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显微镜下的纳米结构

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       一朵盛开的苯胺四聚物花。这朵纳米花由苯胺低聚物分子构成。苯胺四聚物是一种类似塑料的材料,不仅柔软可弯曲并且还可以导电。构成“花瓣”和“叶片”的薄片厚度在大约20纳米左右,大约相当于头发直径的1/5000。苯胺四聚物可用于制造可弯曲超级电容器,充当电子装置的电源,也可用于制造微型传感器,快速探测有毒化学物质。

       照片中酷似罂粟花的结构实际上是碳纳米管。研究人员表示碳纳米管拥有大量引人注目的特性,能够在很多领域得到应用。在生物医学领域,碳纳米管可用于经皮给药系统,充当微型针头的支架。这种给药系统快速无痛并且可以自管理,能够替代皮下注射针。一项名为“capillography”的技术能够让碳纳米管柱向内塌陷,提高组装密度。组装密度越高,患者在针头刺透皮肤时感受到的痛苦越小。

       硅微悬臂上的一个黑曲霉孢子。黑曲霉通常存在于堆肥和储藏的谷物中。在与颗粒发生相互作用时,微悬臂的共振频率会发生变化,可充当生物传感器,用于探测微生物的生长,同时也可加速疾病的诊断过程。

       照片中的彩色碎片实际上是尺寸极小的尿素晶体,使用专业的光学显微镜拍摄。尿素被广泛用于纳米生物传感器。这种传感器可用于快速诊断很多疾病,例如癌症和艾滋病病毒感染。尿素晶体能够与光线发生相互作用,形成不同的色彩。整个过程与电影院的3D眼镜采用的技术类似。

       照片中的小球是二氧化硅(沙子的主要成分)的胶状球,放大倍率大约在3万倍左右。它们是乳色半宝石的基本组件。在以这种方式排列时,它们能够随观察角度的变化显示不同颜色,被称之为“乳白光”。科学家正对这种材料进行研究,用于操纵、捕获和引导光线,提高激光器和太阳能电池等光学装置的性能。

       科学家发现了一种方式,能够让颗粒含有数量不等的原子,从几个到数千。在这幅使用扫描穿隧显微镜拍摄的照片中,每个金颗粒只含有17个原子。这种颗粒也被称之为“纳米团簇”,拥有不同的电、机械和光学特性,具体取决于它们的尺寸。它们可以充当锚,捕获单个蛋白质分子,让探测疾病的生物标记物成为一种可能。这种纳米团簇可用于前列腺癌的初期诊断。

       骨骼形成初期的影像。骨骼由一种被称之为“磷灰石”的磷酸钙和纤维状蛋白质胶原质构成。照片中的黑色针形结构是磷灰石,沿着灰色的纤维状组织——胶原质纤维生长。磷灰石(矿物质)和胶原质(蛋白质)拥有不同的机械特性,所形成的结构非常坚固,不易折断。骨质疏松症和脆骨病的磷酸钙晶体排列混乱,骨质流失,很容易发生骨折。

       显微镜下的黄金纳米星,能够探测水平极低的疾病相关分子,即疾病标记物。研究人员将能够捕获这些分子的抗体加入血清样本。一种酶用于在纳米星上沉淀银纳米颗粒,导致它们的光学特性发生变化,可以很容易进行测量。纳米星可用于在前列腺癌初期切除前列腺后诊断癌症复发。患病初期接受切除手术能够大幅提高遏制癌症的几率。

       照片中犹如蕨类植物的结构由晶体层构成,厚度不到50纳米,可快速导电。这些类似蕨类植物的晶体能够与特定波长的光线发生相互作用,形成不同的色彩。晶体层的一部分可以从液态变成类似花朵的形态,其他部分的形状好似振翅的蝴蝶。这种材料能够与电子设备当前使用的硅材料竞争,甚至取代硅材料,用于制造柔软可弯曲的屏幕和电子纸。