感受科技魅力,创新能力从小培养。在小朋友及家长们的热切关注下,由市文明办、市教育局、市科协和《姑苏晚报》联合主办、市科技旅行社协办的“小开心·大发现”暑期“走近身边科学家·科技魅力之旅”来到了第三站———中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所。纳米研究所所长助理李清文老师亲自为小朋友们讲解了什么是纳米?纳米在我们的生活中有哪些应用?人类去了解纳米世界到底会带来哪些好处?
活动当天,小开心们个个都听得很认真,有的小朋友甚至还拿出摄像机把参观的内容统统录了下来。李清文老师也告诉记者,她非常乐意为这群天真无邪的小家伙介绍科普,“因为他们对什么都充满着好奇,有了好奇心才会去努力探究,进步前行。”
看见纳米
“我们怎样才能‘看’到几纳米的东西?”
想要了解纳米技术,首先就要了解什么是纳米。李清文老师告诉小朋友,纳米是一种很小的长度单位,1纳米=十亿分之一米,举个例子,一个身高1.2米的小朋友,肩膀到脚趾约1米,他的指甲约10毫米,他的发丝直径约几十微米(1000微米=1毫米),而一纳米大约只有发丝直径的几万分之一,用肉眼根本看不见。“那么,我们怎么来‘看’几纳米的东西呢?”有小朋友好奇地问道。“我们可以使用电子显微镜,它比常见的光学显微镜能看得更小,可以看到1纳米,”李清文老师笑着说,“原子力显微镜和透射电子显微镜也能观测到纳米级,原子力显微镜有一个10纳米的探头,通过震动感知物体的外貌,就好比我闭着眼睛也可以用手摸出一个小朋友脑袋的轮廓一样,原子力显微镜的‘手’也可以摸出纳米级物体的样貌; 而透射电子显微镜则是通过把电子射到物体表面,通过电子的反射测出物体的形状。”
追问纳米
“为什么我们要去看这么小的世界呢?”
我们知道,地球上最高的山有八千多米之高,足球场的长度约有百米左右,一个成年人站起来大概有一米八,而蚂蚁的身长只有几毫米……
以上这些都是我们肉眼可以看到的真实世界,不过昨天小朋友们见识到的,是比蚂蚁还要小上好几百万倍的微观世界,比如直径为2纳米的DNA。当我们用纳米这一单位来测量和描述万物的构成部分时,就成了纳米级别。“为什么大家要去看这么小的世界呢?”现场,好几名小朋友都发出这样的疑问。对此李清文老师为大家准备了一段讲述纳米的科普宣传片《纳米你》,通过视频介绍让在座的“小开心”们感知纳米———
蝴蝶的翅膀为什么会如此鲜艳?蚂蚁为什么能在天花板上倒着行走?抱着好奇心,科学家们把蝴蝶的翅膀和蚂蚁的脚放到显微镜下,让它们变大上亿倍成为纳米级。于是小朋友们看到,原来蝴蝶的翅膀里隐藏了数以千计的亮蓝色小鳞片,鳞片表面上还有一条条小小的突起物; 蚂蚁的脚上则长着十分微小的“脚趾”,正是借助这些“脚趾”才帮助它们平稳地黏在天花板上。“其实,大自然中还有许多常见的现象都是在纳米级别发生的,”李清文老师告诉现场的小朋友们,“使用纳米科技提供的新材料,我们可以建造出更牢固的房子、更结实的车辆,甚至把我们自己变得更加强壮。”此外,现在医学研究者们已经在考虑使用纳米颗粒来投送药物,或者用它们来寻找恶性肿瘤。
触碰纳米
“出淤泥而不染”里有纳米科学!
光看介绍片自然不能满足“小开心”们的好奇心,于是纳米所的大姐姐林蓓拿出了三样采用了纳米技术的神奇之物:“自清洗”、“磁性水”和“平面扬声器”。
大家都知道荷花“出淤泥而不染”,而这其中就有纳米技术的身影,原来,荷叶表面有很多纳米级的突起,使水无法附着在上面。林蓓说,现在科学家们也在实验室里研制出了类似的表面材料,它被称为“自清洗”,“这个技术如果运用到生活中,碗和衣服都可以防水防油不沾脏东西,以后大家就不用洗碗洗衣服啦。”
接着,林蓓又拿出了一瓶看似平常的液体,可当她拿出一块磁铁靠近瓶子时,液体居然就被吸了起来。“这瓶‘磁性水’的分子结构在纳米级经过排列组合后,改变性质具有了磁性。这项技术可以被医学用来‘定点导向’———注射进体内的药物可以在体外用磁铁控制,让它转移到需要去的部位,从而免去了开刀的麻烦。”
最后,同样用碳纳米材料制成的“平面扬声器”为小朋友们送上了一曲《青藏高原》,要知道普通的扬声器都是挺大的、立体的,而眼前的小东西仅为厚度不到1厘米的“超级薄片”。
运用纳米
纳米服装可以为手机充电播放音乐
既然有幸来到纳米研究所,那肯定得去瞧瞧这儿的叔叔阿姨们平时都在忙些啥高科技的实验。
记者了解到,李清文老师所率团队的主要科研项目之一是被称为本世纪“终极纤维”的碳纳米管材料,要知道每一根碳纳米管纤维都能吊起一把普通扳手的重物,但它的直径仅为头发丝的五分之一!据说,用这种材料制成的衣服不仅异常结实,还能根据碳纤维的特性制成充电器及时为手机充电,或改装成扬声器随时随地播放音乐,令人遗憾的是这样的衣服一件得上万元,暂时无法投入民用领域。
虽然看不到神奇的碳纤维衣服,可小朋友们欣赏到了纳米所研究员们制作碳纳米管纤维的全过程:原来,研究人员先利用碳源气体培养出碳纳米管薄膜,再将薄膜“拉成”比头发还细小的碳纳米管纤维。
当看到研究员利用精细的设备将薄膜拉成纤维时,有小朋友突然笑着说,“这哪是科研啊,明明就是纺织嘛。”确实,眼前的拉纤维过程与纺织中的拉丝一模一样,只是设备和材料全部缩小了好几倍。负责介绍的副研究员张骁骅举起一根缠绕好的碳纳米管纤维说,“别看缠绕用的金属棒只比手指高出半截,绕在上面的纤维足足有800米长呢。”