纳米技术在未来的应用（纳米科学和纳米技术的应用）

世界正在缩小，在人类肉眼所能看到的范围之外，还有一个相对未被探索过的世界。微观世界是真的很陌生，真的很迷人。

今天我们要探讨的是一个比微观世界更深入，在纳米尺度下工作的可能性。

这就是纳米技术，它意味着任何纳米尺度上的技术在现实世界中的应用。纳米技术是一门微型科学，非常非常的小，很难想象它有多小，现在让我们花一点时间试着去了解一下。

笔尖大约有100万纳米宽，所以没有那么接近。一张纸大约有7.5万纳米厚，一根头发大约有5万纳米厚……已经没有小的东西来比较了。

现在我们换一种方式来对比，假如一纳米有足球那么大，冠状病毒就会有成年男性那么大，一个大甜甜圈会和新西兰差不多，一只鸡的大小和我们的地球差不多吧。

事实上，在比较的尺度上，如果地球上的每个人都是一个纳米，那么地球上的人类都能装进一辆小轿车里，现在你该明白纳米是超级超级小的了吧。

我们所说亚原子，这就是纳米的大小，但它为什么那么重要？为什么我们要研究这些非常小的东西？

它最终会教会我们关于我们所生活的宇宙，我们可以用它们做一些有趣的事情，当我们进入纳米尺度时，我们可以用新的领域和物理，来研究这些在其他尺度下并不适用的新领域和物理现象。

纳米科学和纳米技术可以用来重塑我们周围的世界，毫不夸张地说，地球上的一切都是由原子组成的，我们吃的食物，我们穿的衣服，我们居住的房子，甚至包括我们自己的身体。

想想一辆汽车是如何工作的？这不仅仅是要有所有正确的部件，它们还需要在正确的位置才能让汽车正常工作，这似乎很明显，因为它们几乎以同样的方式构成不同的物体。

不同的原子排列方式决定了你周围的一切，纳米技术可以操纵和利用这一点，就像用乐高积木来制作飞机或宇宙飞船的模型一样。

重点来了，事情开始变得有趣起来，当它们被缩小时，物体的性质也会改变，这是一种基于量子效应的现象。原子和亚原子粒子奇怪的是，有时会产生违反常规的行为，这是它们的自然管腔物质在纳米尺度上被操纵和组织。

这些所谓的量子效应决定了粒子的行为属性，所以我们知道材料的属性是依赖于在纳米尺度下如何工作。

这意味着科学家们有能力调整和微调材料的属性，事实上他们已经能够做到这点，而且已经有一段时间了，现在可以改变一些物体的属性，比如熔点、荧光、导电性、磁导性和化学反应性等等，但我们在哪里可以看到这种工作的成果呢？

好吧，目前市面上到处都有大量的商业产品，你我每天都在使用，如果没有纳米技术的操作和修改，这些产品相信大多数都不会存在。

例如，在玻璃上涂上透明的纳米级薄膜，以及其他可以用它们来防水、划伤、抗反射的服务，汽车、卡车、飞机、船只和宇宙飞船，可以用越来越轻的材料来制造，我们正在缩小计算机芯片的尺寸，这反过来有助于扩大存储容量。

我们的智能手机变得更智能，纳米发电机可以在我们走路的时候给手机充电，药物能够在体内精确的位置和时间释放，使治疗比以前更有效，还有很多潜在的应用，现在让我们深入了解其中的一些细节。

纳米技术是计算机和电子技术的前沿技术，它带来了更快、更小、更智能、更便携的系统和产品，现在人们对单手操作的电脑已经习以为常。

在40年前，一台速度超级慢的电脑，它的体积有一个房间那么大。通过处理器的微型化，一个比房间小得多的计算机成为可能，例如晶体管，使所有现代计算机在极短的时间内大幅缩小，从2000年的大约250纳米，到2016年仅仅只有1纳米。

晶体管尺寸的革新，可能很快就能使整个计算机的存储器存储在单个芯片中，速度越来越快的系统也已经成为可能，因为纳米级的磁隧道结可以在系统关闭时，更快速有效地保存数据。

可以预见的是，使用磁性RAM或随机存取存储器与这些纳米级接头连接，计算机很快就能几乎瞬间启动。

可弯曲、可折叠和可拉伸的半导体纳米膜电子产品已经被开发使用，它们的纳米晶体结构厚度小于几百纳米，通常来说，它们非常小，而且非常容易弯曲，它们在应用程序，智能手机和可穿戴技术中特别有用，比如智能手表。

纳米技术是一个专注于变得更小和更有效率的数字世界的明确答案，它也可以帮助我们开始处理一些世界上更大、更紧迫的问题。

在检测和清除环境污染物方面有许多应用，预计纳米技术可以对环境和气候保护做出重大贡献，通过节省原材料能源和水，减少温室气体和危险废物，提高材料的耐久性，使其寿命更长，减少浪费，从而提高绝缘材料的效率……

纳米技术确实有望为保护我们的星球和人类做出巨大贡献，新鲜干净的饮用水是一个日益紧迫的问题，它可以与人口增长、城市缓解污染以及与气候变化有关的影响联系起来。

纳米技术不仅有能力检测污染物，而且有希望过滤和净化，超小颗粒灰尘之间的磁性相互作用可以去除砷，这令人难以置信，因为在许多国家的地下水中，砷的含量都很高。

特别是纳米颗粒的发展，这种纳米颗粒可以净化水污染物，其成本比从地下泵出用于处理的过程要低，这也有很大的前景，基本上获得干净的水是一个巨大的问题，而纳米技术恰好可以解决这个问题。

这一切听起来有点令人难以置信，纳米技术对环境的潜力似乎无穷无尽，但肯定会有负面影响，实际上，通过检查原材料在生命结束时的整个生命周期，才能对环境的正面和负面影响进行量化和确认。

人们真正担心的是，纳米技术将进一步增加能源和环境成本，鉴于纳米材料本身需要大量的能源、水和环境问题化学品，如溶剂。为了生产有助于环境的东西，我们不得不使用有损害环境的东西。

科学家们一直站在新技术的前沿，纳米技术是一种探索行为，而我们仍然处于早期阶段。但我们比你想象的更接近这个实际目标，亚原子抗病机器的想法，已经出现在科幻小说中几十年了，所以这个想法不是一个新的想法，在过去的十年里我们越来越接近这个目标了。

这听起来似乎是解决许多现代医学问题的一个近乎完美的方案，但让我们来探究一下科幻小说是如何与事实相结合的，以及未来的挑战是什么？

纳米技术已经被广泛应用到医疗工具知识和治疗中，纳米医学是纳米技术在医学中的应用，用于疾病预防诊断和治疗。

纳米颗粒可以封装或以其他方式，帮助将药物直接送到癌细胞，并将损害健康组织的风险降到最低，这可能最终改变目前治疗癌症的方式，并显著降低化疗的毒性影响，足以说明研究人员正在努力，纳米技术使成像和诊断工具的能力增强，也为许多不同疗法的成功率增加铺平了道路。

量子点是很小的半导体粒子，只有几纳米大小，有时被称为人工原子，因为它们拥有像自然发生的原子和分子一样行为，对于我们之前提到的那些量子现象，量子点具有不同于大粒子的光学和电学特性。

因此，量子点有许多应用，并被广泛应用于各个领域。然而，制造量子点是一个极其昂贵的过程，它也会产生大量的浪费，我们不得不重新考虑那些环境问题。

尽管如此，科学家们最近已经开发出一种低成本的方法，用一些化学物质和绿叶萃取茶叶来制造这些量子点，这个过程经济实惠，副产品无毒，结果真的很惊人，拥有巨大的潜力空间。

研究证明，用茶叶制造的量子点可以穿透皮肤，将癌细胞的生长速度降低约80%，所以这不是一种治愈方法，而是一项巨大的进步，但不会带来环境方面的好处。

不管我们如何面对纳米医学可以改变的重大疾病，研究人员现在正在探索培育复杂组织的方法，目的是有一天培育出用于移植的人体器官。

纳米技术还可以改进疫苗的输送方式以及它们的成功几率，包括不使用针头的疫苗输送，尽管已经取得了惊人的成就，但仍在进行中。现在的新兴时代和纳米医学确实是纳米机器人的时代，纳米机器人正在构建微型包装，它们可以以自动化的方式完成任务。

纳米机器人拥有感知反应的能力，探测体内的敌友并运送有效载荷和货物，所有这些纳米级技术，为什么我们需要它们？好吧，因为常规水溶性药物并不理想，且在治疗中存在困难。

然而，诊断性纳米药物可以让医生监测人体器官的内部化学物质，从而直接进入疾病区域，纳米机器人还可以配备无线发射器，这样医生就可以改变治疗方法，对医疗状况做出特定的反应。

它们还具有通过直接治疗心脏细胞来完全取代起搏器的能力。纳米机器人在医学上的研究提供了几个方向，比如人工抗体、人工白细胞和红细胞以及抗病毒纳米机器人等。

纳米机器人超级耐用，理论上可以运行数年而不造成任何损伤。实际上，纳米机器人有望解决除癌症之外的许多健康问题，比如在难以到达的部位进行活检，或者测量某些化学物质的含量，以及身体其他无法到达的部位。

因此，在医疗方式领域，我们比你想象的更接近机器人技术，它对推进医疗进步有着巨大的希望，但是这个阶段如此接近，也非常遥远。因为纳米机器人在进入临床试验之前，还面临着许多挑战和障碍。

在纳米机器人和药物的潜力真正实现之前，科学家们还有很多挑战要克服，因为要让它们在体内安全旅行，并且让它们在人体内停留足够长的时间，来进行手术是非常困难的。

目前科学家们还没有找到办法，来防止纳米机器人像其他有毒或异物一样被摧毁和驱逐出人体，因此，尽管纳米机器人掌握着一种毒性更小的癌症治疗方案的关键，但要把解决方案变成可行的治疗方案，仍是一件很遥远的事情。然而，如果过去的进展有任何进展的话，我认为我们离成功也不远了。

纳米技术听起来像是许多现代医学，和技术问题的可靠解决方案，它让你想知道它们在未来的日常生活中会有多突出，如果你对纳米技术感兴趣并想了解更多，那就自行上百度查阅相关资料吧。

,