人类和“Nano”的不解之缘

材料牛注：“Nano”，打开科技新闻满天飞的一个词，未来的日子里我们将见证纳米技术在航空航天、生物医学、计算和通信等领域改变人类生活的过程，说不定还有助于延长人类寿命呢，纳米，你怎么看？

每天，似乎都会冒出一只用新方法做“纳米”的团队，在他们的努力下一切将会变得更好。

21世纪的变革不会电视化，而是会被发布到Snapchat，Instagram，Twitter和YouTube上。但是如果你根本看不到它呢？这就如同纳米级别上发生的事情只存在于理论上一样。

但是，但多亏了20世纪著名的物理学家Richard Feynman，他让我们看到了真正纳米级的东西。

Feynman的理念在航空航天、生物医学、计算和通信等不同领域仍在不断创新。他奠定了由纳米粒子制造碳纳米管、巴基球、富勒烯、石墨烯和其他材料的基础。

1959年，美国国家纳米技术计划（National Nanotechnology Initiative ，简称NNI）中Feynman“描述了科学家将能够操纵和控制单个原子和分子的过程”，最早提出了纳米技术。

1984年，他问道：“你能制造多小的机器？” 事实证明，可以很小很小。

而且，正如2016年10月7日“华尔街日报”报道，我们正在见证一些真正伟大的成就，包括分子电梯、分子肌肉、分子计算机芯片、分子电机以及纳米车。

试着想想：根据NNI提出的纳米技术，“纳米尺度的科学，工程和技术大约只有1-100纳米。”

除了这些迷你超级机器外，我们正在将“纳米”纳入技术材料的产品化进程中，这将使现有的机器更耐用、工作更高效、种类更丰富。

当我们谈到下一代飞机、下一代可穿戴生物医学设备和下一代光纤通信时，不变的主题是纳米：纳米技术、纳米材料、纳米光子学。几十年间，制造商已能使用碳纤维制造更轻便的运动器材、更好的飞机和更优质的纺织品。

正如Dexter Johnson在IEEE Spectrum的报告中所说，碳纳米管将使航空复合材料性能更优越：萨里大学先进技术研究所（Advanced Technology Institute，简称ATI），布里斯托大学创新科学先进复合中心（Advanced Composite Centre for Innovation and Science，简称ACCIS）和庞巴迪航天航空公司的研究人员正在合作开发一种取代聚合物胶的碳纳米管功能材料。用这种新材料生产的增强聚合物具有较高的电导和热导率，有开辟新功能的可能性。英国的研究人员表示将传感器和能量采集器等小工具直接嵌入材料中将成为可能。

当涉及到飞机领域，轻量化是较好的，所以在机身中嵌入传感器和能量收集器是一个重大的飞跃。

Johnson在 IEEE Spectrum还做了基于电子振荡的“新颖的混合纳米材料”——纳米光子学的主要进步的报告：德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发了一种混合纳米材料，能够进行光学元件的写入，擦除和重写。研究人员认为，这种纳米材料和用于开发它的技术可以创造新一代的光学芯片和电路。

当然，可重写光学的概念不是全新的；它是诸如CD和DVD的光学存储介质的基础。然而，CD和DVD需要庞大的光源，光学介质和光检测器。而全部在2-D材料上操作是现开发的可重写集成光子电路的一大亮点。

“为了开发可重写的集成纳米光子电路就必须将光限制在2-D平面内，其中光可以在平面中进行长距离传输，并且可以对其传播方向，幅度，频率和相位进行任意调控，”项目牵头人，德克萨斯大学教授Yuebing Zheg说，“我们的混合材料，使得开发可重写的集成纳米光子电路成为可能。”

谁会想到，石墨烯与自制的Silly Putty（一种弹性材料）混合居然会创建出使“可穿戴”成为可能的极具突破性的新材料呢？

下一代生物医学设备无疑将会使用一些这样的东西：

一块石墨烯可以将被称为Silly Putty的弹性棒状物转变为能够监测人类脉搏或者甚至可以跟踪小蜘蛛精细步伐的压力传感器。

这种材料被称为G-putty，它的发明者希望可以将其开发成一个连续监测血压的装置。

G-putty的制作者在他们的研究中经常依赖“家庭用品”。正如Nature的Mark Peplow说，2014年，他们通过“在厨房搅拌机中烧石墨来制备石墨烯”。

人类出于工业和艺术目的研究纳米材料实际上已经有数千年了。但是，像Feynman这样去设想开发超小型技术就需要有远见了。他的助手在纳米技术和纳米材料方面取得的进展将推动星际探索，促进超级计算，并延长我们人类的寿命。

Butterfly Sciences是一个个人公司，基于使用基因治疗改善艾滋病患者生活的理念而创立。它是微生物学家Brian Hanley的心血结晶。

Hanley潜心于他的研究，去年6月，他自己注射了一个自己设计、自己资助的基因，且没有得到FDA批准。

正如Antonio Regalado报道：这是第二例MIT技术评论记录的不受监管的基因治疗案例，这是一个被一些大胆的人所接受，寻求开发抗衰老治疗的有风险的试验。 Hanley注入他的肌肉细胞的基因会使他的身体产生更多的有效荷尔蒙，增加他的力量，耐力和寿命。

几乎没有投资者对他的这一概念感兴趣。 但60岁的Hanley决心看看他的方法是否有效。他说：“我想证明它，为了自己，我想要取得进展，”。

有人说，一个代表自己的律师是会欺骗客户的。那么他们对自己做基因治疗这一事件有什么看法呢？

奥本大学从事狗基因研究工作的Bruce Smith教授说：“我认为这是疯了，但这是人类与技术碰撞的天性。”

原文链接：Nanotechnology: How Miniscule Science Will Save Mankind

本文由材料人编辑部龙骑士提供素材，谷雨星编译，丁菲菲审核，点我加入材料人编辑部。

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