納米和納米科技的概念納米材料的奇異性能納米技術(shù)潛在應(yīng)用發(fā)達(dá)國(guó)家的部署狀況納米之簡(jiǎn)介一、納米和納米科技的概念

什么是納米？

納米是一個(gè)長(zhǎng)度計(jì)量單位，1納米=10-9米。

納米結(jié)構(gòu)？

納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100納米以下（1-100nm）的微小結(jié)構(gòu)。

納米技術(shù)？

在納米尺寸上對(duì)物質(zhì)和材料進(jìn)行研究處理的技術(shù)稱為納米技術(shù)。納米技術(shù)本質(zhì)上是一種用單個(gè)原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)。

MetricSystem

exa-

Em10181,000,000,000,000,000,000

quintillion

peta-

Pm10151,000,000,000,000,000

quadrillion

tera-

Tm10121,000,000,000,000

trillion

giga-

Gm1091,000,000,000

billion

mega-

Mm1061,000,000

million

kilo-

km1031,000

thousand

meter

m1001

one

deci-

dm10-11/10

tenth

centi-

cm10-21/100

hundredth

milli-

mm10-31/1,000

thousandth

micro-

mm10-61/1,000,000

millionth

nano-

nm10-91/1,000,000,000

billionth

pico-

pm10-121/1,000,000,000,000

trillionth

femto-

fm10-151/1,000,000,000,000,000

quadrillionth

atto-

am10-181/1,000,000,000,000,000,000

quintillionthWhatis1dekameterand1hectometer?Andofcourseyoucanfindoutmoreabout1zettameter,1yottameter,1zeptometerand1yoctometer.WhatisNano?InGreek,“nano”meansdwarfReallyreally

reallysmall!!!

1nanometer(nm)=10-9mNanoscalegenerallyreferstothesizescaleof1–100nm.

StNanoHowsmallis1nanometer?

HumanHair一納米有多?。縎izesofObjectsAndromedaGalaxy1022mSun1.4x109mEarth1.2x107mSolarSystem1.2x1013mSingapore4.2x104mby2.3x104mMountEverestHeight8.9x103mRafflesCityHeight2.8x102mApatosaurusLength2.1x101m萊佛士城SizesofObjectsAfricanElephantHeight~3.3mRabbit(Length)~3x10-1mRedBloodCell7x10-6mby10x10-6mVirus(Length)~9x10-7mCarbon-CarbonBondLength~1.5x10-10mAtom~10-10mNucleus~10-14mCrosssectionofhumanhair~8x10-5mCdSe

Nanocrystal~3x10-9mHousefly~7.5x10–3m什么是納米科技？

制備優(yōu)異性能的納米材料設(shè)計(jì)、制備各種納米器件和裝置探測(cè)分析納米區(qū)域的性質(zhì)和現(xiàn)象transistor1947

integratedcircuit‘chip’1959

2001:>100milliontransistorsperchip

納米科技概念的提出與發(fā)展

人類能夠用宏觀的機(jī)器制造比其體積小的機(jī)器,而這較小的機(jī)器可以制作更小的機(jī)器,這樣一步步達(dá)到分子線度,即逐級(jí)地縮小生產(chǎn)裝置,以至最后直接按意愿排列原子,制造產(chǎn)品.那時(shí),化學(xué)將變成根據(jù)人們的意愿逐個(gè)地準(zhǔn)確放置原子的問題。

當(dāng)2000年人們回顧歷史的時(shí)候,他們會(huì)為直到1959年才有人想到直接用原子,分子來(lái)制造機(jī)器而感到驚訝。

---RichardP.Feynman,1959

。

NanotechnologyVision“Theprinciplesofphysics,asfarasIcansee,donotspeakagainstthepossibilityofmaneuveringthingsatombyatom.”“Puttheatomsdownwherethechemistsays,andsoyoumakethesubstance.”

-RichardFeynman(1959) PhysicsNobelLaureateHewastalkingaboutnanotechnologybeforethewordexisted!納米科技的科學(xué)意義（1）納米科技將引發(fā)人類認(rèn)知的革命首先，納米科技的科學(xué)意義體現(xiàn)在：納米尺度下的物質(zhì)世界及其特性，是人類較為陌生的領(lǐng)域，也是一片新的研究疆土。其次，由于納米科技是對(duì)人類認(rèn)知領(lǐng)域新疆域的開拓，人類將面臨對(duì)新理論和新發(fā)現(xiàn)重新學(xué)習(xí)和理解的任務(wù)。納米科技的科學(xué)意義（續(xù)）再次，從人類未來(lái)發(fā)展的角度看，可持續(xù)發(fā)展將是人類社會(huì)進(jìn)步的唯一選擇。納米科技推動(dòng)產(chǎn)品的微型化、高性能化和與環(huán)境友好化，這將極大節(jié)約資源和能源，減少人類對(duì)其過分依賴，并促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善。這將在新的層次上為可持續(xù)發(fā)展的理論變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)提供物質(zhì)和技術(shù)保證。

(2)納米科技將引發(fā)一場(chǎng)新的工業(yè)革命

納米技術(shù)是80年代初迅速發(fā)展起來(lái)的前沿學(xué)科，它使人們認(rèn)識(shí)、改造微觀世界的水平提高到了一個(gè)新的高度。納米技術(shù)將用于下一代的微電子器件即納米電子器件，使未來(lái)的電腦、電視機(jī)、衛(wèi)星、機(jī)器人等的體積變得越來(lái)越小.

1）可以制造一種材料，其強(qiáng)度為鋼的幾倍，而重量?jī)H為鋼的幾分之一。

2）可以將國(guó)會(huì)圖書館的信息都存儲(chǔ)在一塊方糖大小的存儲(chǔ)器上。

3）可以檢測(cè)出幾個(gè)癌細(xì)胞。

-------克林頓。

納米技術(shù)的意義

納米技術(shù)可能是下個(gè)世紀(jì)前二十年最重要的技術(shù).

------克林頓

納米左右和納米以下的結(jié)構(gòu)是下一階段科技發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)，會(huì)有一次技術(shù)革命，從而將引起21世紀(jì)又一次產(chǎn)業(yè)革命.

------錢學(xué)森

。

許多人認(rèn)為納米科技僅僅是遙遠(yuǎn)的未來(lái)基礎(chǔ)科學(xué)的事情,而沒有什么實(shí)際意義。但我確信納米科技現(xiàn)在已具有與此同時(shí)150年前微米科技所具有的希望和重要意義。150年前,微米成為新的精確標(biāo)準(zhǔn),并成為工業(yè)革命的技術(shù)基礎(chǔ),最早和最好學(xué)會(huì)并使用微米技術(shù)的國(guó)家都在工業(yè)發(fā)展中占據(jù)了巨大的優(yōu)勢(shì)。同樣,未來(lái)的技術(shù)將屬于那些明智地接受納米作為新標(biāo)準(zhǔn),并首先學(xué)習(xí)和使用它的國(guó)家。我們應(yīng)當(dāng)記住,微米技術(shù)曾同樣被認(rèn)為對(duì)使用牛耕地的農(nóng)民無(wú)關(guān)緊要。的確,微米與牛毫無(wú)關(guān)系,但它卻改變了耕作方式,帶來(lái)了拖拉機(jī)。

---H.Rohrer,IBM蘇黎世實(shí)驗(yàn)室,1993年。二、納米材料的奇異性能

納米材料的特殊性能是由于納米材料的特殊結(jié)構(gòu)，使之產(chǎn)生四大效應(yīng)，即小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)（含宏觀量子隧道效應(yīng)）、表面效應(yīng)和界面效應(yīng)，從而具有傳統(tǒng)材料所不具備的物理、化學(xué)性能。

由于納米材料在磁、熱、光、電、催化、生物等方面具有奇異的特性，使其在諸多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景，并已經(jīng)成為當(dāng)今世界科技前沿的熱點(diǎn)之一。納米材料的奇異性能小尺寸效應(yīng)量子效應(yīng)表面效應(yīng)界面效應(yīng)四大效應(yīng)超微顆粒的表面與大塊物體的表面是十分不同的，若用高倍率電子顯微鏡對(duì)金超微顆粒進(jìn)行電視攝像，實(shí)時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)這些顆粒沒有固定的形態(tài)，隨著時(shí)間的變化會(huì)自動(dòng)形成各種形狀（如立方八面體，十面體，二十面體多晶等），它既不同于一般固體，又不同于液體，是一種準(zhǔn)固體。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子仿佛進(jìn)入了“沸騰”狀態(tài)，尺寸大于10納米后才看不到這種顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，這時(shí)微顆粒具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會(huì)迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意識(shí)地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而致密的氧化層，確保表面穩(wěn)定化。利用表面活性，金屬超微顆?？赏蔀樾乱淮母咝Т呋瘎┖唾A氣材料以及低熔點(diǎn)材料。

庫(kù)侖阻塞效應(yīng)是電子在納米尺度的導(dǎo)電物質(zhì)間移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的一種現(xiàn)象。在兩電極間（其接合靜電容量為C）距離變小時(shí)，由于隧道效應(yīng)，電子可以從一極向另一極移動(dòng)，如果雙方經(jīng)典平衡，要移動(dòng)一個(gè)電子，其能量?jī)H增加Ec＝e2／2C。此能量在室溫時(shí)與熱能相比非常小，而當(dāng)導(dǎo)體尺度極小時(shí)，C變得很??；尤其在低溫時(shí)，熱能也很小，這時(shí)就必須考慮Ec。如果沒有這一能量，在低偏流電壓下，電子的流動(dòng)受到抑制，導(dǎo)體就不會(huì)產(chǎn)生傳導(dǎo)。這種因庫(kù)侖力導(dǎo)致對(duì)傳導(dǎo)的阻礙，就是所謂的庫(kù)侖阻塞現(xiàn)象。當(dāng)物理體系的尺寸達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，體系的充電和放電過程呈現(xiàn)不連續(xù)性，即量子化，此時(shí)電子只能一個(gè)接一個(gè)通過納米隙縫，這稱作單電子隧穿現(xiàn)象。。在納米厚度下，歐姆定律不再適用，由于原子數(shù)目大大降低，宏觀能帶消失，表現(xiàn)為分立的能級(jí)。電導(dǎo)率G不再是常數(shù)而是h/e2的整數(shù)倍。這就是電導(dǎo)量子化。單電子隧穿和電導(dǎo)量子化是所有量子器件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

納米材料的奇異性能納米金屬的熔點(diǎn)比普通金屬低幾百度；氣體在納米材料中的擴(kuò)散速度比在普通材料中快幾千倍；納米磁性材料的磁記錄密度可比普通的磁性材料提高１０倍；納米復(fù)合材料對(duì)光的反射度極低，但對(duì)電磁波的吸收性能極強(qiáng)，是隱形技術(shù)的突破；納米材料顆粒與生物細(xì)胞結(jié)合力很強(qiáng)。奇異性能實(shí)例

用作發(fā)光二極管、激光二極管，實(shí)現(xiàn)全硅光電集成1.納米硅發(fā)光美國(guó)得克薩斯大學(xué)研究人員在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上發(fā)表報(bào)告說，他們發(fā)現(xiàn)了可以迫使以納米晶體形式存在的硅發(fā)光的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)可能在今后導(dǎo)致廉價(jià)的硅激光和平板顯示器。主要研究人員布賴恩·科爾格爾說：“塊狀硅不發(fā)出可見光，但我們研制的這種結(jié)構(gòu)的硅可發(fā)出可見光。另外，這種納米硅晶體還具有可調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，即可以通過改變晶體的大小產(chǎn)生特定顏色的光。較小的晶體發(fā)藍(lán)光，較大的晶體發(fā)綠光，甚至發(fā)紅光?！?.碳納米管多種優(yōu)異性能

碳納米管是由碳原子按一定規(guī)則排列形成的空心籠狀管式結(jié)構(gòu)，其直徑不超過幾十納米。導(dǎo)電性強(qiáng)、場(chǎng)發(fā)射性能優(yōu)良、強(qiáng)度是鋼的100倍、韌度高等，是一種用途廣泛的新材料。

用碳納米管制成像紙一樣薄的彈簧

莫斯科大學(xué)的研究人員為了弄清納米管的受壓強(qiáng)度，將少量納米管置于29Kpa的水壓下（相當(dāng)于水下18000千米深的壓力）做實(shí)驗(yàn)。不料未加到預(yù)定壓力的1/3，納米管就被壓扁了。他們馬上卸去壓力，它卻像彈簧一樣立即恢復(fù)了原來(lái)形狀。應(yīng)用：科學(xué)家得到啟發(fā)，發(fā)明了用碳納米管制成像紙一樣薄的彈簧，用作汽車或火車的減震裝置，可大大減輕車輛的重量。碳納米管場(chǎng)發(fā)射顯示器1999年韓國(guó)，2000年日本制成顯示器樣管納米管做成的“納米秤”

更令人驚奇的是，最近美國(guó)、中國(guó)、法國(guó)和巴西科學(xué)家用精密的電子顯微鏡測(cè)量納米管在電流中出現(xiàn)的擺頻率時(shí)，發(fā)現(xiàn)可以測(cè)出納米管上極小微粒引起的變化，從而發(fā)明了能稱量?jī)|億分之二百克的單個(gè)病毒的“納米秤”。這種世界上最小的秤，為科學(xué)家區(qū)分病毒種類，發(fā)現(xiàn)新病毒作出了貢獻(xiàn)。碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩

在航天事業(yè)中，利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐受很高的溫度而不會(huì)燒毀。碳納米管整流器Intramolecular

NanotubeJunctionsCarbonnanotubetransistors:

D~1nm

Bachtold,etal.,Science,Nov.2001碳納米管儲(chǔ)氫高質(zhì)量的碳納米管能儲(chǔ)存大量氫氣，從而可以實(shí)現(xiàn)用氫氣為燃料驅(qū)動(dòng)無(wú)污染汽車。H23.碳60的奇異性能

1985年在太空碳分子實(shí)驗(yàn)室中，偶然發(fā)現(xiàn)60個(gè)碳原子組成空心的籠狀結(jié)構(gòu)的碳分子，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)石墨碳分子經(jīng)激光、電弧等強(qiáng)高溫加熱，或又在一定的催化劑（鐵基和鎳基）的幫助下，碳原子能形成C60分子。碳60超導(dǎo)體已經(jīng)試驗(yàn)過往C60中摻雜，引入堿金屬、堿土金屬原子，可以得到各向同性的超導(dǎo)性，制成了有機(jī)超導(dǎo)體。C60作成的分子算盤

1996年11月，IBM公司在瑞士蘇黎士研究室工作的物理學(xué)家金澤夫斯基等，想能否用一臺(tái)掃描隧道顯微鏡和一些布基球，制成一個(gè)能計(jì)算的機(jī)器。結(jié)果研究出第一臺(tái)分子算盤，儲(chǔ)存信息容量是常規(guī)電子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的10億倍，可能是將來(lái)制造出分子般大小的機(jī)器的第一部。移動(dòng)單個(gè)分子或原子的技術(shù)，將是下一代電子元件和開發(fā)納電子集成電路的關(guān)鍵。4.陶瓷韌性提高納米氧化鋁粉體添加到常規(guī)85瓷、95瓷中，觀察到強(qiáng)度和韌性均提高50％以上；ＴｉＯ２納米材料具有奇特韌性，在１８０℃經(jīng)受彎曲不斷裂；ＣａＦ２納米材料在８０—１８０℃溫度下，塑性提高１００％。5.催化活性增強(qiáng)

以粒徑小于300nm的Ni和Cu-Zn合金的超細(xì)微粒為主要成分制成的催化劑，可使有機(jī)物氫化的效率提高到傳統(tǒng)鎳催化劑的10倍。6.納米結(jié)構(gòu)的性能與應(yīng)用IBM:QuantumCorrals(Stadium)

DonEiglerIBM量子?xùn)艡诤秃Ｊ序讟乾F(xiàn)象量子世界也有“海市蜃樓”

美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司（ＩＢＭ）的一個(gè)小組最近在英國(guó)《自然》雜志上介紹說，他們成功地將一個(gè)原子的信息從所在位置傳播到該原子并不存在的另一個(gè)地點(diǎn)，創(chuàng)造出了有關(guān)該原子莫須有的“幻象”。研究人員認(rèn)為，這一被他們命名為“量子海市蜃樓”的效應(yīng)，有望在未來(lái)作為一種嶄新的技術(shù)手段，制造出無(wú)需導(dǎo)線就可傳輸數(shù)據(jù)的納米級(jí)電路。

研究人員們利用掃描隧道顯微鏡對(duì)原子進(jìn)行特殊操作后，發(fā)現(xiàn)了這種新型的“量子海市蜃樓”效應(yīng)。他們首先將數(shù)十個(gè)鈷原子在金屬銅表面排列成橢圓形的“柵欄”，隨后將一個(gè)磁性鈷原子置于該橢圓“柵欄”的一個(gè)焦點(diǎn)。橢圓形“柵欄”的另一焦點(diǎn)并無(wú)磁性鈷原子，但研究人員在實(shí)驗(yàn)中卻發(fā)現(xiàn)，在第二個(gè)焦點(diǎn)位置銅表面電子的電子態(tài)產(chǎn)生了變化，仿佛該位置上存在一個(gè)真正的磁性鈷原子。研究人員認(rèn)為，這可看作在第二個(gè)焦點(diǎn)上出現(xiàn)了另一焦點(diǎn)磁性鈷原子的“海市蜃樓”。。

研究人員指出，現(xiàn)有電子線路尺寸正變得到越來(lái)越小。這種微型化達(dá)到一定限度后，電子的特性會(huì)不再以粒子性為主，而更多表現(xiàn)出量子力學(xué)所描述的波動(dòng)性。即使是細(xì)微的導(dǎo)線，屆時(shí)也將無(wú)法理想地傳遞電子。而新發(fā)現(xiàn)的“量子海市蜃樓”技術(shù)，有可能為此提供解決辦法。另外，新技術(shù)據(jù)認(rèn)為在遠(yuǎn)距離探測(cè)原子和分子等領(lǐng)域也有用途。

三、納米技術(shù)潛在應(yīng)用納米科技將對(duì)信息和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生革命性的影響促使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的“舊貌換新顏”

比如通過納米材料的研究，我們?cè)诨w制品中加入納米微粒，可以除味、殺菌。通過納米技術(shù)的運(yùn)用，使建筑物外墻涂料的耐洗刷性由原來(lái)的1000多次提高到1萬(wàn)多次，老化時(shí)間也延長(zhǎng)了兩倍多。NanotechnologyScrapbook

存儲(chǔ)密度大幅度提高：0.6納米的直徑意味著信息存儲(chǔ)的密度可達(dá)每平方厘米10的14次方比特(信息存儲(chǔ)基本單位)，其信息容量比現(xiàn)有的光盤高100萬(wàn)倍。按照這一密度運(yùn)用納米技術(shù)設(shè)計(jì)的一塊方糖大小的磁盤，能存放美國(guó)國(guó)會(huì)圖書館的所有信息。1.納米科技將使信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展納米科技將產(chǎn)生新的計(jì)算方法TheBeginningofComputerCharlesBabbageTheBabbageDifferenceEngineNo.1計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展在沒有計(jì)算機(jī)和計(jì)算器的時(shí)代，人們計(jì)算數(shù)據(jù)都得手算。那時(shí)最大的成就就是創(chuàng)造了一些像對(duì)數(shù)表格、三角行法則等工具來(lái)進(jìn)行科學(xué)調(diào)查和研究。

在十九世紀(jì)中期，人們開始設(shè)計(jì)各種處理計(jì)算中發(fā)生錯(cuò)誤的機(jī)器，其中最著名的有babbage差分機(jī)（BabbageDifferenceEngine

)。1991年，倫敦的科學(xué)博物館決定建立babbagedifferenceengineno.2。VacuumTubeorValveVacuumtubeswereexpensive,relativelylargeandconsumedconsiderableamountsofpower.

Principleproblemwaswiththereliabilityofthetubes.Theysufferedvacuumleakswhichcausedthedevicestomalfunction,andrepeatedheatingofthecathodewouldeventuallycausethevalvetoblow.ENIACENIAC,builtin1946,(ElectronicNumericIntegratorandCalculator),contains17,468vacuumvalves.

JackKilbyRobertNoyceCo-founderofIntel集成電路鼻祖TheFirstICKilbymadethisoutofGermanium.PhotoCourtesyofTexasInstruments

TheFirstICAplanarMOSFETasimplementedinanintegratedcircuitFirstHand-HeldCalculatorPhotoCourtesyofTexasInstruments

Microprocessor(Yr2000)2000Pentium4ProcessorSource:Intel

Moore’s“Law”Moore’sLaw,notalawofnature.Itismorelikeanengineer’sruleofthumb,capturingthepatterninthetrendofmicrochipproduction.Currentlytheclaimisthenumberofdeviceswecancramintoachipdoubleevery18months.

19462001DNA計(jì)算和量子計(jì)算QuantumComputing2.納米武器稱雄未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)間諜草機(jī)器蒼蠅蚊子導(dǎo)彈螞蟻士兵麻雀衛(wèi)星December15,2000“麻雀衛(wèi)星”

質(zhì)量不足10千克，各種部件全部用納米材料制造，一枚小型火箭一次就可以發(fā)射數(shù)百顆。若在太陽(yáng)同步軌道上等間隔地部署648顆功能不同的“麻雀衛(wèi)星”，就可以保證在任何時(shí)刻對(duì)地球上任何一點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，即使少數(shù)失靈，整個(gè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的工作也不會(huì)受影響。3.納米技術(shù)將在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域稱雄納米生物學(xué)(Nanobiology)生物與醫(yī)學(xué)工程診斷與監(jiān)測(cè)基因治療發(fā)展前景納米生物學(xué)(Nanobiology)

以納米為尺度，研究：(1)細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能(如線粒體、細(xì)胞核)；(2)細(xì)胞內(nèi)外之間及生物體的物質(zhì)、能量和信息交換；(3)生物反應(yīng)機(jī)理：包括修復(fù)、復(fù)制和調(diào)控等方面的生物過程；(4)根據(jù)生物學(xué)原理，發(fā)展分子工程，包括納米生物分子機(jī)器人和納米信息處理系統(tǒng)。Bio-TechinActionGoldNanoparticles:

GoldnanoparticlesstuddedwithshortsegmentsofDNAcouldformthebasisofaneasy-to-readtestforthepresenceofageneticsequence(black)inasampleunderstudy.DNAcomplementarytohalfofsuchasequence(red)isattachedtoonesetofparticlesinsolution,andDNAcomplementarytotheotherhalf(blue)isattachedtoasecondsetofparticles.Ifthesequenceofinterestispresentinthesample,itwillbindtotheDNAtentaclesonbothsetsofspheres,trappingtheballsinadenseweb.Thisagglomerationwillcausethesolutiontochangecolor(fromredtoblue)Source:ScientificAmerica基因檢測(cè)Bio-TechinActionCleverCantilever:

BiologicalsamplescanbescreenedforthepresenceofparticulargeneticsequencesusingsmallcantileversofthetypeemployedinAFM.ThesurfaceofeachcantileveriscoatedwithDNAabletobindtooneparticulartargetsequence.Asampleisthenappliedtothecantilevers.Bindinginducesasurfacestress,whichbendstheaffectedcantileversbynanometers-notmuch,butenoughtorevealthatthebentcantileversfoundtheirspecifictargetsinasample.Source:ScientificAmericaDNA檢測(cè)Bio-TechinActionImprovedImaging:Improvedornewcontrastagentswoulddetectproblemsatearlier,moretreatablestages.Theymight,forinstance,revealtumors(red)onlyafewcellsinsize.Source:ScientificAmerica早期診斷Bio-TechinActionMagneticTags:Manytestsrevealthepresenceofamoleculeordisease-causingorganismbydetectingthebindingofanantibodytothattarget.Whenantibodieslabeledwithmagneticnanoparticlesbindtotheirtargetonasurface(foreground),briefexposuretoamagneticfieldcausesthereprobescollectivelytogiveoffastrongmagneticsignal.Meanwhileunboundantibodiestumbleaboutinalldirections,producingnonetsignal.Thislastpropertymakesitpossibletoreadtheresultswithoutfirstwashingawayanyprobesthatfailtofindtheirtarget.Source:ScientificAmerica2).激光單原子分子探測(cè)術(shù)

此術(shù)同樣具有超高靈敏性，可在含有1000億億(1019)個(gè)原子或分子的1cm3氣態(tài)物質(zhì)中，在單個(gè)原子分子層次上準(zhǔn)確獲取其中一個(gè)。按照這一辦法，科學(xué)家希望對(duì)生物體尤其是人體內(nèi)生物分子的活動(dòng)進(jìn)行探測(cè)，以找到影響人類健康的某些答案。通過人的唾液、血液、糞便以及呼出的氣體，及時(shí)發(fā)現(xiàn)人體中哪怕只有億萬(wàn)分之一的各種致病或帶病游離分子(或標(biāo)志體)，相信已不再是一件遙遠(yuǎn)的事情。Bio-TechinAction

LatexBeads:

Latexbeadsfilledwithquantumdotsofsinglecolorsglowatnearlythesamewavelengthasthedotsthemselves.Researchershavealsoloadedselectionsofdifferentdotsintosinglebeads.Theiraimistocreateahugevarietyofdistinctlabelsforbiologicaltests.

Source:ScientificAmericaBio-TechinActionNanoBarCodes:Latexbeadsfilledwithseveralcolorsofnanoscalesemiconductorsknownasquantumdotscanpotentiallyserveasuniquelabelsforanynumberofdifferentprobes.Inresponsetolight,thebeadswouldidentifythemselves(and,thus,theirlin