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微生物合成無機納米材料論文篇一
納米材料具有傳統(tǒng)材料所不具備的奇異或反常的物理、化學(xué)特性，如原本導(dǎo)電的銅到某一納米級界限就不導(dǎo)電，原來絕緣的二氧化硅、晶體等，在某一納米級界限時開始導(dǎo)電。這是由于納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占比例大等特點，以及其特有的三大效應(yīng)：表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。小尺寸效應(yīng)?，F(xiàn)在從尺寸效應(yīng)探討其特性和應(yīng)用。
隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質(zhì)。量子尺寸效應(yīng)指當(dāng)金屬或半導(dǎo)體從三維減小至零維時，載流子在各個方向上均受限，隨著粒子尺寸下降到接近或小于某一值（激子玻爾半徑）時，費米能級附近的電子能級由準(zhǔn)連續(xù)能級變?yōu)榉至⒛芗壍默F(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。金屬或半導(dǎo)體納米微粒的電子態(tài)由體相材料的連續(xù)能帶過渡到分立結(jié)構(gòu)的能級，表現(xiàn)在光學(xué)吸收譜上從沒有結(jié)構(gòu)的寬吸收過渡到具有結(jié)構(gòu)的特征吸收。量子尺寸效應(yīng)帶來的能級改變、能隙變寬，使微粒的發(fā)射能量增加，光學(xué)吸收向短波長方向移動（藍(lán)移），直觀上表現(xiàn)為樣品顏色的變化，如cds微粒由黃色逐漸變?yōu)闇\黃色，金的微粒失去金屬光澤而變?yōu)楹谏?。同時，納米微粒也由于能級改變而產(chǎn)生大的光學(xué)三階非線性響應(yīng)，還原及氧化能力增強，從而具有更優(yōu)異的光電催化活性[5,6]。
第頁納米材料與技術(shù)是在20世紀(jì)80年代末才逐步發(fā)展起來的前沿交叉性新興學(xué)科領(lǐng)域，它與住處技術(shù)和生物技術(shù)一起并稱為21世紀(jì)三大前沿高新技術(shù)，并可能引導(dǎo)下一場工業(yè)革命。
納米技術(shù)是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母咝陆徊婕夹g(shù)，人類剛剛邁進門檻，就顯現(xiàn)出其強大的生命力。有些納米材料（如納米金剛石）經(jīng)過表面改性和分散，可以均勻分布到聚合物的熔融體中，經(jīng)過噴絲、冷卻形成具有特殊功能的納米纖維，添加比列很低，但每根短纖維上有成千上萬個納米顆粒?？梢宰鞒筛呖鼓?、自清潔、防雨、防紫外線、防靜電、殺菌、紅外隱形等功能布料，很有發(fā)展前景。
將人類帶入新的微觀世界。人類可以從新的納米技術(shù)領(lǐng)域獲得很大好處。利用這項技術(shù)的目的是在納米尺寸上操縱物質(zhì)，以創(chuàng)造出具有全新分子組織形式的結(jié)構(gòu)。這有可能改變未來材料和裝置的生產(chǎn)方式，并且給人類帶來巨大的經(jīng)濟益處。
第頁界。
傳統(tǒng)的解釋材料性質(zhì)的理論，只是用于大于臨界長度100納米的物質(zhì)。如果一個結(jié)構(gòu)的某個維度小于臨界長度，那么物質(zhì)的性質(zhì)就常常無法用傳統(tǒng)的理論去解釋。而科學(xué)家正試圖在大哥分子或原子尺度到十萬個分子的尺度之內(nèi)發(fā)現(xiàn)新奇的現(xiàn)象。
美國國納米技術(shù)計劃初期研究的重點是，在分子尺度上具有新奇的特性并且系統(tǒng)、物理和化學(xué)性能有明顯提高的材料。比如，在納米尺度上，電子和原子的交互作用受到變化因素的影響。這樣，在納米尺寸上組織物質(zhì)的結(jié)構(gòu)就有可能使科學(xué)家在不改變材料化學(xué)成分的前提下，控制物質(zhì)的基本特性，比如磁性、蓄電能力和催化能力等。又如在納米尺度，生物系統(tǒng)具有一套成系統(tǒng)的組織，這使科學(xué)家能夠把人造組件和裝配系統(tǒng)放入細(xì)胞中，以制造出結(jié)構(gòu)經(jīng)過組織后的新材料，有可能使人類模擬自然的自行裝配。還有，納米組件有很大的表面積，這能夠使它們成為理想的催化劑和吸收劑等，并且在放電能和向人體細(xì)胞施藥方面派上用場。利用納米技術(shù)制造的材料與一般材料相比，在成分不變的情況下體積會大大縮小而且強度和韌性將得到提高。
美國西北大學(xué)開發(fā)的一種比色傳感器，已經(jīng)成功探測出結(jié)核桿菌?？茖W(xué)家把探測對象的dna附加在納米大小的黃金微粒上。當(dāng)互補的微粒在溶液中存在時，黃金微粒會緊緊地結(jié)合在一起，改變懸浮液的顏色。
隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)的質(zhì)變。由
第頁于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對超微粒而言，尺寸變小，同時其比表面積也顯著增加，從而產(chǎn)生如下的新奇的性質(zhì)：特殊的光學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。具體的光學(xué)性質(zhì)是當(dāng)黃金被分割到小于光波波長的尺寸時，即失去了原有的富貴光澤而呈黑色。事實上，尺寸越小，顏色愈是黑。由此可見，金屬超微顆粒對反光的反射率很低。熱學(xué)性質(zhì)具有高矯頑力的特征，已經(jīng)作為高儲存密度的磁記錄磁粉，大量應(yīng)用于磁帶。利用磁性，人們已經(jīng)將磁性超微粒制成用途廣泛的磁性液體。力學(xué)性質(zhì)是具有良好的任性。因為納米材料具有大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此變現(xiàn)出很好的韌性和延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學(xué)性質(zhì)。美國學(xué)者報道氟化鈣納米材料在室溫下可以大幅度彎曲而不斷裂。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是有磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的。呈納米晶粒的金屬比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬3到5倍。
一般常見的磁性物質(zhì)均屬多磁區(qū)之集合體，當(dāng)粒子尺寸小至無法區(qū)分出其磁區(qū)時，即形成單磁區(qū)之磁性物質(zhì)。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜時，將成為優(yōu)異的磁性材料。
我們對納米材料的認(rèn)識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要不斷的探索和研究。相信通過不斷的深入，一定會使納米在更多的領(lǐng)域里發(fā)揮作用，服務(wù)于生產(chǎn)和生活。
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參考文獻：
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微生物合成無機納米材料論文篇二
論文題目：納米材料與技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
學(xué)院：材料與能源學(xué)院
姓名：夏國東
學(xué)好：3110006707
納米材料與技術(shù)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)狀與趨勢
21世紀(jì)前20年，是發(fā)展納米技術(shù)的關(guān)鍵時期。由于納米材料特殊的性能，將納米科技和納米材料應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域都能帶來產(chǎn)品性能上的改變，或在性能上有較大程度的提高。利用納米科技對傳統(tǒng)工業(yè)，特別是重工業(yè)進行改造，將會帶來新的機遇，其中存在很大的拓展空間，這已是國外大企業(yè)的技術(shù)秘密。英特爾、ibm、sony、夏普、東芝、豐田、三菱、日立、富士等具有國際影響的大型企業(yè)集團紛紛投入巨資開發(fā)自己的納米技術(shù)，并到得了令世人矚目的研究成果。納米技術(shù)在經(jīng)歷了從無到有的發(fā)展之后，已經(jīng)初步形成了規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)。歐盟、日本、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、中國、韓國、以色列、新西蘭等國在納米材料領(lǐng)域的投資較大。日本國會提出要把發(fā)展納米技術(shù)作為今后數(shù)十年日本的立國之本，政府機構(gòu)和大公司是其研究資金的主要來源，中小企業(yè)的作用很小。
中國在上世紀(jì)80年代，將納米材料科學(xué)列入國家“863計劃”、和國家自然基金項目，投資上億元用于有關(guān)納米材料和技術(shù)的研究項目。但我國的納米技術(shù)水平與歐美等國的差距很大。目前我國有50多個大學(xué)20多家研究機構(gòu)和300多所企業(yè)從事納米研究，已經(jīng)建立了10多條納米技術(shù)生產(chǎn)線，以納米技術(shù)注冊的公司100多個，主要生產(chǎn)超細(xì)納米粉末、生物化學(xué)納米粉末等初級產(chǎn)品。
目前納米材料與技術(shù)在各方面的應(yīng)用越來越廣泛，小到日常使用的刀具，大到航空航天，都遍布納米材料的身影。
1、納米技術(shù)在建筑涂料中的應(yīng)用
涂料是建筑物的內(nèi)衣（內(nèi)墻涂料）和外衣（外墻涂料），國內(nèi)傳統(tǒng)的涂料普遍存在懸浮穩(wěn)定性差、不耐老化、耐洗刷性差、光潔度不高等缺陷。納米復(fù)合涂料就是將納米粉體用于涂料中所得到的一類具有耐老化、抗輻射、剝離強度高或具有某些特殊功能的涂料。在建材（特別是建筑涂料）方面的應(yīng)用已經(jīng)顯示出了它的獨特魅力。
2、納米技術(shù)在混凝土材料中的應(yīng)用
隨著社會工業(yè)化的深入發(fā)展和我國基礎(chǔ)建設(shè)的廣泛開展，水泥混凝土作為一種傳統(tǒng)的建材，其產(chǎn)量和用量都在不斷地增加，高性能混凝土已成為水泥基復(fù)合材料領(lǐng)域中的研究熱點。同時，許多特殊領(lǐng)域要求水泥混凝土具有一定的功能性，如希望其具有吸聲、防凍、高強且高韌性等功能。納米材料由于具有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面及界面效應(yīng)等優(yōu)異特性，因而能夠在結(jié)構(gòu)或功能上賦予其所添加體系許多不同于傳統(tǒng)材料的性能。利用納米技術(shù)開發(fā)新型的混凝土可大幅度提高混凝土的強度、施工性能和耐久性能。
3、納米技術(shù)在陶瓷材料中的應(yīng)用
二十世紀(jì)90年代初，日本nihara首次報道了以納米尺寸sic顆粒為第二相的納米復(fù)相陶瓷具有很高的力學(xué)性能，并具有很多獨特的性能。含有20%納米鈷粉的金屬陶瓷是火箭噴氣口的耐高溫材料。氧化物納米材料在這方面都優(yōu)于同質(zhì)傳統(tǒng)陶瓷材料，在陶瓷基中添加其他納米微粒的效果也正在研究。利用納米粒子特殊的光電磁特性制成太陽能陶瓷、遠(yuǎn)紅外陶瓷等，用于建筑物飾面，可開發(fā)太陽能，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，促進人們身體健康。納米技術(shù)在陶瓷上的應(yīng)用潛力不可估量。
4、在國防科技上的應(yīng)用
納米技術(shù)將對國防軍事領(lǐng)域帶來革命性的影響。例如：納米電子器件將用于虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)和戰(zhàn)場上的實時聯(lián)系；對化學(xué)、生物、核武器的納米探測系統(tǒng)；新型納米材料可以提高常規(guī)武器的打擊與防護能力；由納米微機械系統(tǒng)制造的小型機器人可以完成特殊的偵察和打擊任務(wù)；納米衛(wèi)星可用一枚小型運載火箭發(fā)射千百顆，按不同軌道組成衛(wèi)星網(wǎng)，監(jiān)視地球上的每一個角落，使戰(zhàn)場更加透明。而納米材料在隱身技術(shù)上的應(yīng)用尤其引人注目。在雷達(dá)隱身技術(shù)中，超高頻段電磁波吸波材料的制備是關(guān)鍵。納米材料正被作為新一代隱身材料加以研制。
5、納米醫(yī)學(xué)和生物學(xué)
從蛋白質(zhì)、dna、rna到病毒，都在1-100nm的尺度范圍，從而納米結(jié)構(gòu)也是生命現(xiàn)象中基本的東西。細(xì)胞中的細(xì)胞器和其它的結(jié)構(gòu)單元都是執(zhí)行某種功能的“納米機械”，細(xì)胞就象一個個“納米車間”，植物中的光合作用等都是“納米工廠”的典型例子。納米微粒的尺寸常常比生物體內(nèi)的細(xì)胞、紅血球還要小，這就為醫(yī)學(xué)研究提供了新的契機。
經(jīng)過幾十年對納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實驗室操縱單個原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展?？梢灶A(yù)測：不久的將來納米金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計算機將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來。
新產(chǎn)物的出現(xiàn)總是伴隨著優(yōu)點與缺點，納米材料的發(fā)展也不是一帆風(fēng)順的，隨著人們對納米材料的認(rèn)識不斷加深，一些存在的問題也不斷被發(fā)掘出來。
1、職業(yè)暴露人群，包括納米技術(shù)的研發(fā)人員和工人的健康安全問題。根據(jù)現(xiàn)有的毒理學(xué)研究，納米粉塵和顆粒有可能通過呼吸和皮膚接觸進入人體。這就給長期暴露在納米材料氛圍中的一線工人和研發(fā)人員的健康帶來潛在威脅。此外，納米材料還有一個特點就是易燃易爆。萬一因為操作不當(dāng)?shù)葞砘馂?zāi)或者爆炸，后果不堪設(shè)想。因此，如何切實保護在納米材料生產(chǎn)場所中暴露人員的健康，以及實驗室和工作場所納米材料的管理、納米材料運輸過程中的安全措施以及一旦發(fā)生危險的危機處理問題等應(yīng)該成為勞動保護法和工業(yè)環(huán)境法研究和關(guān)注的對象。
2、消費者的權(quán)益問題。隨著納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化程度的提高，目前，在化妝品和食品中納米技術(shù)的應(yīng)用越來越多。市場上的化妝品和體育用品有許多是納米材料產(chǎn)品，比如說防曬霜和口紅。食品包裝中的聚合物基納米復(fù)合材料(pnmc)的應(yīng)用、作為食品機械的潤滑劑、納米磁致冷工質(zhì)和食品機械原材料中橡膠和塑料的改性等等都用到納米材料。毫無疑問這些材料具有獨特的優(yōu)點。但是在安全上也具有不確定性。但目前進行標(biāo)識的納米材料還微乎其微。從知情同意的倫理原則出發(fā)，消費者和相關(guān)人員有權(quán)知道自己所接觸的材料的內(nèi)容及其風(fēng)險程度。
3、環(huán)境保護問題。研究證明，不僅在納米技術(shù)的工作場所的環(huán)境問題關(guān)系到相關(guān)人員的健康，而且廢棄的納米材料進入空氣、土壤、水體等環(huán)境后，可以產(chǎn)生一系列環(huán)境過程，最終對人和整個生物鏈產(chǎn)生負(fù)面影響。由于納米材料具有強烈的吸附能力。在擴散、遷移過程中，還能吸附大氣、土壤中存在的一些常見化學(xué)污染物如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥、重金屬離子等。因此，環(huán)境法應(yīng)該研究納米材料的環(huán)境問題，尤其必須加強廢棄納米材料的管理。
在技術(shù)和經(jīng)濟全球化的今天，納米技術(shù)的許多前沿問題亦如能源問題、環(huán)境問題以及生物技術(shù)的問題一樣，不是基于一個國家的力量所能解決的。一旦國家之間與納米技術(shù)相關(guān)的法律框架存在不同，就不可避免地會導(dǎo)致國際間合作研究的障礙，以及全球納米技術(shù)風(fēng)險與利益分配不公等問題，因此，有必要在一定的國際法體系下就納米技術(shù)發(fā)展中的某些基本的標(biāo)準(zhǔn)、原理達(dá)成一致意見，實現(xiàn)各國相關(guān)法律體系的協(xié)調(diào)。在此基礎(chǔ)上，制定全球性的指導(dǎo)納米技術(shù)發(fā)展的基本原則框架，促進成員國和公眾對于納米技術(shù)的關(guān)注，真正推動納米技術(shù)風(fēng)險的“善治”。而如果沒有一個全球治理的框架協(xié)議，將導(dǎo)致納米技術(shù)發(fā)展中的惡意競爭，從而最終阻礙納米技術(shù)的健康發(fā)展。。
納米材料作為一種新型高科技材料，毫無疑問會引起一系列強烈的變革，中國對與納米材料的研究與重視程度仍然落后于西方國家，在未來，如何在納米材料領(lǐng)域更進一步不單是前人的責(zé)任更是我們大學(xué)生的責(zé)任，只有不斷的自強不息，才能讓祖國在未來高科技時代中不落于人后！
關(guān)鍵詞：納米材料，納米科技，進展，應(yīng)用，前景，問題
摘要：納米材料是21世紀(jì)的新型發(fā)展領(lǐng)域，在各個方面都有重大的應(yīng)用，帶來很多技術(shù)改革和創(chuàng)新，但是也存在一些不用忽視的問題，未來的發(fā)展需要靠我們的努力。
微生物合成無機納米材料論文篇三
伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，功能化納米材料的應(yīng)用成為了順應(yīng)時代的發(fā)展的必然趨勢。在對相關(guān)技術(shù)項目進行全面分析的過程中，要對其原理進行生物分子檢測，有效結(jié)合組織工程學(xué)分析相關(guān)研究效果。對無機納米材料表面化學(xué)分析進行闡釋，并集中討論了納米材料表面化學(xué)在生物分析中的應(yīng)用。
納米材料；表面化學(xué)；生物分析；應(yīng)用；
納米材料形成后，表現(xiàn)會完全呈現(xiàn)出無機界面，并且能有效包裹在表面活性劑中，其本身并不具備生物動能，且不能直接應(yīng)用在細(xì)胞或者是生物活體上?；诖?，相關(guān)操作人員要對其進行表面化學(xué)的改性處理和修飾，保證納米材料生物功能得以發(fā)揮。并且，在納米材料表面化學(xué)研究體系內(nèi)，主要是對生物相容性、生物穩(wěn)定性以及生物分散性等進行集中傳遞，保證納米顆粒研究效果更加直觀[1]。
1)表面物理化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)變動，多數(shù)無機納米材料都是非極性物質(zhì)，基本的沸點較高，要求在高溫環(huán)境中形成，表面都會出現(xiàn)油胺、油酸以及三辛基氧膦等物質(zhì)，能溶于非極性溶劑中。在對生物應(yīng)用進行分析的過程中，納米材料溶解在水相中，具備非常好的分散性以及穩(wěn)定性，為了其能發(fā)揮實際價值，就要對溶解性等數(shù)據(jù)等予以綜合處理，整合表面改性。目前，較為有效地表面改性處理機制就是替代法，能和無機材料親和力更好的分子進行處理，完善替代性處理效果。
2)進行靶向修飾操作，主要是借助靶向功能分子完成基礎(chǔ)的處理工作，利用識別靶細(xì)胞的過程有效對受體進行識別處理，將定位體系確定在目標(biāo)組織中，并且有效發(fā)揮相關(guān)物質(zhì)的治療和診斷功能。
3)生物傳感和檢測。因為納米材料本身具備光信號、電信號的傳遞能力，因此，在生物電子和生物傳感器設(shè)計工作中，要發(fā)揮納米材料的生物相容性特征，規(guī)避生物識別能力較差的弱項，合理性完善納米材料生物功能水平。并且，進行生物傳感處理后就能提升生物分子和組織細(xì)胞的固定能夠效果，也能借助生物高特異性判定相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建更加有效的生物傳感系統(tǒng)。
2.1細(xì)胞分析
伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將技術(shù)應(yīng)用在生物體系中，主要利用的就是生物傳感機制。目前，生物體傳感項目主要分為細(xì)胞結(jié)構(gòu)、活體結(jié)構(gòu)等，相較于傳統(tǒng)的研究項目和分子結(jié)構(gòu)探針元素，納米材料能有效提升影像信號的強度，并且整體細(xì)胞結(jié)構(gòu)的靶向性能更加突出，能為代謝動力學(xué)可控效果優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。例如，正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)、電子計算機技術(shù)以及核磁共振技術(shù)等都是較為常見的技術(shù)項目[2]。
(1)將納米探針應(yīng)用在細(xì)胞環(huán)境中。細(xì)胞微環(huán)境中，主要的影響因素不僅包括ph數(shù)值和細(xì)胞因子，也包括氧化還原環(huán)境等，溫度和離子濃度也會對其產(chǎn)生影響。目前，主要的研究方向就是對早期淋巴祖細(xì)胞進行環(huán)境分析和系統(tǒng)化數(shù)據(jù)處理。相關(guān)部門在對這項技術(shù)進行深度研究和探討，旨在為干細(xì)胞移植工作和化療治療提供更加有效的技術(shù)體系。例如，在高ph環(huán)境中，多巴胺分子處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，就會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成多巴醌，這種物質(zhì)本身具有較強的還原勢，在對其進行量子點電子激態(tài)處理的過程中，能形成轉(zhuǎn)移就會對輻射躍遷造成影響，造成熒光動態(tài)淬滅。
(2)將納米探針應(yīng)用在酶活性測定項目中，尤其是酶催化反應(yīng)過程。因為在腫瘤組織中，酶本身就會出現(xiàn)變動，利用水解細(xì)胞結(jié)構(gòu)間質(zhì)的方式，癌細(xì)胞就會從原發(fā)部位直接脫落，借助血液循環(huán)實現(xiàn)癌癥的轉(zhuǎn)移，正是對其異常問題進行分析后不難發(fā)現(xiàn)，有效借助那么納米探針對酶結(jié)構(gòu)異常表達(dá)進行測定對醫(yī)療項目研究具有重要意義和價值。
2.2癌癥診療
化療治療過程在醫(yī)學(xué)研究中具有重要意義和價值，在臨床化療中主要應(yīng)用的是阿霉素以及紫杉醇等藥物，藥物依舊存在靶向性不好的問題。目前，較為有效的靶向性處理機制中，主要是借助主動靶向完成納米藥物的運輸，并且對腫瘤成像以及治療過程進行約束和管理?；诖?，合理性將納米材料表面化學(xué)應(yīng)用在癌癥治療中，能對包裹和吸附過程進行控制，并且有效達(dá)到緩釋的效果，減少副作用對人體的傷害。在納米技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，二氧化硅、貴金屬以及氧化鐵納米顆粒等物質(zhì)的應(yīng)用范圍更加廣泛，能有效完成靶向處理以及藥物釋放過程的可控性，從根本上推進了診療一體化以及藥代動力學(xué)體系的融合，也為診療水平和效果的優(yōu)化奠定了堅實基礎(chǔ)[3]。
總而言之，在對納米材料表面化學(xué)在生物分析中應(yīng)用進行研究的過程中，要結(jié)合科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并且有效結(jié)合臨床診療效果，完善材料分析的同時，對靶向性等因素予以集中分析，促進生物分析和藥物治療水平的全面進步。
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[3]黃澤宏。淺談土建工程施工進度的控制與管理策略[j].商情，2014，(12)：251.
微生物合成無機納米材料論文篇四
微納米生物技術(shù)是納米科學(xué)與生命科學(xué)的前沿交叉領(lǐng)域，有著廣泛的發(fā)展前景。主要是利用納米科技領(lǐng)域的最新研究成果開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究，深入探索多種納米材料的性質(zhì)，研究制備既有良好的生物相容性，又具有獨特光、電性能的應(yīng)用型功能納米材料，并拓展其在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。研究工作也將著重于加強重大疾病、傳染病及遺傳病的早期診斷與檢測，研制新型納米生物探針和納米藥物載體，發(fā)展分子細(xì)胞生物學(xué)研究的新方法和新技術(shù)，探索納米生物學(xué)發(fā)展的新途徑。
國內(nèi)外現(xiàn)階段主要研究方向及對微納米生物技術(shù)的應(yīng)用主要有：
個正確的鎖就可以，也就是說只要先在某種材料上弄出一個可以和分子特殊形狀相對應(yīng)的模板，即可用來檢測或分離特定分子。此外，經(jīng)由設(shè)計特殊的分子模板，可達(dá)成如控制生化反應(yīng)、納米結(jié)構(gòu)效應(yīng)等功能。例如：新型納米藥物載體：研究與開發(fā)基于低生物毒性、低免疫原性、高生物相容性的功能納米材料，并將其與生物分子(如短肽、蛋白等)結(jié)合，發(fā)展高效、安全、高靶向性、可控的納米藥物載體及基因治療載體。
（3）生物選擇性表面技術(shù)(bioselectivesurfaces)：指在微納米尺度下改變材料表面幾何與化學(xué)性質(zhì)，以控制細(xì)胞在材料表面的貼附、生長、運動等，進而調(diào)控細(xì)胞與組織的生理狀況。例如以微影圖案基質(zhì)控制神經(jīng)細(xì)胞的生長、透過生物選擇性表面技術(shù)重建血腦屏障、以生物互動表面分析真菌生長等。
（4）分子過濾技術(shù)(molecularfiltration)：通常指的是利用孔徑在納米級大小的透膜、微管、多孔材料等來有效過濾大小不等的分子，以達(dá)到分離與濃縮等目的。例如以膠原蛋白（collagen）覆于硅芯片表面的過濾裝置、以納米結(jié)構(gòu)進行酵素傳輸?shù)取?/p>
（5）特殊細(xì)胞分離技術(shù)(sparsecellisolation)：有些細(xì)胞特別表現(xiàn)出和其它細(xì)胞不同的.特性與特殊的生理功能，而這類細(xì)胞的數(shù)目比例往往很小，因此能否有效將它們從其它細(xì)胞中分離出來就顯得格外重要。通常本技術(shù)會通過開發(fā)或使用納米尺度的儀器或設(shè)備達(dá)到分離特殊細(xì)胞的目的。例如從混合組織中分離被病毒感染的細(xì)胞、惡性腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞、胚胎細(xì)胞、干細(xì)胞及微生物等；或構(gòu)建亞細(xì)胞（subcellular）等級細(xì)胞分類及分析系統(tǒng)。
熱學(xué)、聲學(xué)、壓力、質(zhì)量變化等相對應(yīng)的換能器（transducer），將反應(yīng)轉(zhuǎn)換成可處理的訊號輸出。生物傳感器的基本結(jié)構(gòu)包括：生物物質(zhì)層、換能器、訊號處理系統(tǒng)、訊號輸出系統(tǒng)。根據(jù)感測物質(zhì)的種類可將生物傳感器的種類區(qū)分為：酵素傳感器、免疫傳感器、受體傳感器、微生物傳感器、細(xì)胞傳感器、組織傳感器及核酸傳感器等。
微生物合成無機納米材料論文篇五
于琳楓（12化學(xué)1班）
摘要：二氧化鈦納米管由于新奇的物理化學(xué)性質(zhì)引起了廣泛的關(guān)注，本文就近年來在制備方法﹑反應(yīng)機理﹑二級結(jié)構(gòu)及摻雜和應(yīng)用方面予以綜述，并討論了今后可能的研究發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:二氧化鈦，納米管，制備，反應(yīng)機理，二級結(jié)構(gòu)
0引言
tio2俗稱鈦白粉，無毒、無味、無刺激性、熱穩(wěn)定性好，且原料來源廣泛易得。它有三種晶型：板鈦礦、銳鈦礦和金紅石型。tio2最早用來做涂料。
1.1氣相法
包括：直流電濺射法、高頻無線電濺射法、分子束取向生長法和等離子體法等。
1.2液相法
目前制備tio2納米材料應(yīng)用最廣泛的方法是各種前驅(qū)體的液相合成法。這種方法的優(yōu)點是：原料來源廣泛、成本較低、設(shè)備簡單、便于大規(guī)模生產(chǎn)。但是產(chǎn)品粒子的均勻性差，在干燥和煅燒過程中易發(fā)生團聚。應(yīng)用最普遍的液相制備方法包括液相沉積法和微乳液法等。
1.2.1液相沉積法
液相沉積法是以無機鈦鹽作原料，通過直接沉積來制備功能tio2粉體和薄膜的液相法。deki等用（nh4)2tif6和h3bo3的水溶液為起始溶液，制備了tio2薄膜。imai等用添加了尿素的tif4和ti(so4)2的水溶液制備了不同形貌的tio2納米材料。液相沉積法具有以下優(yōu)點：對儀器要求比較低，溫度要求低(30～50℃），基片選擇比較廣等。
1.2.2微乳液法
2.1氧化鈦納米管形成的反應(yīng)機理
尚不確定。理論上鈦納米帶折疊或卷曲形成納米管時，可形成下列3種形狀：（a）蛇形的，即單層納米管的卷曲；（b）洋蔥式的，即幾個有弱相互作用的納米片的卷曲；（c）同心式的，通過卷曲或者折疊成多層的納米管。但實際上，（c）種形狀在合成時很難出現(xiàn)。yao和ma通過tem研究分別證實了(a)和(b)構(gòu)型鈦納米管的存在。
梁建等則認(rèn)為鈦納米管的生長機理符合3-2-1d的生長模型，在水熱合成的過程中，在高壓高溫和強堿作用下，二氧化鈦塊體沿著(110)晶面被剝落成碎片，在片的兩面有不飽和懸掛鍵，隨著反應(yīng)的進行，不飽和懸掛鍵增多，使薄片的表面活性增強，開始卷曲成管狀，以減少體系的能量，這一點從反應(yīng)中間產(chǎn)物中觀察到大量的片狀及卷曲態(tài)得的到證明。dimitryv.bavykin[19]等系統(tǒng)地研究了合成溫度以及tio2/naohmol比對制備二氧化鈦納米管形貌的影響。認(rèn)為圖3-b符合氧化鈦納米管的形成機理，并給出了形成機理的原始驅(qū)動力的解釋。dimitryv.bavykin等進行了氧化鈦納米管形成的熱力學(xué)和動力學(xué)研究。該模型見圖4能夠很好的解釋實驗中增加tio2/naoh的摩爾比，氧化鈦納米管的平均管徑也增大。同時也可以解釋反應(yīng)溫度增加有利于納米管的平均管徑增大。
2.2納米管的熱穩(wěn)定性及氧化鈦納米管的晶型
由于二氧化鈦納米管為無定形結(jié)構(gòu)，在熱力學(xué)上，屬于介穩(wěn)態(tài)。因此研究溫度對其熱穩(wěn)定性的影響頗有必要。王保玉等以tio2為原料制備成tio2納米管，通過不同溫度焙燒得到不同的樣品，用tem,xrd,ft-ir,bet等手段詳細(xì)的研究了溫度對晶型，比表面積的影響。研究表明，在300℃和400℃焙燒存在著兩次比表面積的突降，用化學(xué)法合成的納米管在400℃時，比表面積降到很小，管的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重被破壞。用化學(xué)法合成的納米管是無定形的，而模板法制備的納米管為銳鈦礦型的。這可能是因為化學(xué)法制備的納米管為多層，層與層之間不能形成三維空間的點陣結(jié)構(gòu)。而王芹等研究則發(fā)現(xiàn)鈦納米管經(jīng)過400℃熱處理后能保持其納米管的形貌，600℃有納米管間燒結(jié)的現(xiàn)象，800℃時管的形狀完全被破壞?？梢姾铣煞椒ǖ牟煌?，氧化鈦納米管的熱穩(wěn)定性也有很大的差異。
tio2納米材料的很多應(yīng)用都是和其光學(xué)性質(zhì)緊密相連的。但是，tio2的帶隙在一定程度上限制了tio2納米材料的效率。金紅石型tio2的帶隙是3.0ev，銳鈦礦型是3.2ev，只能吸收紫外光，而紫外光在太陽光中只占很小的一部分（10%）。因而，改善tio2納米材料性能的一個目的就是將其光響應(yīng)范圍從紫外光區(qū)拓展到可見光區(qū)，從而增加光活性。目前經(jīng)常采用的改性方法包括貴金屬沉積、離子摻雜、染料敏化和半導(dǎo)體復(fù)合等方法。
5.1貴金屬沉積
tio2光催化活性的影響，發(fā)現(xiàn)fe、mo、ru、os、re、v和rh離子摻雜可以把tio2的光響應(yīng)拓寬到可見光范圍，其中fe離子摻雜效果最好，而摻雜co和al會降低其光催化活性。wu等定性分析了過渡金屬(cr、mn、fe、co、ni和cu)離子摻雜對tio2的光催化活性的影響。xu等比較了不同稀有金屬(la、ce、er、pr、gd、nd和sm)離子摻雜對tio2光催化活性的影響。
陰離子摻雜可以改善tio2在可見光下的光催化活性、光化學(xué)活性和光電化學(xué)活性。在tio2晶體中摻雜陰離子（n、f、c、s等）可以將光響應(yīng)移動到可見光范圍。不像金屬陽離子，陰離子不大可能成為電子和空穴的再結(jié)合中心，因而能夠更有效地加強光催化劑的催化活性。asahi等測定了取代銳鈦礦tio2中o的c、n、f、p和s的摻雜比例。發(fā)現(xiàn)p態(tài)n和2p態(tài)o的混合能使價帶邊緣向上移動從而使得tio2帶隙變窄。盡管s摻雜同樣能使tio2帶隙變窄，但是由于s離子半徑太大很難進入tio2晶格。研究表明c和p摻雜由于摻雜太深不利于光生電荷載體傳遞到催化劑表面，所以對光催化活性的影響不是很有效。ihara等將硫酸鈦和氨水的水解產(chǎn)物在400℃的干燥空氣中煅燒，得到了可見光激發(fā)的n摻雜tio2光催化劑。
5.3染料敏化
有機染料被廣泛地用作tio2的光敏化劑來改善其光學(xué)性質(zhì)。有機染料通常是具有低激發(fā)態(tài)的過渡金屬化合物，像吡啶化合物、苯二甲藍(lán)和金屬卟啉等。yang等用聯(lián)吡啶、carp等用苯二甲藍(lán)染料作為感光劑敏化tio2,發(fā)現(xiàn)這些染料可以改善光生電子空穴對的電荷分離，從而改善了催化劑的可見光吸收。
5.4半導(dǎo)體復(fù)合
針對tio2納米材料的性質(zhì)、合成、改性和應(yīng)用，人們已經(jīng)做了廣泛的研究。隨著tio2納米材料的合成和改性方面的突破，其性能得到不斷地改善，新應(yīng)用也不斷的被發(fā)現(xiàn)。但從目前的研究成果看，可見光催化或分解水效率還普遍很低。因此如何通過對納米tio2的改性，有效地利用太陽光中的可見光部分，降低tio2光生電子空穴對的復(fù)合機率，提高其量子效率是今后的研究重點。
參考文獻
[3]王芹，陶杰，翁履謙等，氧化鈦納米管的合成機理與表征，材料開發(fā)與應(yīng)用，19:9-12,2004。
[4]張青紅，高濂，鄭珊等，制備均一形貌的長二氧化鈦納米管，化學(xué)學(xué)報，60(8):1439-1444,2002.[4]賴躍坤，孫嵐，左娟等，氧化鈦納米管陣列制備及形成機理，物理化學(xué)學(xué)報，20(9):1063-1066,2004.
[7]洪樟連。唐培松。周時鳳。樊先平。王智宇。錢國棟。王民權(quán)水熱法制備納米tio2的可見光波段光催化活性的溶劑效應(yīng)[期刊論文]-稀有金屬材料與工程2004(z1)[8]張景臣納米二氧化鈦光催化劑[期刊論文]-合成技術(shù)及應(yīng)用2003(3)[9]蔡登科。張博。孟凡納米tio2在有機廢水處理方面的研究進展[期刊論文]-電力環(huán)境保護2003(3)60.陳琦麗。唐超群。肖循。丁時鋒二氧化鈦納米晶的制備及光催化活性研究[期刊論文]-材料科學(xué)與工程學(xué)報2003(4)[10]江紅。戴春愛納米tio2光催化降解技術(shù)在污水處理方面的研究進展[期刊論文]-北方交通大學(xué)學(xué)報2003(6)
微生物合成無機納米材料論文篇六
于琳楓（12化學(xué)1班）
摘要：二氧化鈦納米管由于新奇的物理化學(xué)性質(zhì)引起了廣泛的關(guān)注，本文就近年來在制備方法﹑反應(yīng)機理﹑二級結(jié)構(gòu)及摻雜和應(yīng)用方面予以綜述，并討論了今后可能的研究發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:二氧化鈦，納米管，制備，反應(yīng)機理，二級結(jié)構(gòu)
0引言
tio2俗稱鈦白粉，無毒、無味、無刺激性、熱穩(wěn)定性好，且原料來源廣泛易得。它有三種晶型：板鈦礦、銳鈦礦和金紅石型。tio2最早用來做涂料。
1.1氣相法
包括：直流電濺射法、高頻無線電濺射法、分子束取向生長法和等離子體法等。
1.2液相法
目前制備tio2納米材料應(yīng)用最廣泛的方法是各種前驅(qū)體的液相合成法。這種方法的優(yōu)點是：原料來源廣泛、成本較低、設(shè)備簡單、便于大規(guī)模生產(chǎn)。但是產(chǎn)品粒子的均勻性差，在干燥和煅燒過程中易發(fā)生團聚。應(yīng)用最普遍的液相制備方法包括液相沉積法和微乳液法等。
1.2.1液相沉積法
液相沉積法是以無機鈦鹽作原料，通過直接沉積來制備功能tio2粉體和薄膜的液相法。deki等用（nh4)2tif6和h3bo3的水溶液為起始溶液，制備了tio2薄膜。imai等用添加了尿素的tif4和ti(so4)2的水溶液制備了不同形貌的tio2納米材料。液相沉積法具有以下優(yōu)點：對儀器要求比較低，溫度要求低(30～50℃），基片選擇比較廣等。
1.2.2微乳液法
2.1氧化鈦納米管形成的反應(yīng)機理
尚不確定。理論上鈦納米帶折疊或卷曲形成納米管時，可形成下列3種形狀：（a）蛇形的，即單層納米管的卷曲；（b）洋蔥式的，即幾個有弱相互作用的納米片的卷曲；（c）同心式的，通過卷曲或者折疊成多層的納米管。但實際上，（c）種形狀在合成時很難出現(xiàn)。yao和ma通過tem研究分別證實了(a)和(b)構(gòu)型鈦納米管的存在。
梁建等則認(rèn)為鈦納米管的生長機理符合3-2-1d的生長模型，在水熱合成的過程中，在高壓高溫和強堿作用下，二氧化鈦塊體沿著(110)晶面被剝落成碎片，在片的兩面有不飽和懸掛鍵，隨著反應(yīng)的進行，不飽和懸掛鍵增多，使薄片的表面活性增強，開始卷曲成管狀，以減少體系的能量，這一點從反應(yīng)中間產(chǎn)物中觀察到大量的片狀及卷曲態(tài)得的到證明。dimitryv.bavykin[19]等系統(tǒng)地研究了合成溫度以及tio2/naohmol比對制備二氧化鈦納米管形貌的影響。認(rèn)為圖3-b符合氧化鈦納米管的形成機理，并給出了形成機理的原始驅(qū)動力的解釋。dimitryv.bavykin等進行了氧化鈦納米管形成的熱力學(xué)和動力學(xué)研究。該模型見圖4能夠很好的解釋實驗中增加tio2/naoh的摩爾比，氧化鈦納米管的平均管徑也增大。同時也可以解釋反應(yīng)溫度增加有利于納米管的平均管徑增大。
2.2納米管的熱穩(wěn)定性及氧化鈦納米管的晶型
由于二氧化鈦納米管為無定形結(jié)構(gòu)，在熱力學(xué)上，屬于介穩(wěn)態(tài)。因此研究溫度對其熱穩(wěn)定性的影響頗有必要。王保玉等以tio2為原料制備成tio2納米管，通過不同溫度焙燒得到不同的樣品，用tem,xrd,ft-ir,bet等手段詳細(xì)的研究了溫度對晶型，比表面積的影響。研究表明，在300℃和400℃焙燒存在著兩次比表面積的突降，用化學(xué)法合成的納米管在400℃時，比表面積降到很小，管的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重被破壞。用化學(xué)法合成的納米管是無定形的，而模板法制備的納米管為銳鈦礦型的。這可能是因為化學(xué)法制備的納米管為多層，層與層之間不能形成三維空間的點陣結(jié)構(gòu)。而王芹等研究則發(fā)現(xiàn)鈦納米管經(jīng)過400℃熱處理后能保持其納米管的形貌，600℃有納米管間燒結(jié)的現(xiàn)象，800℃時管的形狀完全被破壞?？梢姾铣煞椒ǖ牟煌趸伡{米管的熱穩(wěn)定性也有很大的差異。
微生物合成無機納米材料論文篇七
在上期關(guān)注了全球頂尖高分子材料研究所之后，本期理財周報將聚焦納米材料和生物材料的全球頂尖實驗室。
眾所周知，納米材料和生物材料屬前沿新材料，代表著未來材料科學(xué)的發(fā)展方向。由于這兩種材料具有重要的戰(zhàn)略意義，各個國家在這兩個領(lǐng)域的研發(fā)競爭可謂白熱化。
美國將信息材料、生物醫(yī)用、納米材料、環(huán)境材料和材料技術(shù)科學(xué)等列為重點發(fā)展方向，日本重點加強信息通信、環(huán)境、生命科學(xué)和納米材料方面的優(yōu)勢，歐盟則重點發(fā)展光電、有機電子、超導(dǎo)復(fù)合、催化劑、光學(xué)、磁性、納米和智能材料。
由此可見，納米、生物材料已成兵家必爭之地。根據(jù)我國的新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃，納米材料和生物材料也是材料科學(xué)的重點發(fā)展方向。2012年6月，四年一度的世界生物材料大會首次落戶中國，尼古拉·佩帕斯、錢煦、威廉·邦菲爾德、師昌緒等一大批國際頂尖生物材料專家匯聚成都，顯示出了中國在生物材料方面日益增加的影響力。
顯然，爭奪納米和生物材料話語權(quán)關(guān)鍵還是研究所和研究人才的競爭。
19xx年7月在美國召開了第一屆國際納米科技技術(shù)會議，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)一個新分支，美國也成為了全球納米技術(shù)研究的中心。
大學(xué)研究所方面，走在納米材料研究前沿的美國大學(xué)包括紐約州立大學(xué)阿爾巴尼分校、哈佛大學(xué)、北達(dá)科他州立大學(xué)、史丹佛大學(xué)、美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)圣地亞哥分校和斯坦福大學(xué)等。
其中，紐約州立大學(xué)阿爾巴尼分校的納米技術(shù)與工程學(xué)院擁有55億的公眾和私人投資，是全球納米技術(shù)研究中心之一，也是世界上第一個專門研究納米科學(xué)與納米工程的高等院校。在國家/獨立研究所方面，橡樹嶺國家實驗室、勞倫斯伯克利國家實驗室、美國阿貢國家實驗室和美國加州納米技術(shù)研究院等均享有國際盛譽。
此外，美國跨國也走在納米研究的前列：ibm和nec都是最早進入納米技術(shù)研究領(lǐng)域的，最先取得碳納米管這一納米科技基石之一的基礎(chǔ)專利，nantero則是第一家開發(fā)微電子級碳納米管材料、并使用碳納米管開發(fā)下一代半導(dǎo)體設(shè)備的。
美國生物材料方面的研究同樣全球領(lǐng)先，著名的斯坦福大學(xué)、哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校、加州理工學(xué)院、約翰霍普金斯大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、加州大學(xué)舊金山分校、耶魯大學(xué)、康乃爾大學(xué)、圣路易斯華盛頓大學(xué)、杜克大學(xué)、芝加哥大學(xué)美國頂尖院校生物工程研究排名靠前。
剛剛結(jié)束的2013年諾貝爾獎獲得者中，邁克爾·萊維特和托馬斯·c·蘇德霍夫等兩位生物化學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家出自同一所大學(xué)：斯坦福大學(xué)。
大名鼎鼎的mit生物材料研究也走在世界頂尖水平，該校擁有44個與生物材料研究相關(guān)的研究中心/研究室。
美國同樣還有一批生物材料研究領(lǐng)先的跨國企業(yè)，如安捷倫科技，英斯特朗、ceramtec、泰科納（ticona）、冶聯(lián)科技、crs）、美敦力(medtronic)等等。
這些的產(chǎn)品壟斷了全球大部分的高端生物材料市場份額，其研發(fā)實力也可見一斑。歐日朝迎頭趕上在如此眾多頂尖大學(xué)實驗室、國家研究所和跨國實驗室的支撐下，美國在納米材料、生物材料方面建立的優(yōu)勢已基本上無人可以撼動。
不過即便如此，以歐洲和日韓為代表的研究力量同樣不可小覷，部分領(lǐng)域甚至已經(jīng)可以和美國匹敵，并呈現(xiàn)出德國、英國、日本和韓國四足鼎立之勢。
德國在納米材料領(lǐng)域的研究起步較早，在全國范圍內(nèi)建立了六大納米研究中心，分別是納米結(jié)構(gòu)、納米應(yīng)用開發(fā)、納米技術(shù)、納米化學(xué)、納米加工和納米分析中心，形成一張遍布全國的納米科技研究協(xié)作網(wǎng)，而馬普學(xué)會、弗朗霍夫協(xié)會、海姆霍茨大研究中心聯(lián)合會和萊布尼茨研究聯(lián)合會則是德國納米研究的核心力量。
納米材料方面的`大學(xué)研究室，則主要是卡爾斯魯厄理工學(xué)院，德國不倫瑞克理工大學(xué)半導(dǎo)體技術(shù)研究所。
生物材料方面，德國柏林柏林——勃蘭登堡地區(qū)是德國生物技術(shù)研究機構(gòu)分布密集最高的地區(qū)，同時也是歐洲最大的“全方位服務(wù)型生物科技區(qū)”，共擁有6個生物科技園和2個特別實驗室。
與德國相比，英國的納米材料相對遜色，不過生物工程技術(shù)卻有過之而無不及。在英國，誕生了世界上第一只克隆羊“多莉”。英國在生物材料領(lǐng)域次于美國，居世界第二。據(jù)理財周報材料科學(xué)實驗室的不完全統(tǒng)計，迄今為止，英國在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已獲得了20多個諾貝爾獎。
大學(xué)研究室方面，劍橋大學(xué)材料科學(xué)與冶金系擁有生物材料的全球頂尖研究院，zeneca、glaxowelle和smithklihebeacham等跨國生物材料研究能力也是全球領(lǐng)先。
在日本，研究中心是其主要研究陣地。日立的“納米技術(shù)管理推進中心”、日本電器“基礎(chǔ)研究實驗室”；日本電報電話的“厚木實驗室”、富士通的納米技術(shù)研究中心等企業(yè)研究中心是其納米材料研究的核心力量。
韓國則憑借著三星等巨頭在納米材料技術(shù)的研究領(lǐng)域迎頭趕上。
中國研究階段性突破
在國內(nèi)，中科院的納米材料和生物材料研究仍舊首屈一指。理財周報記者獲悉，中科院國家納米科學(xué)中心主要從事納米技術(shù)理論研究，該中心在20年在鉍系化合物超結(jié)構(gòu)制備，基于新型te化物納米材料的寬帶光譜光學(xué)探測器，新型微納加工方法等諸多方面的研究均取得獲得突破性新進展。
國家納米中心現(xiàn)有6個研究室、2個實驗室和1個發(fā)展研究中心、人員方面，納米中心目前科技人員159人、科技支撐人員23人，包括研究員31人、副研究員及高級工程技術(shù)人員39人。20年，納米中心科研人員共發(fā)表sci251篇。
此外，北京航空航天大學(xué)，南京理工大學(xué)，北京科技大學(xué)，大連理工大學(xué)等院校納米材料研究起步較早。
生物材料方面，中科院上海硅酸鹽研究所和清華大學(xué)、四川大學(xué)、南開大學(xué)、上海交通大學(xué)、華南理工大學(xué)、華東理工大學(xué)等大學(xué)研究室在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。20年的世界生物材料大會承辦方便是四川大學(xué)。
微生物合成無機納米材料論文篇八
納米材料的概念是一位德國學(xué)者在1980年首次提出的，他是只晶體晶粒尺寸在1～100數(shù)量級的超細(xì)材料。晶體晶粒的尺寸在標(biāo)準(zhǔn)級內(nèi)，被稱為超細(xì)材料，納米級高于1nm的被成為超細(xì)材料。嚴(yán)格意義的納米材料尺寸在5nm數(shù)量級。納米材料制作新時代產(chǎn)品的工藝技術(shù)是納米技術(shù)。
超細(xì)晶粒的優(yōu)異特殊性能是由納米材料的特殊性能引起的，由此特性導(dǎo)致的眾多實驗結(jié)果，引起了科學(xué)界的廣泛重視，這也使得納米科技邁入了科學(xué)界的橋處低位。納米晶體材料、復(fù)合材料被統(tǒng)稱為納米材料。
納米材料的空間維數(shù)由納米結(jié)構(gòu)的區(qū)分可以分為：（1）零維的納米顆粒材料；（2）一維纖維納米材料；（3）二維層狀納米材料。所有固態(tài)晶體材料均是晶體結(jié)構(gòu)的晶粒以及具有無序排列結(jié)構(gòu)的晶界組成，而晶界的厚度占的體積分?jǐn)?shù)很小可忽略不計，而納米材料中界面部分所占的體積分?jǐn)?shù)相當(dāng)大，使得納米材料成為一種新的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。此外，由于納米晶粒中的原子排列十分無序，使得通常大晶體材料產(chǎn)生分裂而成為分子軌道的能級。高濃度界面及原子能級的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致納米材料的性能的顯著改變。納米材料及納米技術(shù)被公認(rèn)為是21世紀(jì)最有前途的研究和發(fā)展領(lǐng)域。
2納米材料的特性
2.1納米材料獨特的表面效應(yīng)
納米材料的表面原子數(shù)是有變化效應(yīng)的，引起變化效應(yīng)的是由原子數(shù)和總原子數(shù)的比例與晶粒的尺寸配比的，這樣的變化成為納米材料的表面效應(yīng)。相似形狀的粒子的表面積與其線尺寸的平方成正比，由此可得其比表面積（表面積/體積）與線尺寸成反比。
粒子線尺寸的變化對表面積會造成顯著影響，粒子線增大，表面積見效，表面積的原子數(shù)也會響應(yīng)的增加，由此導(dǎo)致表面原子配屬的重大失衡使納米材料的化學(xué)性顯像明顯。
2.2納米材料的體積效應(yīng)
納米材料的體積效應(yīng)是由于單個納米粒子所包含的原子數(shù)很少導(dǎo)致。金屬納米粒子靠近費米面進一步假設(shè)他們的能級為準(zhǔn)原子態(tài)，由此得到費米能級。納米粒子的直徑減小導(dǎo)致能級間距將增大，進而電阻率將增大，甚至?xí)?dǎo)致絕緣體。對具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬納米粒子還會出現(xiàn)非導(dǎo)電的高溫結(jié)構(gòu)相，此情況僅在粒子中觀測到。
2.3納米材料的量子尺寸效應(yīng)
納米粒子的尺寸下降會導(dǎo)致半導(dǎo)體中分子軌道能級被占據(jù)，從而使得處于分離的量子化能級中的電子的波動性效應(yīng)。納米粒子的尺寸相當(dāng)或更小時，呈現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)。例如，光吸收材料的特征波長而顯示出極高的矯頑力。
2.4納米材力學(xué)性能的效應(yīng)
納米材料的性能效應(yīng)是由納米粒子細(xì)化和材料的強度造塑性共同顯現(xiàn)的。為了提高材料結(jié)構(gòu)的強度，晶粒細(xì)化可以大大增強這種效應(yīng)，并且第二次強化的過程隨著尺寸的增加會顯著增大，效果更強。結(jié)構(gòu)納米材料中，晶粒的相位結(jié)構(gòu)更加細(xì)化，使其力學(xué)性能遠(yuǎn)超其他結(jié)構(gòu)材料之上。納米陶瓷和金屬的任性已達(dá)到了普通金屬材料的韌性水平，超過了超級鋼。
3納米技術(shù)
范圍在10～7cm范圍內(nèi)的物體，經(jīng)常顯示出物理化學(xué)甚至生物性上的異樣特征和現(xiàn)象。納米技術(shù)的通俗定義是納米尺度利用的結(jié)果。納米在發(fā)展過程中，中字和電子交互作用形成波動，豐富了納米尺度利用的方式。
結(jié)構(gòu)的特征尺寸介于10-9～10-7m（1～100nm）的范圍，物體經(jīng)常顯示出物理、化學(xué)和生物上新穎而明顯改善的特性和現(xiàn)象.納米技術(shù)是在一個納米尺度利用功能結(jié)構(gòu)的通俗定義。在納米尺度上的重大改變主要是由于物質(zhì)中的電子和原子交互作用的波動。通過創(chuàng)造納米尺度的結(jié)構(gòu)能控制材料的基本特性，由此將出現(xiàn)以前被認(rèn)為生物系統(tǒng)的一個重要特性是物質(zhì)在納米尺度上有系統(tǒng)的組織。（-9和-7上標(biāo)嗎）
納米技術(shù)的一大特點便是允許將所需信息儲存在納米表面，無需機器人和其他原件共同的配合儲存.材料和生物科學(xué)技術(shù)結(jié)合，會得到全新的加工方法和工業(yè)動能.納米尺度和微米尺度共同材料性質(zhì)相比，納米結(jié)構(gòu)的韌性十足，不受影響.納米體積的催化劑會大大減少廢物產(chǎn)生和簡介污染。納米結(jié)構(gòu)比微米小很多，所以納米構(gòu)成系統(tǒng)的原件密度大大高于微米尺度構(gòu)成的原件。電子元器件在納米結(jié)構(gòu)的控制下相互作用，會得到新的電子元件，減低能耗的同時可以大大提高動能，提高效率。典型的納米技術(shù)。
（1）自然界的納米技術(shù)。葉綠體是進行光合作用的核心，其內(nèi)部包括納米級的分子結(jié)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)化光能和二氧化碳為生物化學(xué)能的高活性.人類和動物牙齒表面的納米級微晶，光滑并具有很高的硬度.
（2）早期的納米技術(shù)。攝影和催化是早期的納米技術(shù)。這兩項技術(shù)通過納米技術(shù)的發(fā)展而大幅提高。大部分現(xiàn)有的納米技術(shù)是意外地發(fā)現(xiàn)的，例如，現(xiàn)在我們知道在橡膠中加入某種無機粘土可提高輪胎的壽命和耐磨性。
（3）鐵磁流體。磁鐵流體是一種由高精度納米顆粒組成的膠體，納米顆粒是永態(tài)磁體，只有當(dāng)鐵磁流體的磁場為零，附加磁場生成變化，才會發(fā)生共生反應(yīng)。鐵磁流體區(qū)別于其他流體，在得到外加磁場的同時，由于力矩產(chǎn)生于鐵磁流體內(nèi)部，特殊的流體力學(xué)現(xiàn)象會顯現(xiàn)。
（4）硬質(zhì)材料。納米結(jié)構(gòu)的硬材料正在進入商業(yè)領(lǐng)域.如wc/co和tic/和co組成的納米材料形成雙連續(xù)納米結(jié)構(gòu)，獲得優(yōu)異的材料性能的同時硬度、斷裂韌性和耐磨性都有顯著提高.
（5）納米涂料。納米涂料的熱噴技術(shù)將納米結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用于商業(yè)的途徑.晶粒尺寸達(dá)到納米尺度并且原子數(shù)目是可控范圍內(nèi)時，境界顆粒的純度達(dá)到最大，和其他晶粒材料共同具備抗腐蝕能力。熱穩(wěn)定性和抵抗位錯是納米晶粒的特性，由此特性可以衍生出超高的硬度和韌性。納米級涂料在日常使用過程中，可以減小涂料的應(yīng)力狀態(tài)，提高涂層厚度，抗腐蝕性能極強，耐老化。該技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用在渦輪葉片，螺旋槳機翼等部件，每年有幾十億美元的潛在應(yīng)用市場。
（6）納米技術(shù)與相關(guān)技術(shù)路徑分析。任何技術(shù)領(lǐng)域都無法獨立的存在于科研領(lǐng)域，都是相對獨立但又不同程度的和其他技術(shù)形成交互過程的情況，技術(shù)領(lǐng)域性質(zhì)的差異導(dǎo)致獨立發(fā)展和互溶發(fā)展間的異樣表現(xiàn)形式。專利技術(shù)領(lǐng)域的共同關(guān)系，可以闡明技術(shù)領(lǐng)域間多項技術(shù)的互動關(guān)系。表1按共現(xiàn)特征統(tǒng)計了三個階段納米技術(shù)發(fā)展趨勢。
4網(wǎng)絡(luò)駭客攻擊
駭客攻擊指的是通過破解系統(tǒng)的某個程序來獲取數(shù)據(jù)甚至是獲利，駭客攻擊的主要手段分為破壞性和非破壞性。非破壞性僅影響系統(tǒng)的正常運行而破壞性則會盜取用戶的重要數(shù)據(jù)，形成重大影響。
駭客攻擊的常見模式是通過干擾程序運行、獲取文件和傳輸方式等不被許可的操作。駭客攻擊的對象和數(shù)據(jù)一般都是非常重要或者機密的，當(dāng)攻擊形成以后，會對客戶造成重大損害。在使用電子郵件、木馬等手段來攻擊時，給整個計算機網(wǎng)絡(luò)造成了極大的損害。由于駭客對于計算機網(wǎng)絡(luò)正常運行有著重要的影響甚至是重大損害和經(jīng)濟威脅，各國對于該領(lǐng)域均非常重視，但就目前，防御駭客攻擊的相關(guān)技術(shù)人才非常緊缺，相關(guān)培訓(xùn)也鳳毛麟角，美國的國安局已成為對駭客人才需求最為迫切的美國聯(lián)邦機構(gòu)。駭客領(lǐng)域中威脅計算機網(wǎng)絡(luò)安全的因素，如表2所示。
5計算機病毒
計算機病毒非常常見，是通過編制一些計算機指令，并且插入一定數(shù)目的損害性數(shù)據(jù)，使其能夠達(dá)到自我復(fù)制的計算機指令。計算機病毒有各自的特點，大部分分為伴隨性、蠕蟲性、變型形等形態(tài)的病毒。這些病毒有些是隨時呈現(xiàn)激活狀態(tài)的，有些是自身釋放在內(nèi)存中，一旦計算機重啟或者關(guān)機，只要接通電源，便可實施傳染；但有些病毒在電腦中僅有一小部分的占用空間，即便激活狀態(tài)也不會對計算機形成過大的傷害。
5.1系統(tǒng)漏洞
系統(tǒng)漏洞是指由于操作軟件設(shè)計的疏忽和技術(shù)上的不完善，為不法分子竊取該軟件的程序流提供了機會，使得系統(tǒng)被各種木馬和病毒等侵入計算機，從而實現(xiàn)大面積控制，進而得到重要的信息和文件，甚至于破壞了電腦操作系統(tǒng)。系統(tǒng)漏洞也作為病毒的入侵入口存在。
長期以來，正版系統(tǒng)都以其高昂的購買成本讓大多數(shù)人望而卻步，大多數(shù)人還在使用著盜版系統(tǒng)，但盜版系統(tǒng)通常會留下非常多的系統(tǒng)漏洞。主要漏洞類型分為up漏洞、賬號類漏洞和熱鍵類漏洞。這些漏洞的存在也進一步提供了病毒的擴散溫床，導(dǎo)致計算機病毒的進一步擴散，影響了計算機的網(wǎng)絡(luò)安全。
6計算機網(wǎng)絡(luò)安全防范技術(shù)的應(yīng)用分析
6.1防火墻技術(shù)防火墻
防火墻通過執(zhí)行站點的安全策略，從而限制人們從定制的控制點離開；同時所有的的信息想要進入計算機，都必須通過防火墻，這樣就能夠有效的記錄網(wǎng)上的所有活動，防止病毒侵入；防火墻能夠通過隔開網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)段與另一個網(wǎng)段，從而能夠很好對用戶暴露點進行保護與限制。
7納米材料與技術(shù)于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合
7.1數(shù)據(jù)加密技術(shù)
數(shù)據(jù)加密技術(shù)作為一種新興技術(shù)，也是計算機網(wǎng)絡(luò)安全的保障性技術(shù)，是指傳送方通過各種加密函數(shù)轉(zhuǎn)換形成密文，接收方對于數(shù)據(jù)加密技術(shù)的控制，需要數(shù)據(jù)加密技術(shù)的指定性。要求只有在解除密碼后，才能而獲得原來的數(shù)據(jù)，這些特殊的信息就是密鑰。密鑰共分為三類：專用密鑰、對稱密鑰和公開密鑰。
計算機網(wǎng)絡(luò)由繁多的路徑所構(gòu)成，非常復(fù)雜，信息的傳播也異常廣泛，如何保證信息在傳播過程中的安全性和時效性，需要通過計算機信息的加密技術(shù)來實現(xiàn)。
7.2網(wǎng)絡(luò)訪問控制技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)訪問控制技術(shù)指的是以路由器作為網(wǎng)關(guān)，對外界的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)信息控制和篩選。這種技術(shù)可以防止計算機在實施遠(yuǎn)程登錄和文件使用過程中，防止不法分子通過漏洞，對電腦進行空盒子。對訪問者的身份進行深入檢測后，可以有效的防止入侵，確保計算機在網(wǎng)絡(luò)中的安全。
7.3安全漏洞檢測技術(shù)
安全漏洞檢測是一項重要技術(shù)。通過安全漏洞掃描能夠幫幫助用戶在駭客攻擊之前找到系統(tǒng)的漏洞，并及時的恢復(fù)。在對安全漏洞進行檢測的可以從各個方面進行了預(yù)防，保證網(wǎng)絡(luò)的安全。
7.4數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)技術(shù)
為了防止防止系統(tǒng)發(fā)生意外，數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)技術(shù)需要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。這種備份技術(shù)主要有數(shù)據(jù)庫、備份數(shù)據(jù)庫和事物日志來更好的確定網(wǎng)絡(luò)的安全。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成模塊，如圖1所示。
7.5系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖的測試環(huán)境
測試環(huán)境。本系統(tǒng)的測試主要硬件環(huán)境：intelpentiumd2.8g；軟件環(huán)境：windowsr2；測試工具：netbeansprofile3.2。從測試結(jié)果來看，在整個架構(gòu)中，索引是由guice維護的單例進行單線程索引，整個系統(tǒng)在最慢的環(huán)節(jié)遇到了瓶頸，因此線程數(shù)從3個提升到4個引起的性能并沒有很大的提高，猜測線程數(shù)如果繼續(xù)提升到某個數(shù)值，系統(tǒng)效率反而會下降。
8結(jié)語
在系統(tǒng)功能上，由納米材料和納米技術(shù)逐漸延伸的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展遍歷行業(yè)內(nèi)。每個節(jié)點根據(jù)http協(xié)議中的type字段自動找到相應(yīng)解析器（parser）解析資源，解析器將解析后的resource對象傳遞給索引模塊進行索引，實現(xiàn)納米技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的抓取過程。在抓取過程中能盡可能過濾重復(fù)模塊，功能過濾不符合規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，能夠在抓取過程中統(tǒng)計信息，分析網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和系統(tǒng)運行狀態(tài)。由于使用者對搜索引擎的需求是既有共性又有個性特征，因此只有結(jié)合用戶需求的實際，開發(fā)出相應(yīng)的檢索系統(tǒng)以發(fā)揮其相應(yīng)的作用，產(chǎn)生社會效益。
參考文獻
[6]李剛.利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合方法的木材表面功能性改良[d].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2011.
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