納米鑽石

納米鑽石

納米鑽石,又稱納米金剛石,包括天然納米鑽石和人造納米鑽石,其中天然納米鑽石來源於鑽石加工過程的副產品或者太空隕石。納米鑽石的顆粒為納米級,性質穩定,被廣泛套用於工業和醫學領域。

簡介

(圖)納米鑽石宇宙中存在數以億計的納米鑽石
納米鑽石 ,就是納米金剛石 ,為屬於納米 級別的鑽石顆粒,人肉眼不可見。納米鑽石顆粒非常特別,它們的性質極為穩定,因此科學家能夠在其表面進行許多化學實驗 ,開發其套用功能。

納米鑽石的製造,特別是套用,是21世紀初各國科學家的熱門研究課題。其套用最早局限於做聚晶、拋光劑等磨料磨具領域。隨著人們對納米鑽石性質認識的深化,它已在金屬鍍層、潤滑油、磁性記錄系統、醫學等領域開始獲得套用,並且套用領域還在不斷擴大。

來源

採礦副產品

鑽石礦開採時會產生“納米鑽石”這種副產品,每顆納米鑽石的直徑只有4至5納米。

人造納米鑽石

(圖)納米鑽石納米鑽石
人造納米鑽石早在20世紀80年代就已被研製出來,工業領域通常稱其為納米金剛石。納米金剛石是高能炸藥在負氧條件下爆轟合成而製得的,在爆轟瞬間產生合成金剛石所必需的超高壓和高溫條件,同時炸藥產生的游離碳原子就形成了納米級的金剛石顆粒。

宇宙存在

從1987年起,科學家用電子顯微鏡在太空隕石中發現了許多鑽石結晶體。這些微小的顆粒一般直徑是1-10納米,平均只有3納米左右(1納米只不過是十億分之一米)。

人們普遍認為,太空納米鑽石可能是在太陽系外的太空中由於超新星爆發而形成。質量大的恆星在走到生命盡頭的時候,會產生超新星爆發,並在飛散的氣體中傳導強烈的衝擊波。在這樣激烈的環境中,氣體中的碳原子由於壓力的作用,結合成了納米鑽石。生成的納米鑽石廣泛散布在宇宙空間中,在46億年前太陽系形成後,被太陽系俘獲,於是,太陽系中就含有了遠古生成的納米鑽石。所以,在隕石中發現的納米鑽石,是在太陽系形成之前就出現的,是遠古時期太空中的物質,可以算是前太陽粒子。不過也有科學家猜想,也許這些鑽石來自太陽系內部,即在太陽系誕生的時候,在原始太陽的氣體和塵埃中形成了納米鑽石。

考古發現

科學家在2009年1月2日出版的《科學》雜誌發表有關研究報告,指出在北美洲多個地點的泥土中,均發現肉眼無法看見的納米鑽石,其中一處更是位於亞利桑那州梅利泉的克勞維斯遺址之上。研究員指出,納米鑽石需要在宇宙爆炸造成的高溫和高壓環境下形成。

科學家肯尼特表示,除了外層空間的力量,沒有其它理由能夠解釋這些鑽石的出現。他指這次彗星撞地球,類似約6500萬年前令恐龍絕種的彗星撞擊。北美史前人類克勞維斯人在1.3萬年前突然消失,長毛象乳齒象短面熊齒獸劍齒虎巨犰狳等古生物也絕種。

科學套用

向癌細胞傳輸化療藥物

(圖)納米鑽石納米鑽石作為藥物載體

美國科學家2007年10月研究證明,納米鑽石顆粒可以被用來向癌細胞傳輸化療藥物。與當前使用的藥物傳輸系統不同的是,納米鑽石顆粒藥物傳輸系統不會產生副作用。一系列的基因研究已經證實,納米鑽石顆粒不會引起細胞炎症,因為一旦藥物被釋放出來,所留下的就僅僅是鑽石顆粒而已。同時,納米鑽石顆粒在水中的溶解度也賦予了它在臨床套用方面的新優勢,而且它還可以用來治療結核病或者病毒感染。

納米鑽石發射體

日本住友電氣公司和大阪大學等單位聯合開發出尖端直徑僅為10納米的鑽石納米發射體。據認為,這一技術在信息通信等領域具有廣闊的套用前景。這種納米級的單晶鑽石發射體是套用晶體生長技術和等離子腐蝕法製作出來的。科學家們研究發現,鑽石的電子釋放效率要高於一般金屬,其尖端越尖,便越能在低電壓下產生更強的電場和提高電子的釋放效率,是今後很有發展前途的元器件製造材料。但是由於鑽石的材料特性,要製作小直徑的尖端非常困難。日本經濟產業省實施的“新前沿碳技術”項目就是為了解決這個難題。

納米鑽石溫度計

2013年8月,哈佛大學的研究人員利用納米鑽石的量子效應,將其變為“溫度計”,測量出了人類胚胎幹細胞內部的溫度變化,精確度是現有技術的10倍。通過加入金納米粒子,研究人員還能夠利用雷射對細胞的特定部分加熱甚至殺死細胞,這有望提供一種新的治療癌症而不損害健康組織的方法,以及研究細胞行為的新手段。

口腔科套用

2013年9月,美國加利福尼亞大學洛杉磯分校與日本碳素研究所科學家將醫療用“鑽石牙”用於口腔科技術,這些納米鑽石可以作為蛋白質在口腔中的傳遞系統。這樣人們就可以用納米鑽石促進骨生長,治療包括骨壞死在內的骨缺損疾病。骨壞死由骨內血流減少引起,是一種衰竭性疾病,會導致下頜骨壞死或斷裂,令人無法進食和說話。

另外,納米鑽石還可以讓接受牙移植患者的牙種植體更持久耐用。若牙種植體損壞,不但會給患者帶來不適,還要令他們承受更昂貴、更痛苦修復過程。

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