礦物資對皮膚的美容保健作用
?。?)人朽邁的第一個標(biāo)記便是皮膚的老化和松弛,而皮膚的松弛是由體重波動引起的。體重增添時,皮膚會拉緊,體重減輕時,皮膚卻不能完整恢復(fù)壓縮,于是便形成了皮膚的松弛。皮膚的老化重要是由養(yǎng)分中礦物資缺少所造成的。不公道的攝入結(jié)構(gòu)會發(fā)生皮膚不適,使人顯得有些蒼老。相反,公道的攝入構(gòu)造會使人青春煥發(fā)。
鋅、硒元素對皮膚的頤養(yǎng)十分主要。這兩種元素有抗脂質(zhì)過氧化作用,肅清體內(nèi)自由基,使皮膚免受脂質(zhì)過氧化損傷,使皮膚柔軟、滑潤、打消皺紋。
?。?)面色蒼白者,與體內(nèi)鐵質(zhì)過低、蛋白供應(yīng)不足、維生素c缺少所引起的缺鐵性貧血有關(guān)。所以,面色蒼白者要彌補蛋白質(zhì)、鐵質(zhì)、維生素c等造血原料,以促進機體血色素的合成。
?。?)少吃鹽可使皮膚白嫩。吃鹽過多,不僅影響人體的新陳代謝,而且會使皮膚粗糙。由于鹽有玄色素作用,能使皮膚變黑。
(4)多飲茶可延長青春期。這與茶葉中微量元素氟、鐵、錫、銅含量較豐盛有關(guān)。
以下是部分礦物質(zhì)對人體的作用:
(1)鈣:是骨骼、牙齒及軟組織的重要成分。缺鈣易得佝僂病、骨質(zhì)疏松癥、心血管病等。人體缺鈣比擬廣泛,補鈣Zui要害的是人體能否吸收,能否沉積于骨組織內(nèi)。礦泉水中鈣鎂含量較多,而且鈣鎂含量比例相當(dāng),易被人體小腸吸收,進入細胞外液,并沉積于骨組織內(nèi)。因此,含鈣礦泉水是人體獲得鈣的一種鈣源。人體天天需攝入鈣1100mg左右。
(2)鎂:是骨骼的成分,與鈣有相似作用。能激活很多酶,增進細胞內(nèi)新陳代謝,調(diào)節(jié)神經(jīng)運動,預(yù)防血汗管病等。人體逐日需攝進鎂310mg左右。
(3)鉀:是細胞內(nèi)液的主要離子,對細胞內(nèi)液的滲透壓、酸堿平衡的維持具有重要作用。鉀能激活一些酶,能堅持神經(jīng)肌肉高興,保持細胞新陳代謝。人體每日需攝入鉀3300mg左右。
(4)鈉:是機體組織和體液的固有成分,它對保持細胞系統(tǒng)和調(diào)節(jié)水鹽平衡起重要作用。鈉是肌肉壓縮、調(diào)節(jié)心血管功能和改善消化系統(tǒng)功能不可缺乏的元素。人體每日需攝入鈉4400mg左右。
(5)碳:二氧化碳是碳酸礦水的重要成分。飲用碳酸礦泉水能促進消化液的分泌,增進胃腸蠕動,助消化,加強食欲。還可增強腎臟水分排出,起洗滌組織和利尿作用。因此對治療消化道腸胃病、胃下垂、十二指腸潰瘍、慢性肝炎、便秘、膽結(jié)石、腎盂炎、卡他性膀胱炎及慢性喉炎、支氣管炎等都具有較好療效。碳是人體必須的宏量元素。
(6)偏硅酸:偏硅酸礦泉水是我國開發(fā)應(yīng)用Zui多的和Zui受歡迎的一種水。硅以偏硅酸形式存在于水中,易被人體吸收。硅散布于人體關(guān)節(jié)軟骨和結(jié)締組織中,硅在骨骼鈣化過程中具有生理上的作用,促進骨骼生長發(fā)育。硅還參與多糖的代謝,是構(gòu)成一些葡萄糖氨基多糖羧酸的主要成分。硅與心血管病有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計顯示,含硅量高的地域,冠心病逝世亡率低,而含硅低的地域,冠心病逝世亡率高。硅可軟化血管,緩解動脈硬化,對甲狀腺腫、關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)功能紊亂和消化系統(tǒng)疾病有防治作用。人體每日需攝入硅3mg左右。
(7)鍶:是人體骨骼和牙齒的正常組成部分。鍶還與神經(jīng)肌肉的高興和心血管病有關(guān),鍶可強健骨骼、防治心血管病,促進新陳代謝。人體每日需攝入鍶1.9mg左右。
(8)鋰:鋰能改善造血功能,進步人體免疫性能。鋰對中樞神經(jīng)運動有調(diào)節(jié)作用,能平靜、安神,把持神經(jīng)雜亂。鋰可置換替換鈉,防治心血管疾病。人體每日需攝入鋰0.1mg左右。
(9)硒:是體內(nèi)谷脫甘肽過氧化酶的主要成分,參與展酶的合成,維護細胞膜的結(jié)構(gòu),硒能刺激免疫球白及抗體的產(chǎn)生,增強體液和細胞免疫力,有抗癌作用。硒還有抗氧化作用,使體內(nèi)氧化物脫氧,具有解毒作用,能抵御和減低汞、鎘、鉈、砷的毒性,提高視力。人體每日須要攝入硒0.068mg左右。
(10)鐵:是人體血液中運輸和交流氧所必須的成分。鐵參與血蛋白、細胞色素及各種酶的合成,促生長。人體缺鐵會產(chǎn)生小細胞性貧血、免疫功效降落和新陳代謝雜亂等。人體逐日需攝進鐵15mg左右。
(11)鋅:是核酸和蛋白質(zhì)合成的構(gòu)成要素,參與多種酶的合成。鋅能促進生長發(fā)育,對嬰兒更為重要。能加強機體免疫力和性功能,還能加強創(chuàng)作組織再生才能,使受傷和手術(shù)部位愈合加快。能使皮膚更健美,使人變得更聰慧。還能改善味覺,增長食欲。鋅被譽為“生命的火花”、“智慧元素”。人體每日需攝人鋅14.5mg左右。
(12)碘:是甲狀腺的重要組成部分。碘具有促進蛋白合成,活化多種酶,調(diào)節(jié)能量轉(zhuǎn)換,加速生長發(fā)育,促進傷口愈合,堅持正常新陳代謝的重要生理作用。人體缺碘則導(dǎo)致甲狀腺腫大,發(fā)育停止、癡呆等癥狀。人體每日需攝入碘0.2mg左右。
(13)溴:對人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和大腦皮層的高等神經(jīng)活動有仰制造用和調(diào)節(jié)作用,可平靜、安神。溴普遍運用于治療神經(jīng)官能癥、植物神經(jīng)雜亂、神經(jīng)痛和失眠等。人體每日需攝入溴7.5mg左右。
(14)銅:銅在機體內(nèi)以銅蛋白情勢存在,銅具有造血、軟化血管、促進細胞生長、壯骨骼、加速新陳代謝、增強防御機能的作用。缺銅能使血液中膽固醇增高,導(dǎo)致冠狀動脈粥狀硬化,形成冠心病。缺銅能引起白癜風(fēng)、白發(fā)等玄色脫色病,甚至雙目失明、貧血等。人體每日需攝入銅1.3mg左右。
(15)鈷:是人體內(nèi)維生素和酶的主要組成部分,其生理作用是刺激造血,參與血紅蛋白的合成,促進生長發(fā)育。缺鈷可導(dǎo)致惡性貧血、血汗管病、神經(jīng)體系疾病和舌、口腔炎等。人體每日需攝入鈷0.39mg左右。
(16)鉬:是人體黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶的重要成分。鉬參與細胞內(nèi)電子的傳遞,抑缺病毒在細胞內(nèi)滋生,具有防癌作用。鉬可溶解腎結(jié)石,排出體外。人體每日需攝入鉬0.34mg左右。(17)鎳:參與生物反響,刺激生血性能,使胰島素增長,血糖下降。缺鎳輕易得皮炎、支氣管炎等。人體每日需攝入鎳0.6mg左右。
(18)鉻:能協(xié)助胰島素施展生理作用,保持正常糖代謝,增進人體生長發(fā)育。缺鉻會產(chǎn)生動脈硬化、糖尿病綜合癥、膽固醇增高、血汗管病等。人體逐日需攝進鉻0.25mg左右。
(19)錳:是人體中多種酶系統(tǒng)的展助因子,它參與造血過程和脂肪代謝進程,具有促生長,強健骨骼,防治心血管病的功能。人體每日需攝入猛4.4mg左右。
(20)釩:存在于人體脂肪中,起氧化還原作用,對脂肪代謝有必定作用。釩參與造血,促進生長發(fā)育。人體每日需攝入釩0.116mg左右。
(21)砷:砷在水中以偏砷酸情勢存在,能改良造血功能,有活血作用,促進組織細胞生長和殺菌作用。砷少量對人體有益,過量有害。飲用礦泉水限量為0.05mg/L。
(22)氟:是形成堅硬的骨骼和牙齒必不可少的元素,以氟化鈣的情勢存在,對骨骼和牙齒的健康生長起到主要作用。缺氟可造成齲牙(蛀牙)。人體每日需攝入氟2.4mg左右。
(23)氡:是放射性元素鐳在演變過程中產(chǎn)生的一種放射性氣體,稍溶于水。氡的演變半衰期為3.8天,經(jīng)過30天可完整消散。礦泉水中氡含量不高,放射出的射線能量很低,對人體一般不產(chǎn)生迫害。氡進入機體通過三種形式發(fā)生作用:一是在皮膚上形成放射性活性薄膜,對機體產(chǎn)生刺激作用;二是通過呼吸道進入體內(nèi),再經(jīng)呼吸道排出體外;三是氡穿透皮膚或粘膜進入人體,之后隨著血液散布全身,又通過肺部和泌尿、消化系統(tǒng)排出體外。氡水在醫(yī)療方面廣泛應(yīng)用于浴療、飲療和吸入療。無論飲用或洗浴,都能促進皮膚血管壓縮和擴大,調(diào)節(jié)心血管機能,改善血液循環(huán)??芍委煾哐獕?、冠心病、心肌炎、心血管疾病等。氡對神經(jīng)系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用,可平靜、止痛和起催眠作用。對四周神經(jīng)炎、關(guān)節(jié)炎、坐骨神經(jīng)痛、神經(jīng)性皮炎、牛皮癬等有良好療效。氡對內(nèi)分泌和機體代謝有促進作用,可治療糖尿病,改善肝功能,對生殖腺機能有促進和調(diào)劑作用,延緩朽邁,回復(fù)青春。有人稱氡泉為“返老還童泉”。
關(guān)于負離子
1、負離子是什么?
近幾年來“負離子”這個詞大家都很熟習(xí),在廣告中、商品中、報紙上,電視上都經(jīng)??陕牽梢?,那么什么是負離子呢?用一句話很難解答。按通俗講,我們只能先做個比方;人是什么?是人一種高等動物,因生理結(jié)構(gòu)特性,而將人劃分為“男人”和“女人”,假如沒有這種劃分法,“男人”和“女人”也都得叫人了。
按上述劃分法,有了“負離子”,也就會有“正離子”,它們都是由離子中分辨叫出來的,那么離子是什么?按科學(xué)家說明在物理學(xué)中,我們都知道,物質(zhì)是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子是由原子核及繚繞其旋轉(zhuǎn)的電子組成,當(dāng)物體得到電子時顯負電性,失往電子時顯正電性,我們把正負電子活動現(xiàn)象稱為離子現(xiàn)象,即帶有正電荷的物體叫正離子,把帶有負電荷的物體叫負離子。
2、負離子的發(fā)現(xiàn)
負離子發(fā)明與運用是人類在十九世紀(jì)的事,第一個國際學(xué)術(shù)會上證實負離子對人體有功能的是德國物理學(xué)家菲利浦-萊昂納博士,他以為地球自然環(huán)境對人類健康有益的負離子Zui多的處所是瀑布四周,1930年前蘇聯(lián)學(xué)者發(fā)表了用空氣負離子治療疾病的論文,美國也發(fā)表了負離子統(tǒng)計數(shù)據(jù), 21 世紀(jì)大氣中正離子與負離子比例為 1.2 :1 ,現(xiàn)代社會發(fā)展已損壞了自然界中離子的平衡,1930年美國 DESSAVER,提出負離子會使人產(chǎn)生安定的感到、和改良健康環(huán)境的看法。
3、負離子的自然現(xiàn)象的發(fā)生
自然界空氣負離子產(chǎn)生有三大機制:
1 、大氣受紫外線,宇宙射線,放射物質(zhì),雷雨,風(fēng)暴等因素的影響產(chǎn)生電離而產(chǎn)生負離子。
2 、瀑布沖擊,自然進程中水在重力作用下,高速流動,水分子裂解而發(fā)生負離子。
3 、森林的樹木,葉枝尖端放電及綠色植物光合作用形成的光電效應(yīng),使空氣電離而產(chǎn)生的負離子。
4、人造負離子的開發(fā)及利用
當(dāng)人類確認負離子對人有功能作用時,為了改善環(huán)境促進健康,各種負離子產(chǎn)品大量的被發(fā)現(xiàn)出來,主要采取兩個道路:一種是利用高壓電產(chǎn)生電離使空氣產(chǎn)生負離子,另一種利用自然礦物質(zhì)產(chǎn)品,經(jīng)科學(xué)提煉加工而成,能開釋負離子的材料地球上很多,通常指能量石,有各種礦石,海藻類、海底石和含有蛋白的輕質(zhì)頁巖,利用此種材料采取高科技技術(shù)加工成細粉體或液體,與高分子原料相配全,可研究出很多產(chǎn)品,應(yīng)用在紡織產(chǎn)業(yè),化裝操行業(yè)等,形成各種負離子功能產(chǎn)品,這些產(chǎn)品負離子開釋數(shù)目每立方厘米可達 1200 ?? 5000 個,不亞于人類在郊外,田野的自然環(huán)境中。
5、負離子產(chǎn)生原理
綜上所述負離子產(chǎn)生除了自然現(xiàn)象(如紫外線光合作用雷電等),人類用自己的智慧開發(fā)很多負離子產(chǎn)品,其原理基礎(chǔ)是一致的,當(dāng)空氣和其它特定環(huán)境中存在能發(fā)射負離子條件的處所就會使大氣中( O 2 、 N 2 、 C02 、 S02 、 H20 )中的電子 e 開釋出來,它與 C02 、 H20 反應(yīng)如下:
H20+e ←→ 02 ( H20 ) m
C02+e ←→ C04 ( H20 ) m
C04+ ( H20 ) 2+H2 ←→ 02 ( H20 ) m+ C02
從而產(chǎn)生負離子。
6、負氧離子與新陳代謝
假如沒有好的新陳代謝,人體將無法接收外界養(yǎng)分,體內(nèi)塞滿有害無益的老化垃圾,全部身材的生理性能趨于虛弱,進而引發(fā)各種疾病。
可是,您知道嗎?負氧離子是復(fù)蘇性命、促進新陳代謝必不可少的要素。據(jù)日本科學(xué)家飯野節(jié)夫研究發(fā)明,氧離子的質(zhì)和量直接影響人體的代謝功能。如在血液中,生物體離子和體內(nèi)的礦物質(zhì)(鈉、鈣、鉀)有著親密的關(guān)系,當(dāng)負氧離子增添時,以細胞膜為首的所有細胞的功能會顯明轉(zhuǎn)佳,血液中的鈣、鈉的離子化率便會上升,使血液成為弱堿化,麥克奧迪顯微鏡,有利于營養(yǎng)物質(zhì)的充足接收和老化廢物的完整消除,從而使血液得到Zui好的凈化。
人體內(nèi)的負氧離子數(shù)目會隨著空氣質(zhì)量的不同而時刻轉(zhuǎn)變。在煙霧圍繞的辦公室,在煩悶郁悒的空調(diào)室內(nèi),在汽車尾氣污染嚴重的大街上,人體內(nèi)的負氧離子數(shù)目會急劇下降,從而極大地影響人體的新陳代謝和健康。
7、負離子對人體有哪些影響?
據(jù)專家察看研討以為,重要有以下作用:
1、是對神經(jīng)系統(tǒng)的影響??墒勾竽X皮層功能及腦力運動增強,精力振奮,工作效益進步,能使睡眠質(zhì)量得到改善。負離子還可使腦組織的氧化過程力度增強,使腦組織獲得更多的氧。
2、是對心血管系統(tǒng)的影響。據(jù)學(xué)者察看,負離子有顯明擴大血管的作用,可解除動脈血管痙攣,到達下降血壓的目標(biāo),負離子對于改善心臟功能和改良心肌養(yǎng)分也大有利益,有利于高血壓和心腦血管疾患病人的病情恢復(fù)。
3、是對血液體系的影響。研討證實,負離子有使血液變慢、延伸凝血時光的作用,能使血中含氧量增添,有利于血氧輸送、接收和應(yīng)用。
4、負離子對呼吸系統(tǒng)的影響Zui顯明。這是因為負離子是通過呼吸道進入人體的,它可以進步人的肺活量。有人曾經(jīng)實驗,在玻璃面罩中吸入空氣負離子30分鐘,可使肺部吸收氧氣量增長2%,而排出二氧化碳量可增加14.5%,故負離子有改善和增加肺功能的作用。
聚合酶鏈?zhǔn)椒从?
PCR?Polymerase Chain Reaction (聚合酶鏈?zhǔn)椒从?:簡稱PCR,是一項在短時光內(nèi)大批擴增特定的DNA片斷的分子生物學(xué)技術(shù)。 由美國Cetus公司遺傳部Mullis于1984年創(chuàng)造的,1993年,Mullis因此獲得諾貝爾化學(xué)獎。自發(fā)現(xiàn)后,PCR技術(shù)以極其驚人的速度發(fā)展。目前,已成為性命科學(xué),尤其分子生物學(xué)范疇中的利用Zui普遍的一項基礎(chǔ)技巧之一。
目前幾乎所有的性命學(xué)科的研究都離不開PCR,目前市場上的PCR儀器種類相當(dāng)多,但多數(shù)的是入口的品牌。
聚合酶鏈?zhǔn)椒错懀≒olymerase Chain Reaction,PCR)是體外酶促合成特異DNA片段的一種方式,為Zui常用的分子生物學(xué)技術(shù)之一。典范的PCR由(1)高溫變性模板;(2)引物與模板退火;(3)引物沿模板延長三步反響組成一個循環(huán),通過多次循環(huán)反映,使目標(biāo)DNA得以敏捷擴增。其主要步驟是:將待擴增的模板DNA置高溫下(通常為93℃-94℃)使其變性解成單鏈;人工合成的兩個寡核苷酸引物在其適合的復(fù)性溫度下分辨與目的基因兩側(cè)的兩條單鏈互補聯(lián)合,兩個引物在模板上聯(lián)合的地位決議了擴增片斷的是非;耐熱的DNA聚合酶(Taq酶)在72℃將單核苷酸從引物的3’端開端摻入,以目的基由于模板從5’→3’方向延長,合成DNA的新互補鏈。
PCR能快速特異擴增任何已知目標(biāo)基因或DNA片段,并能輕易在皮克(pg)程度起始DNA混雜物中的目的基因擴增到達納克、微克、毫克級的特異性DNA片斷。因此,PCR技巧一經(jīng)問世就被敏捷而普遍地用于分子生物學(xué)的各個范疇。它不僅可以用于基因的分別、克隆和核苷酸序列剖析,還可以用于突變體和重組體的構(gòu)建,基因表達調(diào)控的研究,基因多態(tài)性的分析,遺傳病和沾染病的診斷,腫瘤機制的摸索,法醫(yī)鑒定等諸多方面。通常,PCR在分子克隆和DNA分析中有著以下多種用處:
(1) 天生雙鏈DNA中的特異序列作為探針;
(2) 由少量mRNA天生 cDNA文庫;
(3) 從cDNA中克隆某些基因;
(4) 天生大批DNA以進行序列測定;
(5) 突變的剖析;
(6) 染色體步移;
(7) RAPD、AFLP、RFLP等DNA多態(tài)性剖析等。
DNA聚合酶 , 以DNA為復(fù)制模板,從將DNA由5'端點開始復(fù)制到3'真?zhèn)€酶。
在50年代的中期,A. Kornberg和他的同事們就想到DNA的復(fù)制必定是一種酶的催化作用,于是決心分別出這種酶并研究其結(jié)構(gòu)和作用機制。為了達到這個目的,他們分別的蛋白,然后加到體外合成系統(tǒng)中即同位素標(biāo)志的dNTP、Mg2+及模板DNA,經(jīng)過大量的工作,于1956年終于發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶Ⅰ(DNA polymerase Ⅰ,DNA pol Ⅰ)本來稱為Kornberg酶。以后又相續(xù)發(fā)現(xiàn)了DNA pol Ⅱ和DNA pol Ⅲ。開端人們認為DNA pol I是細菌中DNA復(fù)制主要的酶類,后來發(fā)現(xiàn)DNA pol Ⅰ的突變株照樣可以復(fù)制,才清晰它并不是主角?,F(xiàn)在已經(jīng)知道在DNA復(fù)制中起主導(dǎo)作用的是DNA pol Ⅲ,至于pol Ⅱ的功能現(xiàn)在還不十分明白。DNA聚合酶的共同特色是:
(1)須要供給合成模板;
?。?)不能起始新的DNA鏈,必需要有引物供給3'-OH;
(3)合成的方向都是5'→3'
?。?)除聚合DNA外還有其它功效。
所有原核和真核的DNA聚合酶都具有雷同的合成活性,都可以在3'-OH上加核苷酸使鏈延長,其速率為1000 Nt/min。加什么核苷酸是依據(jù)和模板鏈上的堿基互補的原則而定的。
E.coli的DNA pol Ⅰ涉及DNA損傷修復(fù),在半保存復(fù)制中起幫助的作用。DNA pol Ⅱ在修復(fù)損傷中也是有重要的作用。DNA pol Ⅲ是一種多亞基的蛋白。在DNA新鏈的從頭合成(de novo)中起復(fù)制酶的作用。
DNA聚合酶(DNA polymerase)的主要活性是催化DNA的合成(在具備模板、引物、dNTP等的情形下)及其相輔的活性。
真核細胞有5種DNA聚合酶,分辨為DNA聚合酶α(定位于胞核,參與復(fù)制引發(fā)具5-3外切酶活性),β(定位于核內(nèi),參與修復(fù),具5-3外切酶活性),γ(定位于線粒體,參與線粒體復(fù)制具5-3和3-5外切活性),δ(定位核,參與復(fù)制,具有3-5和5-3外切活性),ε(定位于核,參與損傷修復(fù),具有3-5和5-3外切活性)。
原核細胞有3種DNA聚合酶,都與DNA鏈的延長有關(guān)。DNA聚合酶I是單鏈多肽,可催化單鏈或雙鏈DNA 的延伸;DNA聚合酶II則與低分子脫氧核苷酸鏈的延伸有關(guān);DNA聚合酶III在細胞中存在的數(shù)目未幾,是促進DNA鏈延長的主要酶。
納米技術(shù)的運用
納米技術(shù)是指在0.1-100納米的尺度里,研究電子、原子和分子內(nèi)的活動規(guī)律和特征的一項嶄新技術(shù)。科學(xué)家們在研究物質(zhì)構(gòu)成的進程中,發(fā)明在納米標(biāo)準(zhǔn)下隔離出來的幾個、幾十個可數(shù)原子或分子,明顯地表示出很多新的特征,而應(yīng)用這些特性制作具有特定功效裝備的技術(shù),就稱為納米技術(shù)。
納米技術(shù)是20世紀(jì)90年代呈現(xiàn)的一門新興技術(shù)。它是在0.10~100納米(即十億分之一米)尺度的空間內(nèi),研究電子、原子和分子活動規(guī)律和特征的嶄新技術(shù)。由于納米技術(shù)將終極使人類能夠依照自己的意愿把持單個原子和分子,以實現(xiàn)對微觀世界的有效把持,所以被以為是對21世紀(jì)一系列高新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展有極為重要影響的一門熱門學(xué)科,被世界各國列為21世紀(jì)的要害技術(shù)之一,并投入大批的人力物力進行研究開發(fā)。
納米技術(shù)的思想是1959年美國物理學(xué)家費曼(Feynman R.P.)提出。到了70年代后半期,有人提倡發(fā)展納米技術(shù),但是當(dāng)時多數(shù)主流科學(xué)家對此仍持猜忌態(tài)度。在70年代中期到80年代后期,不少科學(xué)家相繼在試驗室制備得到納米尺寸的材料,并發(fā)現(xiàn)這種材料具有不少巧妙特性。1990年,當(dāng)國際商用機器公司(IBM)的科學(xué)家應(yīng)用掃描隧道顯微鏡將氙原子拼成了該公司商標(biāo)"IBM",這是第一次公然證實在原子程度有可能以單個原子準(zhǔn)確生產(chǎn)物質(zhì),納米技術(shù)開端成為媒體關(guān)注的熱門。1990年7月,在美國巴爾的摩召開的第一屆國際納米科技大會,標(biāo)記著納米科技的正式出生。
目前,納米科技主要包含納米生物學(xué)、納米機械學(xué)、納米電子學(xué)、納米資料學(xué)以及原子、分子把持和納米制作等很多領(lǐng)域。掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)在其中起側(cè)重要作用。
納米技術(shù)所研究的范疇是人類過往很少涉及的非宏觀、非微觀的中間領(lǐng)域,開拓了人類認識世界的新層次。納米及納米技術(shù)已不僅僅是一個空間標(biāo)準(zhǔn)概念,而且代表了一種新興的產(chǎn)業(yè)。
所以,納米技術(shù)是指在0.1mm-100mm的科學(xué)技術(shù)? 而不是0.001mm-100000mm的,也不是1mm-100mm。
納米是長度單位,原稱毫微米,就是10的-9次方米(10億分之一米)。納米科學(xué)與技術(shù),有時簡稱為納米技巧,是研討構(gòu)造尺寸在1至100納米范疇內(nèi)資料的性質(zhì)和利用。從具體的物資說來,人們往往用細如發(fā)絲來形容纖細的東西,實在人的頭發(fā)一般直徑為20-50微米,并不細。單個細菌用肉眼看不出來,用顯微鏡測出直徑為5微米,也不算細。極而言之,1納米大體上相當(dāng)于4個原子的直徑。 納米技術(shù)包括下列四個主要方面:
1、納米材料:當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后,大約是在1?100納米這個規(guī)??臻g,物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變,呈現(xiàn)特別性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子,也不同于宏觀的物質(zhì)的特別性能構(gòu)成的材料,即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米,而沒有特別性能的材料,也不能叫納米材料。過去,人們只注意原子、分子或者宇宙空間,經(jīng)常疏忽這個中間領(lǐng)域,而這個領(lǐng)域?qū)嶋H上大量存在于自然界,只是以前沒有認識到這個尺度范疇的性能。第一個真正認識到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家,他們在20世紀(jì)70年代用蒸發(fā)法制備超微離子,并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn):一個導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后,它就失去本來的性質(zhì),表示出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。磁性材料也是如此,象鐵鈷合金,把它做成大約20?30納米大小,磁疇就變成單磁疇,它的磁性要比本來高1000倍。80年代中期,人們就正式把這類材料命名為納米材料。
2、納米動力學(xué),主要是微機械和微電機,或總稱為微型電動機械系統(tǒng),用于有傳動機械的微型傳感器和履行器、光纖通信體系,特種電子裝備、醫(yī)療和診斷儀器等.用的是一種相似于集成電器設(shè)計和制作的新工藝。特色是部件很小,刻蝕的深度往往請求數(shù)十至數(shù)百微米,而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制造三相電動機,用于超快速離心機或陀螺儀等。在研究方面還要相應(yīng)地檢測準(zhǔn)原子標(biāo)準(zhǔn)的微變形和微摩擦等。固然它們目前尚未真正進入納米尺度,但有很大的潛在科學(xué)價值和經(jīng)濟價值。
3、納米生物學(xué)和納米藥物學(xué),如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子,在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的實驗,磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜,dna的精致結(jié)構(gòu)等。有了納米技術(shù),還可用自組裝方式在細胞內(nèi)放入零件或組件使構(gòu)成新的材料。新的藥物,即使是微米粒子的細粉,也大約有半數(shù)不溶于水;但如粒子為納米尺度(即超微粒子),則可溶于水。
4、納米電子學(xué),包含基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米構(gòu)造的光/電性質(zhì)、納米電子資料的表征,以及原子把持和原子組裝等。當(dāng)前電子技術(shù)的趨勢請求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷,更小,是指響應(yīng)速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。納米技術(shù)是建設(shè)者的Zui后疆界,它的影響將是宏大的。
在1998年的四月,美國總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)參謀Neal Lane 博士評論到,如果有人問我哪個科學(xué)和工程領(lǐng)域?qū)ξ磥懋a(chǎn)生突破性的影響,我會說該個啟動打算樹立一個名為納米科技大挑釁機構(gòu),贊助進行跨學(xué)科研究和教導(dǎo)的隊伍,包含為長遠目的而樹立的中心和網(wǎng)絡(luò)。一些潛在的可能實現(xiàn)的突破包括:
把全部美國國會圖書館的材料緊縮到一塊像方糖一樣大小的設(shè)備中,這通過提高單位表面儲存才能1000倍使大存儲電子裝備儲存才能擴展到幾兆兆字節(jié)的程度來實現(xiàn)。由自小到大的辦法制造材料和產(chǎn)品,即從一個原子、一個分子開始制造它們。這種方式將節(jié)儉原材料和降低污染。生產(chǎn)出比鋼強度大10倍,而重量只有其幾分之一的材料來制造各種更輕便,更省燃料的陸上、水上和航空用的交通工具。通過極小的晶體管和記憶芯片幾百萬倍的提高電腦速度和效力,使今天的奔跑?處置器已經(jīng)顯得十分慢了。應(yīng)用基因和藥物傳送納米級的mri對比劑來發(fā)現(xiàn)癌細胞或定位人體組織器官去除在水和空氣中Zui細微的污染物,得到更干凈的環(huán)境和可以飲用的水。提高太陽能電池能量效力兩倍。
"納米"是英文namometer的譯名,是一種度量單位,1納米為百萬分之一毫微米,即1毫微米,也就是十億分之一米,約相當(dāng)于45個原子串起來那么長。納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100納米以下的渺小結(jié)構(gòu)。1981年掃描隧道顯微鏡發(fā)現(xiàn)后,便出生了一門以0.1到100納米長度為研究分子世界,它的終極目的是直接以原子或分子來結(jié)構(gòu)具有特定功能的產(chǎn)品。因此,納米技術(shù)實在就是一種用單個原子、分子射程物質(zhì)的技術(shù)。
從迄今為止的研究善看,關(guān)于納米技術(shù)分為三種概念:
第一種,是1986年美國科學(xué)家德雷克斯勒博士在《發(fā)明的機器》一書中提出的分子納米技術(shù)。依據(jù)這一概念,可以使組合分子的機器適用化,從而可以任意組合所有種類的分子,可以制造出任何種類的分子結(jié)構(gòu)。這種概念的納米技術(shù)還未取得重大進展。
第二種概念把納米技術(shù)定位為徽加工技術(shù)的極限。也就是通過納米精度的"加工"來人工形成納米大小的結(jié)構(gòu)的技術(shù)。這種納米級的加工技術(shù),也使半導(dǎo)體微型化即將達到極限?,F(xiàn)有技術(shù)即使發(fā)展下往,從理論上講終將會到達限度,這是由于,假如把電路的線幅逐漸變小,將使構(gòu)成電路的盡緣膜變得極薄,這樣將損壞盡緣后果。此外,還有發(fā)熱和晃動等問題。為懂得決這些問題,研究職員正在研究新型的納米技術(shù)。
第三種概念是從生物的角度動身而提出的。原來,生物在細胞和生物膜內(nèi)就存在納米級的結(jié)構(gòu)。
(以上材料均起源于科學(xué)與新技術(shù)雜志)
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