.納米金剛石材料在生物醫學中的應用。第2部分 介紹了納米科技在生物醫藥方面的應用：從碳納米材料到仿生體系，含第12-18章：12.三維碳納米結構的仿生工程；13.Janus納米結構在生物醫藥中的應用；14.蛋白質納米圖案構筑；15.水溶膠粘合劑的仿生設計：從化學到應用，16.利用仿生膜測量脂質雙分子層的滲透率；17.用于藥物檢測的熒光納米傳感器；18.仿生表面細胞工程。
本書的第一作者Mei Zhang是美國Case Western Reserve University的研究人員，主要從事碳納米材料方面的研究，在Science等國際頂級期刊發表過多篇論文。本書可作為生物醫藥工程以及材料科學與工程等相關專業研究人員的參考書。
王兆剛，博士研究生
（中國科學院半導體研究所）
