纳米科技畅想从清除肿瘤到太空电梯
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【摘要】近日，据国外媒体报道，现今一些最伟大的科学创新正在极小的尺度上发生着。纳米技术（1纳米等于1米的10亿分之一）描述的是一些从分子甚至原子尺度上能够完成复杂任务的技术。具
近日，据国外媒体报道，现今一些最伟大的科学创新正在极小的尺度上发生着。纳米技术（1纳米等于1米的10亿分之一）描述的是一些从分子甚至原子尺度上能够完成复杂任务的技术。具体来说，纳米管就是直径1纳米的管状结构，这比人类头发直径还要小大约10万倍。
借助纳米技术，工程师们可以为你的智能手机设计出体积更小、效率更高的微处理器。此外，在不久的将来，一些由纳米技术开发的微小配件将整合到先进的安全防卫系统上。
在6月16日～18日于美国华盛顿特区举行的Future Con大会上，一群纳米技术领域的专家表示，科学家正在探索纳米技术在医疗上的应用，目标可以精确到基因本身；利用纳米技术，工程师还可以建造强度极高的线缆，并最终支持太空电梯的实现。
Future Con是一个主要关注科幻小说和尖端科技之间交集的会议。在6月17日的“与魔术无异：科幻小说中的纳米技术”讨论会上，美国国家标准技术研究所的首席科学家劳埃德·惠特曼（Lloyd Whitman）告诉听众，医学界的研究者正尝试开发出在纳米尺度上操作的机器，以“追踪生物学的蓝图”。
惠特曼表示，任何在纳米尺度上制作出来的机器人都不会像一个典型的机器人，它可能更像一个病毒。演化已经在很微观的水平上构建出具有完善功能的自主生命形式，而工程师们可以从这些微小的成功故事中吸取养分，帮助他们实现在纳米水平上对粒子进行操作。
约翰霍普金斯大学的生物医学工程、眼科学、肿瘤学神经外科学和材料科学与工程助理教授乔丹·格林（Jordan Green）在讨论会中表示，从病毒上寻找灵感将非常有帮助，科学家能以此探索纳米技术在医学和人类健康中的应用潜力。
直达细胞内部
在碳纳米管中，由碳原子构成的管状结构直径只有十亿分之一米，即是在纳米尺度。
病毒能将自身基因插入人体细胞，以此复制并影响我们的基因组。研究者是否能设计出一种合成颗粒，以同样的方式进行遗传信息传递呢？由无毒和水溶性材料制成的颗粒或许能将脱氧核糖核酸（DNA）直接送到细胞内部，并在细胞核外部编码出核糖核酸（RNA）分子，从而翻译为具有特定功能的蛋白质。
乔丹·格林说：“这或许将改变一个细胞的基因组成，从而获得短期的治疗效果。”对于患有遗传疾病的人，比如血友病或囊性纤维症患者，这项技术或许能将健康的基因送到目标细胞，以修复细胞内部引起疾病的DNA。
格林表示，纳米技术或许还将催生更加高效的癌症疗法。癌细胞中的突变会使“控制按钮”失效，从而不受控制地生长，但采用纳米颗粒的目标基因疗法将重新激活这些细胞的“自摧毁按钮”，使癌症停止扩散。
通过控制纳米颗粒到达特定组织，以及向特定细胞输送精准的指令信息，“纳米工程师和纳米技术将帮助医学变得越来越精准。”
前往月球
在Future Con大会上，马里兰大学工程学院的Lourdes Salamanca-Riba表示，纳米技术或许还能帮助人们实现至少在19世纪晚期就出现的工程幻想——建造一座从地球通往太空的电梯。
Lourdes Salamanca-Riba说，有一类太空电梯的设想是，一条长线缆的一端在赤道上，另一端则连接在地球大气层之外地球静止轨道的飘浮“基地”上。据估计，这条缆线的长度将需要达到约66 000公里，因此必须由极其强韧和轻盈的材料制成，否则就会因为自身重量而倒塌。
碳纳米管是用碳原子制成的管状纳米结构，具有极高的强度，厚度则只有1个原子层，看起来是非常理想的缆线制作材料。
Salamanca-Riba表示，通过天空电梯连接浮动的太空站，将使宇航员前往月球或其他太空区域的难度显著降低。而且，虽然太空电梯的造价十分高昂，但一旦就位，就将显著降低向地球轨道运输物资的成本——从每千克数千美元降低到每千克几百美元。
不过，想要生产数千公里用于固定太空电梯的碳纳米管，还需要很长一段时间。Salamanca-Riba指出，目前研究人员只能制作出数厘米长的碳纳米管。
近日，据国外媒体报道，现今一些最伟大的科学创新正在极小的尺度上发生着。纳米技术（1纳米等于1米的10亿分之一）描述的是一些从分子甚至原子尺度上能够完成复杂任务的技术。具体来说，纳米管就是直径1纳米的管状结构，这比人类头发直径还要小大约10万倍。
借助纳米技术，工程师们可以为你的智能手机设计出体积更小、效率更高的微处理器。此外，在不久的将来，一些由纳米技术开发的微小配件将整合到先进的安全防卫系统上。
文章来源：《材料科学与工程学报》 网址: http://www.clkxygcxb.cn/qikandaodu/2021/0514/574.html