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软物质和液体

软物质和液体

小小的漂亮的东西

取自2014年5月号 物理世界

纳米科学:无穷巨人
彼得·福布斯和汤姆·格里姆西
2014帕帕达基斯£24.99 192pp, www.papadakis.net

小小的漂亮的东西

纳米科学是一个引人入胜的多元化领域,它使用化学,生物学和物理学中的工具来研究大于原子但小于大多数生物的物体。这个纳米世界可以是惊人的美丽,《纳米科学:无限的巨人》一书从整个学科的研究中绘制了100多幅华丽的图像来证明这一点。

这些图像说明了纳米科学自1959年以来的发展历程,当时,理查德·费曼(Richard Feynman)提出了将电路和电动机等设备制造得更小的例子,其中以活细胞的纳米机械为例。费曼’关于小型化的想法很快被计算机行业采用,并取得了令人瞩目的成果。然而,纳米科学的作者彼得·福布斯和汤姆·格里姆西认为,纳米仿生技术可能会产生更深远的影响。上面的照片显示了一种海参Elysia chlorotica,它采用了所吃藻类的光合作用装置。完成此操作后,the可以像植物一样直接从阳光中产生能量。可能这样的过程构成了新(字面上)的基础“green” energy source?

福布斯(科学作家)和格里姆西(科学科学家)同样热衷于现有纳米发明的潜力。考虑一下气凝胶,它们定义为“从中取出水的泡沫,使结构完好无损,并用空气代替水”。这些材料是世界’如上图所示,是最高效的绝缘子。福布斯和格里姆西写道,如果可以更便宜地制造气凝胶,“他们将彻底改变绝缘技术”.

但是,纳米科学不仅仅是新技术和新材料。据《福布斯》和格里姆西说,该领域的研究也在“将我们带到生命开始的地步:精确地纳米结构的化学改变生命的地步”。考虑下面显示的电路,“assembled itself”通过一系列随机碰撞,将点缀有焊料的单个块在温水中弄乱。尽管这不是纳米级设备(电路跨度为几毫米),但自然界在小得多的规模上采用了类似的自组装过程。例如,一种称为T4噬菌体的病毒在搅拌器中粉碎成碎片后,可以通过物理化学方法自行重组–作者比较的壮举“在大风中组装747”。许多科学家怀疑,最早的生命形式可能以这种方式自我组装。

尽管有很多漂亮的图画,但这不是一本适合初学者的书。读者需要具备良好的科学词汇能力才能理解本文,并且作者的意愿不如预期。例如,在传递引用之后“飞秒泵浦探针光谱”,他们不得不解释飞秒是什么,但留下了更为复杂的含义“泵浦光谱”未开发。但是,这本书对于考虑下一步职业的大学生可能会有所帮助,因为它很好地概述了各个纳米科学家为探索这个小巧而迷人的世界所做的工作。

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