材料科学

美国在纳米科技领域获得大丰收，研发出世界最小的纳米“汽车”、“Y”状碳纳米管和世界上第一个纳米阀门。还研制出了“身上长有肌肉”的超微型机器人。

张孟军（本报驻美国记者）美国莱斯大学利用单个分子中的微小成分，成功制造出世界最小、能像真车一样滚动运行的纳米“汽车”，整车长度不超过4纳米，只比一个DNA链稍长一点，可进行原子或者分子的运输。

美国纽约伦塞勒工艺研究所和夏威夷大学研制出世界最小刷子，其刷须用弹性极强、比钢强韧30倍、密度只有钢的1/5而分子直径为三百亿分之一米的碳纳米管制成。这种神奇的纳米刷子用途很广，可用来清除纳米灰尘，清刷微细结构，甚至清刷水中污染物质。它在医学上也有奇妙应用前景，可帮助清除人体内的细微有害物质，如血栓和病毒。

美国加利福尼亚大学和克莱姆森大学通过化学气相沉积技术，利用铁－钛粒子使碳纳米管的主干上分出一个枝杈，最终形成尺寸仅为几十纳米的“Y”状碳纳米管。这种特殊形状的碳纳米管可直接用作计算机的晶体管。

美国研究人员制造出了世界上第一个纳米阀门。阀门孔隙直径只有几纳米，可以控制分子的进出，阀门的开关是人工设计的伦烷分子。科学家设想用它向细胞内输送单个药物分子，实现“精确治疗”。

美国得克萨斯农业机械大学开发出一种名为“纳米阱”的探测设备，可探测到单个细菌的离子活动，可用来快速判断细菌种类，有望在医学、农业、环保等领域以及防生物武器袭击方面得到广泛应用，并有望用于对SARS、禽流感等流行病病毒进行大规模监测。

美国宇航局开发出一种可供机器人感觉外界环境并做出反应的覆盖物———“高技术皮肤”。它包含1000多个红外传感器，可感知到物体并将信息传送到机器人的“大脑”。“大脑”对信息进行分析，可在几毫秒之内做出反应。

美国加州大学则将“活的”肌细胞与纳米技术结合起来，首次研制出“身上长有肌肉”、高度不到1毫米的超微型机器人。这些“活的”肌细胞收到信号后，会做出与真的肌肉一样的动作与反应。这是利用生物技术研制自我组装纳米材料取得的重大突破，可用在一系列微型器械中，甚至可以驱动微型发电机，为电脑芯片提供能量。

有3家美国公司利用几种新技术制成长度达到100米的第二代超导导线。由钇、钡、铜和氧组成的第二代高温超导导线不仅性能优异，而且成本有望大幅降低。

美国密歇根大学将一种能起到“韧带”作用的纤维加入混凝土，制成了重量轻、难断裂、可弯曲的新型材料。其抗裂性比目前修建人行道的材料高500倍，重量减轻大约40％，耐久性则是普通混凝土的两倍。

俄罗斯开发出存储信息的能力巨大，可用于量子计算机存储器的磁性单晶材料。

董映璧（本报驻俄罗斯记者）俄罗斯科学院西伯利亚分院在单一分子上培育出外表像宝石一样闪闪发光，具有独特功能的磁性单晶材料。其存储信息能力巨大，比100万张CD盘的存储量还多，可用于量子计算机的存储器。

俄罗斯科学院化学物理问题研究所开发出一种新型安全车用气囊填充材料。该材料是在硝酸铵基础上通过水溶液沉积和熔合的方法合成的硝酸铵和甲酸铵的共结晶体，其温度稳定性能好，在汽车发生碰撞的瞬间完成爆炸，生成的物质不但无烟、无毒，并能长时间内保持稳定。

加拿大研制出能把红外光转换成电能的新型太阳能材料，为制造可弯曲折叠的太阳能电池开辟了道路。

王心见（本报驻加拿大记者）加拿大多伦多大学将3—4纳米大小的半导体纳米微晶体与一种聚合物相结合，成功研制出一种新的太阳能转换电能材料，它不仅能把一般太阳能电池探测不到的红外光转换成电能，大幅增加太阳能的转换效率，还可溶于很多普通溶剂，为制造可弯曲和折叠的太阳能电池开辟了道路。

2005年6月20日，加拿大政府宣布投资455万加元，与加拿大纳米商业联盟共同建立一个以纳米平面印刷为主的纳米制造中心。新建立的纳米制造中心将支持并加速加拿大纳米研究成果的商业化。

德国发明出有望解决航天飞机防热陶瓷瓦脱落难题的碳纤维耐热陶瓷瓦，研制出了钻石纳米棒聚合物和能在不同波长光线下改变形状的塑料。

顾钢（本报驻德国记者）德国拜罗伊特大学在200倍大气压、2226摄氏度高温下压缩碳60，得到了钻石纳米棒聚合物，其密度比钻石高0.2%%—0.4%%，耐压强度高于所有已知材料。

德国航空航天中心发明了一种碳纤维耐热陶瓷瓦，有望解决目前美国航天飞机防热陶瓷瓦脱落的难题。采用新工艺制造的碳纤维增强碳化硅防热瓦可以反复经受1700摄氏度的高温，并具有很强的抗冲击性和耐化学性，在大尺寸下性能稳定，没有裂纹。

慕尼黑理工大学利用基因改良的大肠杆菌刺激昆虫细胞，让其产生分泌蛛丝所需的特定蛋白质，得到质量极佳的人工丝，其韧度可达天然蛛丝的20％。可用于眼部或神经外科手术的精细缝合，也可用来制造胶布等伤口包扎材料或人造韧带及肌腱等。

德国GKSS研究中心和美国麻省理工学院联手，首次在世界上研制出能在不同波长光线下改变形状的塑料。它在工业、医学等领域将可能具有广泛用途。

英国发现了只有一个原子厚、成员多达数千种的二维材料家族；创造出有着令人惊奇的应用价值的“纳米花”。

何屹（本报驻英国记者）英国曼彻斯特大学发现了一个以前不为人所知、成员多达数千种的材料新家族。这些材料只有一个原子厚，具有重量轻、强度高、柔韧性好、性质稳定的特性，且在不同环境下表现出不同性能，为工程师和设计师提供了多种可选择的新材料。

英国剑桥大学在硅表面上，让纳米级的碳硅导线在甲醛气体的作用下生长，通过控制温度和压力，这些导线逐渐融合形成直径只有头发的千分之一、漂亮的花瓣形状。这种特殊的纳米结构有着令人惊奇的应用价值，可作为太阳能电池的基质，还可使物质具备不沾水的特性。

日本用筒状碳纳米管制出极小“人工原子”，成功地对富勒烯进行“分子手术”。

陈超（本报驻日本记者）日本理化研究所利用直径约1纳米的筒状碳纳米管成功制造出极小的“人工原子”，其直径仅为以前利用半导体制造的“人工原子”的1/300，有望用于促进个人电脑的节能和小型化。

日本京都大学化学研究所首次使用有机化学合成法，成功地对富勒烯进行“分子手术”，往这种笼状碳分子中装入了氢分子。如果有关研究进展顺利，将可能用来大量生产装有金属原子的内生富勒烯，这将是纳米技术领域的一个突破。

以色列研制出分子级开关，力争使纳米技术成为以色列新的经济发展增长点。

田学科（本报驻以色列记者）以色列在六所高校分别建立了纳米技术研究中心，有关纳米科学技术研究的项目小组有100多个，拥有1000多名高水平的纳米专职研究人员。在专业出版物上发表的研究成果已经位居世界前列。以色列政府表示，要通过政策优惠和加大资金投入，使纳米技术能够继信息技术和生命科学技术之后，成为以色列经济发展新的增长点。

魏兹曼研究院研制出一种由有机分子构成的分子级开关，可用于纳米级电子器件。研究人员将碳基有机分子和负微分电阻（NDR）金属导线用化学黏合剂黏合在一起，并为有机分子建造了一个长长的尾巴，即使电压升高，有机分子仍然能与金属线维持化学黏合状态，保持NDR的特性。这是首次成功地在室温状态下让分子级的NDR变得稳定、可逆并可再生。

巴西实施国家纳米科技发展计划，重点扶持三大纳米领域。

邓国庆（本报驻巴西记者）巴西科技部和国家科技发展理事会制定了纳米科技计划，并拨出专项资金，重点扶持纳米材料、纳米生物与化学以及纳米机器三个领域的科研项目。

2005年8月，巴西总统卢拉在国家同步加速光实验室宣布实施国家纳米科技发展计划。根据该计划，巴西将建立由科技部下属科研机构、70所公立和私立大学、几十家企业和1000多名科研人员、博士及硕士研究生组成的纳米研究网络，重点开发新的纳米产品和工艺流程。

乌克兰首次采用数字冶金技术，可控涂镀各种复合材料薄层。

何永晋（本报驻乌克兰记者）2005年4月，乌克兰哈尔科夫技术物理科研中心在哈尔科夫飞机厂首次采用了一项“独特的数字冶金技术”。这是一种纳米技术，它采用一套专门的设备和工艺在刚体表面可控地涂镀具有预定性能的各种复合材料薄层。

科技日报 2005年1月5日