纳米技术的运用(纳米技术的运用作文400字)

一位物理化学家和他的一群不同的学生正在研究纳米金刚石的应用。对于亚伯拉罕·沃尔科特来说，钻石不仅仅代表闪亮的宝石和地位的象征。这位圣何塞州立大学的物理化学家从事纳米钻石的研究，纳米钻石是由较大的合成钻石分解而成的微型钻石。纳米钻石非常小，一排8000颗纳米钻石可以横跨人类头发的宽度。

像沃尔科特这样的科学家用这么小的宝石能完成什么？其实有很多。

钻石的碳基体使得它对活细胞和组织是安全的，而这些细胞和组织大部分是碳。沃尔科特说，钻石还具有化学惰性，善于传热，并且光学透明——这意味着光线可以很容易地穿过它们。简而言之，它们的化学性质使它们在各种应用中具有价值，从蛋白质合成的实时检测到量子计算。当然，这些性质的应用研发都处于早期阶段。

虽然你可能在高中化学课上学过的钻石是纯碳，但沃尔科特更感兴趣的是他的纳米钻石内外其他元素的作用。

他说，当氮原子被困在钻石的碳晶格中时，这种杂质会在碳原子应该出现的地方产生一个开放点，这个开放点被称为氮空位点中心。当这个中心被绿光照射时，它会发出红光，然后研究人员可以依靠这种光来追踪纳米钻石在整个生物体内的运动。

然而，无论它们是在血液中流动还是在光纤电缆中流动，为了让钻石做你想做的事情，你首先需要能够控制它们的表面，这也是实验室大部分精力所在。

SSRL的过渡边缘传感器(TES)帮助研究人员研究钻石晶格下排列的胺和其他分子。当TES投入使用时，沃尔科特的小组是第一批尝试该传感器的人之一。

沃尔科特在圣何塞的研究小组正试图将不同的化学基团附着在纳米钻石的表面。今年早些时候，他们在《物理化学快报》上发表了一篇关于发展稳定化学反应的论文。通过首先将溴原子引入纳米金刚石的表面，被称为胺的含氮化学基团被附着在纳米金刚石的表面。研究人员表示，这些发现对于研究生物系统或量子传感器非常有用，他们还为其在纳米技术方面的潜在应用申请了专利。

这一发展是大量工作的结果。该小组的一些化学程序可能需要五天才能完成，这带来了潜在的后勤挑战，因为本科生通常忙于上课，不需要全职待在实验室。然而，她说清晰的沟通是团队的关键。学生们互相协调课表，像多日流水线一样完成反应，直到反应完毕。

在尝试将不同的分子化学附着到纳米钻石表面后，研究人员需要一种方法来测试他们的反应是否成功。为此，他们将经过化学处理的纳米金刚石带到了位于能源部SLAC国家加速器实验室的斯坦福同步辐射光源(SSRL)。

工作人员李说，同步辐射光源就像一个“生产高强度X射线束的大工厂”。当电子冲过同步加速器的储存环时，超强的磁铁使粒子束摆动，产生强大的X射线，这些X射线被输送到每条光束线的实验站。在10-1光束线上，一种被称为跃迁边缘传感器(TES)的仪器以精细的分辨率测量实验样品中出来的X射线，它可以揭示物质的电子结构——即其电子能量排列的模式。在纳米钻石的情况下，TES可以检测出钻石表面存在哪些化学基团。