人類和“Nano”的不解之緣

材料牛注：“Nano”，打開科技新聞滿天飛的一個詞，未來的日子里我們將見證納米技術在航空航天、生物醫學、計算和通信等領域改變人類生活的過程，說不定還有助于延長人類壽命呢，納米，你怎么看？

每天，似乎都會冒出一只用新方法做“納米”的團隊，在他們的努力下一切將會變得更好。

21世紀的變革不會電視化，而是會被發布到Snapchat，Instagram，Twitter和YouTube上。但是如果你根本看不到它呢？這就如同納米級別上發生的事情只存在于理論上一樣。

但是，但多虧了20世紀著名的物理學家Richard Feynman，他讓我們看到了真正納米級的東西。

Feynman的理念在航空航天、生物醫學、計算和通信等不同領域仍在不斷創新。他奠定了由納米粒子制造碳納米管、巴基球、富勒烯、石墨烯和其他材料的基礎。

1959年，美國國家納米技術計劃（National Nanotechnology Initiative ，簡稱NNI）中Feynman“描述了科學家將能夠操縱和控制單個原子和分子的過程”，最早提出了納米技術。

1984年，他問道：“你能制造多小的機器？” 事實證明，可以很小很小。

而且，正如2016年10月7日“華爾街日報”報道，我們正在見證一些真正偉大的成就，包括分子電梯、分子肌肉、分子計算機芯片、分子電機以及納米車。

試著想想：根據NNI提出的納米技術，“納米尺度的科學，工程和技術大約只有1-100納米。”

除了這些迷你超級機器外，我們正在將“納米”納入技術材料的產品化進程中，這將使現有的機器更耐用、工作更高效、種類更豐富。

當我們談到下一代飛機、下一代可穿戴生物醫學設備和下一代光纖通信時，不變的主題是納米：納米技術、納米材料、納米光子學。幾十年間，制造商已能使用碳纖維制造更輕便的運動器材、更好的飛機和更優質的紡織品。

正如Dexter Johnson在IEEE Spectrum的報告中所說，碳納米管將使航空復合材料性能更優越：薩里大學先進技術研究所（Advanced Technology Institute，簡稱ATI），布里斯托大學創新科學先進復合中心（Advanced Composite Centre for Innovation and Science，簡稱ACCIS）和龐巴迪航天航空公司的研究人員正在合作開發一種取代聚合物膠的碳納米管功能材料。用這種新材料生產的增強聚合物具有較高的電導和熱導率，有開辟新功能的可能性。英國的研究人員表示將傳感器和能量采集器等小工具直接嵌入材料中將成為可能。

當涉及到飛機領域，輕量化是較好的，所以在機身中嵌入傳感器和能量收集器是一個重大的飛躍。

Johnson在 IEEE Spectrum還做了基于電子振蕩的“新穎的混合納米材料”——納米光子學的主要進步的報告：德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員開發了一種混合納米材料，能夠進行光學元件的寫入，擦除和重寫。研究人員認為，這種納米材料和用于開發它的技術可以創造新一代的光學芯片和電路。

當然，可重寫光學的概念不是全新的；它是諸如CD和DVD的光學存儲介質的基礎。然而，CD和DVD需要龐大的光源，光學介質和光檢測器。而全部在2-D材料上操作是現開發的可重寫集成光子電路的一大亮點。

“為了開發可重寫的集成納米光子電路就必須將光限制在2-D平面內，其中光可以在平面中進行長距離傳輸，并且可以對其傳播方向，幅度，頻率和相位進行任意調控，”項目牽頭人，德克薩斯大學教授Yuebing Zheg說，“我們的混合材料，使得開發可重寫的集成納米光子電路成為可能。”

誰會想到，石墨烯與自制的Silly Putty（一種彈性材料）混合居然會創建出使“可穿戴”成為可能的極具突破性的新材料呢？

下一代生物醫學設備無疑將會使用一些這樣的東西：

一塊石墨烯可以將被稱為Silly Putty的彈性棒狀物轉變為能夠監測人類脈搏或者甚至可以跟蹤小蜘蛛精細步伐的壓力傳感器。

這種材料被稱為G-putty，它的發明者希望可以將其開發成一個連續監測血壓的裝置。

G-putty的制作者在他們的研究中經常依賴“家庭用品”。正如Nature的Mark Peplow說，2014年，他們通過“在廚房攪拌機中燒石墨來制備石墨烯”。

人類出于工業和藝術目的研究納米材料實際上已經有數千年了。但是，像Feynman這樣去設想開發超小型技術就需要有遠見了。他的助手在納米技術和納米材料方面取得的進展將推動星際探索，促進超級計算，并延長我們人類的壽命。

Butterfly Sciences是一個個人公司，基于使用基因治療改善艾滋病患者生活的理念而創立。它是微生物學家Brian Hanley的心血結晶。

Hanley潛心于他的研究，去年6月，他自己注射了一個自己設計、自己資助的基因，且沒有得到FDA批準。

正如Antonio Regalado報道：這是第二例MIT技術評論記錄的不受監管的基因治療案例，這是一個被一些大膽的人所接受，尋求開發抗衰老治療的有風險的試驗。 Hanley注入他的肌肉細胞的基因會使他的身體產生更多的有效荷爾蒙，增加他的力量，耐力和壽命。

幾乎沒有投資者對他的這一概念感興趣。 但60歲的Hanley決心看看他的方法是否有效。他說：“我想證明它，為了自己，我想要取得進展，”。

有人說，一個代表自己的律師是會欺騙客戶的。那么他們對自己做基因治療這一事件有什么看法呢？

奧本大學從事狗基因研究工作的Bruce Smith教授說：“我認為這是瘋了，但這是人類與技術碰撞的天性。”

原文鏈接：Nanotechnology: How Miniscule Science Will Save Mankind

本文由材料人編輯部龍騎士提供素材，谷雨星編譯，丁菲菲審核，點我加入材料人編輯部。

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