纳米钻石

从1987年起，科学家在太空中发现了许多钻石结晶体。当然，只有用观察才能发现这些微小的颗粒，它们一般直径是1～10，平均只有3纳米左右（1纳米只不过是十亿分之一米）。科学家因此称这些xx钻石为“纳米钻石”。

　　现在人们普遍认为，这些可能是在外的太空中由于超新星

爆发而形成。质量大的恒星在走到生命尽头的时候，会产生超新星爆发，并在飞散的气体中传导强烈的冲击波。在这样激烈的环境中，气体中的由于压力的作用，结合成了纳米钻石。生成的纳米钻石广泛散布在宇宙空间中，在46亿年前太阳系形成后，被太阳系俘获，于是，太阳系中就含有了远古生成的纳米钻石。所以，在陨石中发现的纳米钻石，是在太阳系形成之前就出现的，是远古时期太空中的物质，可以算是前太阳粒子。

　　但是，美国佐治亚州的科学家对前面的观点提出了怀疑。他们仔细研究了包含在陨石或星际尘埃中的纳米钻石，包括几块非常有名的碳质球粒陨石，以及2颗从南极的冰雪中找到的陨石和大气层中4个星际尘埃中的陨石。这些陨石中，有的含有纳米钻石，有的却并无纳米钻石。

　　科学家猜测，从大气层中发现的许多星际尘埃是由携带来的物质，散布于大气层中。而彗星是构成太阳系的一种原始天体，它们最初分布于太阳系的外围，比如奥尔特云带或柯伊伯带等位置。那里最容易受到太阳系外太空物质的污染，包含纳米钻石也就不足为奇了。

　　可是起源于彗星的星际尘埃中，却也有半数以上不含有纳米钻石。因此，说这些钻石是前太阳系粒子，是有疑问的。于是，科学家猜想，也许这些钻石来自太阳系内部，即在太阳系诞生的时候，在原始太阳的气体和尘埃中形成了纳米钻石

　　根据研究，纳米钻石的确是由爆发的强烈冲击波生成的。但是，近年来，科

学家们发现了若干个类似原始太阳系星云的天体，它们往往由初生的气团和周围圆盘状的尘埃云组成。科学家们用采集这些原始恒星的光谱，从那些圆盘状的尘埃云中，确实也找到了碳结晶的迹象。通过把这些光谱与陨石中的纳米钻石的光谱进行比较，科学家发现两者几乎是一致的。这个事实表明，原始太阳系可以自己生成纳米钻石。

　　科学家还估计，如果通过超新星的爆发，纳米钻石被散布到已经100多亿岁的宇宙中，那么单是里，就应该含有1兆吨的钻石。遗憾的是，这些钻石太微小了，人们用肉眼无法观察到。

　　2009年1月4日香港报道，北美洲古人xx劳维斯人灭绝消失，一直是科学界的谜团。北美史前人xx劳维斯

人在1.3万年前突然消失，、乳齿象、短面熊齿兽、剑齿虎和巨犰狳等古生物也绝种。科学家最近指出，于北美广泛地区的泥土中发现纳米钻石，引证于公元前1.1万年发生一场彗星撞击地球的毁灭性灾难，不单摧毁克劳维斯文化，也令长毛象和乳齿象等巨型生物瞬间灭绝。

　　科学家在2009年1月2日出版的杂志发表有关研究报告，指出在北美洲多个地点的泥土中，均发现肉眼无法看见的纳米钻石，其中一处更是位于亚利桑那州梅利泉的克劳维斯遗址之上。研究员指出，纳米钻石需要在宇宙爆炸造成的高温和高压环境下形成。

　　科学家肯尼特说：“除了外层空间的力量，没有其它理由能够解释这些钻石的出现。”他指这次彗星撞地球，类似约6500万年前令恐龙绝种的彗星撞击。北美史前人xx劳维斯人在1.3万年前突然消失，长毛象、乳齿象、短面熊齿兽、剑齿虎和巨犰狳等古生物也绝种。

　　美国科学家2007年10月研究证明，纳米钻石颗粒可以被用来向传输化疗xx。这一研究成果发表在国际{dj0}纳米期刊《纳米快报》（Nano Letters）上。Dean Ho是美国西北大学的助理教授，他同时担任北京大学生物医学工程系的访问教授。他领导的小组研究证明，这种由纳米钻石颗粒提供的xx传输系统是xxx有效的。

　　与当前使用的传输系统不同的是，纳米钻石颗粒xx传输系统不会产生副作用。一系列的研究已经证实，纳米钻石颗粒不会引起细胞炎症，因为一旦xx被释放出来，所留下的就仅仅是钻石颗粒而已。同时，纳米钻石颗粒在水中的溶解度也赋予了它在临床应用方面的新优势，而且它还可以用来xx结核病或者病毒感染。

　　纳米钻石颗粒非常特别，它们极为稳定，因此科学家能够在其表面进行许多化学实验，进一步开发其应用功能。同时它们还提供了安全上的保证，这一点对临床医学至关重要，因为找到一种既有效又安全的材料并非易事。研究人员还发现，对纳米钻石颗粒进行汇总能够帮助正常的细胞抵御化疗xx，使它们不致被杀死，因为这种纳米钻石颗粒集群只有在抵达目标细胞时才会缓慢释放xx，而它们所传输的xx，几乎是普通传输系统所能传输xx的5倍之多。

　　住友电气公司和等单位联合开发出{jd0}直径仅为10纳米的钻石纳米发射体。据认为，这一技术在等领域具有广阔的应用前景。这种纳米级的单晶钻石发射体是应用晶体生长技术和等离子腐蚀法制作出来的。科学家们研究发现，钻石的电子释放效率要高于一般金属，其{jd0}越尖，便越能在低电压下产生更强的电场和提高电子的释放效率，是今后很有发展前途的元器件制造材料。但是由于钻石的材料特性，要制作小直径的{jd0}非常困难。日本经济产业省实施的“新前沿碳技术”项目就是为了解决这个难题。

纳米碳

　　近年来，碳纳米技术的研究相当活跃，多种多样的纳米碳结晶、针状、棒状、桶状等层出不穷。2000年德国和美国科学家还制备出由20个碳原子组成的空心笼状分子。根据理论推算，包含20个碳原子仅是由正五边形构成的，C60分子是富勒烯式结构分子中最小的一种，考虑到原于间结合的角度、力度等问题，人们一直认为这类分子很不稳定，难以存在。德、美科学家制出了C60笼状分子为材料学领域解决了一个重要的研究课题。碳纳米材料中纳米碳纤维、纳米碳管等新型碳材料具有许多优异的物理和化学特性，被广泛地应用于诸多领域。

　　纳米碳材料主要包括三种类型：碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球。　

　　(1)碳纳米管　碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体，一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。

　　(2)碳纤维　分为丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维两种。碳纤维质轻于铝而强力高于钢，它的比重是铁的1／4，强力是铁的10倍，除了有高超的强力外，其化学性能非常稳定，耐腐蚀性高，同时耐高温和低温、耐辐射、消臭。碳纤维可以使用在各种不同的领域，由于制造成本高，大量用于航空器材、运动器械、建筑工程的结构材料。美国伊利诺伊大学发明了一种廉价碳纤维，有高强力的韧性，同时有很强劲的吸附能力、能过滤有毒的气体和有害的生物，可用于制造防毒衣、面罩、手套和防护性服装等。

　　(3)碳球　根据尺寸大小将碳球分为：(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构，直径在2—20nm之间)，如C60，C70等；(2)未xx石墨化的纳米碳球，直径在50nm一1μm之间；(3)碳微珠，直径在11μm以上。另外，根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。

　　（1）激光蒸发石墨法 此方法是在使用金属催化剂的情况下，用脉冲激光轰击石墨表面，在石墨表面产生纳米级碳材料。

　　（2）等离子体喷射沉积法 此方法是将离子喷射的钨电极(阴极)和铜电极(阳极)进行水冷却，当Ar/He载气挟带苯蒸气通过等离子体炬后，会在阳极的表面上沉积出含有纳米级碳材料的碳灰。

　　（3）凝聚相电解生成法 其采用石墨电极(电解槽为阳极)，在约600℃的温度及氩气保护的条件下，以一定的电压和电流电解熔融的卤化碱盐，电解生成了形式多样的碳纳米材料。

　　（4）石墨电弧法　石墨电弧法是用石墨电极在一定气氛中放电，从阴极沉积物中收集碳纳米材料的方法。　

　　（5）化学气相沉法 化学气相沉积法是制备碳材料所广泛使用的方法，它又可分为有催化化学气相沉积和无催化化学气相沉积。把含有碳源的气体(或蒸气)流经催化剂表面时进行催化分解。乙烯、乙炔、苯乙烯、苯、甲苯、甲烷等通常用作碳源，这些一般都是化学性质比较活泼的含有不饱和化学键的化合物；过渡金属、稀有金属或金属氧化物常常用作催化剂；氩气、氮气或氢气等通常用作载气。无催化气相沉积则不用任何催化剂，直接在保护气氛下热分解气相含碳有机物。

　　碳纳米管又叫巴基管，由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、中空纳米管

碳纳米管的应用——力学

　　超强纤维

　　碳纳米管具有弹性高、密度低、绝热性好、强度高、隐身性优越、红外吸收性好、疏水性强等优点，它可以与普通纤维混纺来制成防弹保暖隐身的xx装备。

　　材料增强体

　　用于增强金属、陶瓷和有机材料等。并且结合碳纳米管的导热导电特性，能够制备自愈合材料。

碳纳米管的应用－隐身材料

　　碳纳米管对红外和电磁波有隐身作用:

　　纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长,因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多,这就大大减少波的反射率;

　　纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3～4个数量级,对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多。

　　因此，红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，很难发现被探测目标,起到了隐身作用。由于发射到该材料表面的电磁波被吸收,不产生反射,因此而达到隐形效果。

碳纳米管的应用－能源

　　储氢材料

　　按5人座的轿车行使500公里计算，需要3.1Kg的氢气，以正常的油箱体积计算，氢气的存储密度应有6.5wt%，目前的储氢材料都不能满足这一要求。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，使其成为最有潜力的储氢材料，国外学者证明在室温和不到1bar的压力下，单壁碳管可以吸附氢气5-10wt%。

　　根据理论推算和近期反复验证，普遍认为碳纳米管的可逆储/放氢量在5wt%左右，即使5wt%，也是迄今为止{zh0}的储氢材料。

　　锂离子电池

　　锂离子电池正朝高能量密度方向发展，最终为电动汽车配套，并真正成为工业应用的非化石发电的绿色可持续能源，因此要求材料具有高的可逆容量。

　　碳纳米管的层间距略大于石墨的层间距，充放电容量大于石墨，而且碳纳米管的筒状结构在多次充-放电循环后不会塌陷，循环性好。碱金属如锂离子和碳纳米管有强的相互作用。用碳纳米管做负极材料做成的锂电池的首次放电容量高达1600mAh/g，可逆容量为700mAh/g，远大于石墨的理论可逆容量372mAh/g。

碳纳米管的应用－纳米器件

　　纳米导线

　　碳纳米管的直径仅数纳米至数十纳米，耐电流密度可达铜的100多倍，可以作为超级耐高电流密度的布线材料，半导体型的碳纳米管还可以用来构筑纳米场效应晶体管、单电子晶体管等纳米器件，变频器、逻辑电路以及环形振荡器等各种逻辑电路。

　　IBM的研究人员已经在单一“碳纳米管”分子上构建了{sg}的完整电子集成电路，比当今的硅半导体技术具有更为强大的性能，具有里程碑式的重大意义。

碳纳米管的应用－电子器件

　　场致发射

　　纳米级发射{jd0}、大长径比、高强度、高韧性、良好的热稳定性和导电性等，使得碳纳米管成为理想的场致发射材料!有望在冷发射电子枪、平板显示器等众多领域中获得应

　　用。

　　日本已制出该类技术的彩色电视机样机，其图象分辨率是目前已知其它技术所不可能达到的。用碳纳米管制成的电子枪与传统的相比，不但具有在空气中稳定、易制作的特点，而且具有较低的工作电压和大的发射电流，适用于制造大的平面显示器。

　　使用具有高度定向性的单壁碳纳米管作为电子发送材料，不但可以使屏幕成像更清晰，还可以缩短电子到屏幕之间的距离，使得制造更薄的壁挂电视成为可能。

　　新型的电子探针

　　碳纳米管具有大长径比、纳米尺度{jd0}、高模量，是理想的电子探针材料。不易折断：即使与被观察物体的表面发生碰撞，纳米碳管也不易折断，碳纳米管可与被观察物体进行软接触。

　　灵活性高：碳纳米管笼状碳网状结构，可以进入观察物体不光滑表面的凹陷处。能更好显现被观察物体的表面形貌和状态，有很好的重现性。

　　用碳纳米管作为这类电子显微镜的探针，不仅可以延长探针的使用寿命，而且可极大的提高显微镜的分辨率。特别是扩展了原子力显微镜等探针型显微镜在蛋白质、生物大分子结构的观察和表征中的应用。

　　超级电容器

　　多孔碳不但微孔分布宽（对存储能量有贡献的孔不到30%），而且结晶度低，导电性差，容量小。碳纳米管结晶度高、导电性好、比表面积大、微孔大小可通过合成工艺加以控制，比表面利用率可达{bfb}，超级电容器极限容量骤然上升了3-4个数量级，循环寿命在万次以上（使用年限超过5年）。在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景。

　　大功率超级电容器

　　快速充放电特性：在汽车启动和爬坡时快速提供大电流及大功率电流，在正常行驶时由蓄电池快速充电；在刹车时快速存储发电机产生的大电流，这可减少电动车辆对蓄电池大电流充电的限制，大大延长蓄电池的使用寿命，提高电动汽车的实用性；对于燃料电池电动汽车的启动更是不可少的。若其容量能进一步提高，可望取代电池使用。

碳纳米管的应用－传感器

　　传感器

　　碳纳米管吸附某些气体之后，导电性发生明显改变，因此可将碳纳米管做成气敏元件对气体实施探测报警。

　　在碳纳米管内填充光敏、湿敏、压敏等材料，还可以制成纳米级的各种功能传感器。纳米管传感器将会是一个很大的产业。

碳纳米管的应用－纳米机械

　　纳米机械

　　美国中国和巴西的科学家发明了能称量亿亿分之二百克的单个病毒的“纳米秤”，通过测量振动频率可以测出粘结在悬臂梁一端的颗粒的质量。

　　莫斯科大学的研究人员将少量纳米管置于29Kpa的水压下(相当于水下18000千米深的压力)做实验。不料，未加到预定压力的1/3，纳米管就被压扁了。他们马上卸去压力，它却像弹簧一样立即恢复了原来形状。于是，科学家得到启发，发明了用碳纳米管制成像纸张一样薄的弹簧，用作汽车或火车的减震装置，可大大减轻车辆的重量。

碳纳米管的应用－催化

　　特点：高稳定性、高比表面积、便于化学处理等

　　由于碳纳米管具有纳米级的内径，类似石墨的碳六元环网和大量未成键的电子，可选择吸附和活化一些较惰性的分子，研究发现其在600℃的催化活性优于贵金属铑，并很稳定。这将在石化和化工产业界带来不可估量的革新和效益。

　　碳纳米管与金属离子之间的相互作用，使金属离子能在常温下自动趋于还原态，这对金属纳米导线的制备无疑很有裨益。

富勒烯的结构

　　克罗托受建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒（RichardBuckminster Fuller，1895年7月12日~1983年7月1日）设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑的启发，认为C60可能具有类似球体的结构，因此将其命名为buckminster fullerene（巴克明斯特·富勒烯，简称富勒烯）。

　　富勒烯是一系列纯碳组成的原子簇的总称。它们是由非平面的五元环、六元环等构成的封闭式空心球形或椭球形结构的共轭烯。现已分离得到其中的几种，如C60和C70等。在若干可能的富勒烯结构中C60，C240，C540和直径比为1:2:3。

　　C60的分子结构的确为球形32面体，它是由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的足球状空心对称分子，所以，富勒烯也被称为足球烯。

富勒烯的性质和应用

　　C60有润滑性，可能成为超级润滑剂。金属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。

　　C60还可能在半导体、催化剂、蓄电池材料和xx等许多领域得到应用。

　　C60分子可以和金属结合，也可以和非金属负离子结合。C60是既有科学价值又有应用前景的化合物，在生命科学、医学、天体物理等领域也有定的意义。

　　富勒烯的成员还有C78、C82、C84、C90、C96等也有管状等其他形状。

　　分类：

　　微孔材料<2 nm；介孔材料2 nm~50 nm；大孔材料>50 nm

　　优点：

　　高比表面积、高热导率、高电导率、高稳定性、高化学惰性、低密度等

　　应用前景：

　　气体吸附、水净化催化载体、电化学双层电容器、电极材料、生物传感器和太阳能电池等

　　环境治理：气体和水净化的关键材料

　　多孔碳的应用

　　电化学双层电容器、催化载体、有机生物分子吸附载体、高灵敏生物传感器电极、太阳能电池

纳米黄金

网易探索 7月7日讯，据美国《探索》杂志报道，xxx耐药性威胁不能小看：世界卫生组织预测一些疾病的xx可能在未来10里会遭遇没有效果的可怕后果，其中包括疟疾、肺结核和肺炎。事实上，美国70%的医疗xx感染每年导致9万美国人死亡。据美国疾病控制与预防中心表示，这些医疗过程中感染的xx至少耐一种xx药。为了避免人类面临这样的xxx耐药性危机，科学家正在努力开发更加有潜能的新一代xxx，他们正在从一些最奇特的资源中提取新型xxx，从鳄鱼静脉血到胆固醇xx。

1、 鳄鱼血

 

 

 

被认为具有致命危险的鳄鱼如今将扮演拯救者角色。美国一项{zx1}研究表明，鳄鱼血液蛋白质中可能带有能够对抗“超级病菌”的抗生物质。事实上，短吻鳄对抗感染的本领比我们人类强很多，从而使它们具有快速愈合伤口的适应能力。研究人员发现鳄鱼在相互撕咬中经常伤痕累累。东一个西一个的伤口，要是换在人类身上，不知道要截肢多少次了。但是，这些凶残的家伙从不会因为这些外伤而感染。于是，美国的研究者就从鳄鱼血液中分离出一种胎蛋白，进一步研究发现此胎蛋白能破坏xx的细胞膜和xx的氨基酸链。他们还发现针尖大的鳄鱼蛋白就可以杀死大部分种类的病毒，其中包括恐怖的抗药性金黄色葡萄球菌(简称MRSA)和爱滋病病毒（HIV）。

(本文来源：网易探索 )

2、青蛙皮

 

 

 

去年意大利科学家从青蛙皮中分离出一种短蛋白，叫xx缩氨酸或两栖动物类缩氨酸（APAs），经测试发现这种免疫成分能杀灭耐多种xx的xx，其中包括恐怖的抗药性金黄色葡萄球菌(简称MRSA)。而且，这种缩氨酸不仅能直接杀灭xx，还能快速提高人体免疫系统的能力，达到尽快xx的目的。

这种缩氨酸如此容易脆裂，它们能在血液中快速断裂，20分钟就能消灭血液中的xx。研究人员发现它可以杀灭5种xx，其中包括医疗中感染最普遍的3种致命xx――金黄色葡萄球菌、嗜麦芽窄食单胞菌和鲍氏不动杆菌。这些致命xx正越来越多地成为医院重症特别护理中心的感染之源。

 

3、合成分子

 

 

 

美国西北大学的研究人员最近开发了一种xx缩氨酸，叫拟肽（peptoid），对xx具有更大的杀伤力。这些合成分子模仿螺旋状xx缩氨酸的结构和功能以及xx机理，但比自然界的缩氨酸更有威力，且在体内的xx时间更长，而生产成本却低得多。当科学家将它们加入到6种已知的导致食物中毒、肺炎、医疗感染、耳朵和心脏感染的xx中，结果发现拟肽全部将它们消灭了。

4、聚集噬菌体

 

 

 

如果xx能进化具有耐药性，那么为何不让它们成为xx的微生物呢？这种能够消灭xx的微生物就叫噬菌体（phage）。噬菌体除了能xx之外，还能留存在体内充当“好”xx。目前所谓的噬菌体疗法已经在东欧广为使用，而美国正在进行临床测试。由于噬菌体和其xx目标共同进化了数十亿年，它们能够有利地解决xx的耐药性问题。

噬菌体是一种能“吃”xx的xx病毒，凡有xx的地方，都有它们的行踪。噬菌体往往都有各自固定的“食谱”。像专爱“吃”乳酸杆菌的噬菌体和专“吃”水稻白叶枯xx的噬菌体等等。根据这一特性，科学家可以从xx的分布中大致判断出噬菌体的分布情况。噬菌体的脾气并不都一样。烈性噬菌体侵入xx后，马上进行营养繁殖，直到使xx细胞裂解方才善罢甘休。而温和性噬菌体进入xx细胞内先“潜伏”下来，不但不损伤寄主细胞，反而和寄主的基因组同步复制，等待时机。如果受到外界因素的刺激，比如受到辐射，那么，潜伏的噬菌体会毫不犹豫地“冲”出寄主细胞，从而导致xx死亡。

5、胆固醇药

 

 

 

抗药性金黄色葡萄球菌(简称MRSA)产生的一种抗氧化剂能帮助破坏抗感染过程中产生的有毒自由基。科学家发现这种抗氧化剂是在类似于人类生产胆固醇的过程中产生的。因此，研究人员想知道这种低胆固醇化合物是否能充当一种新型的xxx。于是研究人员进行了实验老鼠的动物测试，发现服用此胆固醇药的老鼠感染的抗药性金黄色葡萄球菌(简称MRSA)比没有服用此药的老鼠少98%。（