关于纳米科技的一些思考.ppt

浅谈纳米科技,张宇,Richard P. Feynman,人工度,Xenon on Nickel (110),Iron on Copper (111),DNA bridge,Nano Letter,物质尺度,用特殊尺度空间的物质来改变人们的认识！,不同尺寸和形状的金纳米粒子具有不同的熔点,500,纳米科技,在纳米尺度内（1-100nm)控制物质,创造特定功能的材料、器件和系统 在纳米尺度内（1-100nm)，探测物质的结构与性能 在纳米尺度内（1-100nm)，认识物质的物理、化学和生物学性质变化的规律，加以利用,纳米物理学 纳米化学 纳米材料学 纳米加工学 纳米测量学 纳米机械学 纳米电子学 纳米生物学 纳米医学 。,Nano-X,IT(Information Tech.) 和BT(Bio Tech.)持续发展的基础（Nano Tech.)： 支持硅芯片持续发展（10nm )与可能的替代技术 ：纳芯片 支持BT的基础之一：纳米尺度内操纵基因 社会和经济可持续发展的要求：省材料、能源和空间 PC 数量以100%速度增长，2010年时PC年耗电 3600 billion KWh=美国2000年全年发电量 2020年中国将有3.5亿台PC. 大的市场和高利润驱动,为什么要发展纳米科技？(1),创建的新材料、新器件 发现独特的性质、现象和过程-对自然的深 入理解 多学科的交叉领域 Living/non-living; Relevance areas-more chances,为什么要发展纳米科技？(2),150年前，微米成为新的精度标准，并成为工业革命的技术基础，最早和最好学会使用微米技术的国家都在工业发展中占据了巨大的优势。同样，未来的技术将属于那些明智接受纳米作为新标准，并首先学习和使用它的国家。 H.Rohrer, 1993,机遇与挑战,纳米生物医学关注生命,纳米生物医学/技术： 一方面，是利用纳米技术（包括纳米材料）研究生命体的特征，发现新的生命现象和规律，为人类健康和疾病诊断与治疗提供新的理论和方法； 另一方面，模拟生命体精细的调节机制，通过仿生研究制备新型纳米材料和建立新的纳米技术。,纳米技术与生物学、医学的交叉与融合。 同时，纳米生物学、纳米医学又是纳米科学与技术的重要研究领域。,生物技术,纳米技术,纳米生物技术,NIBC汇聚技术：Nano-Infor-Bio-Cogno NBIC会聚技术是国际上近几年提出的全新概念，是指当前四个迅速发展的科学技术领域的协同和融合。这四个领域分别是：纳米科技、生物技术(包括生物制药及基因工程)、信息技术(包括先进计算机与通信)、认知科学(包括认知神经科学)。其简化英文的联式为(NanoBioInfoCogno)，缩写为NBIC。 这四个领域的技术现在都在迅速发展，每一个领域都潜力巨大。而其中任何技术的两两融合、三种会聚或者四者集成，都将产生难以估量的效能。“NBIC会聚技术”代表着世界科学研究与开发新的前沿领域，其发展将显著改善人类生命质量，提升和扩展人的技能，这四大前沿技术的融合还将缔造全新的研究思路和全新的经济模式，将大大提高整个社会的创新能力和社会生产力水平，从而增强国家的竞争力。 生物医学工程： 生物医学工程(Biomedical-Engineering)是一门新兴的边缘学科，它综合工程学、生物学和医学的理论和方法，在各层次上研究人体系统的状态变化，并运用工程技术手段去控制这类变化，其目的是解决医学中的有关问题，保障人类健康，为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。 大学科：交叉、融合、汇聚、集成、跨学科 东南大学生物科学与医学工程学院,NIBC与生物医学工程意识技术,丰富多彩的纳米材料,纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料,核壳结构磁性荧光纳米棒,Fe3O4,TiO2,Au,Au,Au,Fe3O4,Fe2O3/SiO2,Fe2O3/CdTe/Alg,CdTe QDs,Fe3O4/PLA,Nano-Bio-Tech Group,Development of Diagnostic and Therapeutic Nanoparticle Agents,(1) Semiconductor Quantum Dots (Fluo and EM) (2) Metallic Nanoparticles (SERS, SRP, Thermo) (3) Metal Oxide (Superparamagnetic) Organic/Polymeric Nanoparticles (Drug Delivery and Targeting) Multifunctional Nanoparticles Imaging, Detection and Treatment.,三维适形放疗靶向放疗 结构CT功能CT 颗粒药物与肿瘤治疗，能否象慢性病一样控制,多数生物医学应用基于磁场-MNPs-生物体之间的相互作用,非生命的物质与生命的物质在电磁场中的相互作用,疾病诊治的新原理、新方法、新技术,纳米生物 电磁学 Nano-Bio-eMagcs,黑箱,纳米探针=纳米粒子+分子探针 Nanoprobes=Nanoparticles(contrastophore)+Biovectors(parmacophore),医学/分子影像领域已经发展到从设备竞争到探针竞争的阶段，2000年以后，研究领域不断升温，各大公司纷纷成立分子影像探针研发部门。,磁感应肿瘤热疗,物理思想 化学材料生物手段 医学目标,磁性靶向载药脂质体,多功能诊治策略,纳米生物安全性,纳米安全性问题是阻滞纳米技术发展的一个主要因素。这一问题得不到解决，纳米生物医药与技术永远占领不了医疗市场。 两个途径解决这一问题： 从询证医学角度证明纳米颗粒在体内浓度低于某一阈值时，对人体的危害程度是很小的； 2. 尝试消除残留在体内的纳米颗粒，降解或重新聚集成大尺度物质后被清除。,纳米环境安全性,橙色制剂二噁英 白色污染塑料 人类似乎总是这样仓促地进步，然后带来无穷无尽的恶果！ 纳米污染 纳米安全性研究的同时，关注对进入环境中的纳米材料进行污染治理，给纳米一个合理的归宿，有始有终。 “纳米技术成为人类第一个在其可能产生负面效应之前就已经过认真研究，引起广泛重视，并最终能安全造福人类的新技术