亿分之一克的量级。
举一个简单例子说明这一点:一大杯水,放进一小颗食盐(naci),充分搅拌之后取一小部分此溶『液』进行中子活分析也能够检测出na+的含量。因此中子活化分析技术在考古、材料、医学、环境、地质等科学上都得到成功的应用,是分析微量元素的有力武器。
以沟道效应为基础的分析技术目前已经得到应用,它能够弥补卢瑟福背散『射』技术不能对轻元素材料进行深度分析的缺点,随着它的机理和过程得到进一步研究,它的运用会更加的广泛。
七、纳米科学技术
所谓纳米科学,是人们研究纳米尺度--即100纳米至0.1纳米范围之内的物质所具有的特异现象和特异功能的科学,而纳米技术则是在此基础之上制造新材料、研究新工艺的方法和手段。纳米科学技术不是某一学科的延伸,也不是某一工艺革新的产物,而是基础理论学科与当代高新技术的结晶。它以物理、化学的微观研究理论为基础,以当代精密仪器和先进的分析技术为手段,是一个内容广阔的学科群。按照目前的研究领域,大致可以分为纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米制造、纳米光学等等。而其中的每一门又都是跨学科的边缘科学。
纳米材料,是指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米,在通常情况下,应不超过10纳米。大家都知道,原子的半径在10-10米这一量级,而1纳米等于10-9米,因此在纳米量级内,物质颗粒的尺度已经很接近原子的大小。这时候,量子效应就已经开始影响到物质的『性』能和结构。由纳米颗粒最后制成的材料与普通材料相比,在机械强度、磁、光、声、热等方面都有很大的不同。由于这些不同,我们便有可能制造出『性』能优良的各种特殊材料。
纳米材料是由众多尺度很小的微粒构成的,因此表面积大大增加,表面结构也发生较大的变化。纳米材料与宏观材料也有显著的区别。纳米材料的表面积大,表面活『性』强,在催化领域中前景良好,在火箭燃料中添加少量的镍粉便能成功地提高燃烧的效率。
纳米电子学是微电子技术向纵深发展的直接结果。现代集成电路的生产使用的是一种叫做平面处理的工艺过程。由于这种方法需要用可见光光波先在抹有光刻胶的基片上进行曝光,所以,这种方法的分辨率受到可见光踊长的限制。分辨率越高,集成器件的密度越大,集成电路的功能也就越强。
纳米电子学的主题有两个:一是开发具有纳米量级分辨率的工艺以取代现有集成电路生产工艺;二是研究纳米器件的运行规律,因为在纳米尺度上,经典电子器件运行的理论基础已不再适用,必须考虑量子效应的影响,建立新的理论,为新一代计算机的实现打下基础。
纳米生物学研究纳米尺度上的生命现象,并根据生物学的原理发展分子工程,包括纳米机器人和纳米信息处理系统。生物学在20世纪的发展趋势是在分子水平上了解生命现象,方法已经无法有效地对其进行精细结构分析和加工。一旦纳米传感器成为现实,这个难题就能迎刃而解。通过纳米传感器,甚至可以在不干扰活细胞正常生理过程的情况下,获取有关分子的动伏信息,深化人们对它的认识,从而解开众多生命之谜。
纳米科学技术的范围远远超出上述的三个领域,由于正在形成之中,一些新的学科很难叫出名字,有待于全面的发展定型之后才能作出决断。同时,又不断有新的发现和新的突破,将纳米科学技术的范围不断拓展。
八、医『药』与生化科学技术
1.医『药』科学技术
与传统『药』物不同,化学合成『药』物不是自然界本来就有的『药』物,而是经过人工设计,并通过工业化生产而生成的非天然『药』物。它起源于西欧,随着化学科学以及化学分析和化学合成技术的发展而产生并不断壮大,迄今虽然只有百余年历史,却已成为人类医疗保健『药』物中最重要的组成部分。
化学合成『药』物的创制,由于高新知识含量高、投资大、周期长、风险大,属于高技术范畴,受到知识产仅保护。现在,世界各主要国家都先后实行保护新化学实体的『药』品专利制度,这是一种全面的专利保护。在专利期内,无论采用什么技术路线或生产工艺进行仿制都是属于侵权行为,即使是在该专利基础上改进剂型、创制新剂型、复方制剂也是不允许的。
基因工程『药』品,是指利用基因工程技术制取的生物『药』品。所谓基因工程技术,则是指在分子生物学、生物化学和生物物理学基础上发展起来的科学领域。它可以通过工程设计方法,在分子水平上对生物遗传物质进行加工,定向地改变遗传物质的组成,把某种生物体携带的特定基因引入另一种生物体,使后者获得特有的生物特征。
基因工程『药』品虽然起步很晚,但却受到各国制『药』工业的巨大重视,这是由于该种『药』品为医『药』产业拓展出一片新天地。
首先,它提供了大规模制取人体内活『性』物质的技术。
其次,基因工程『药』品对一些诸如癌症、肝炎、艾滋病等顽症具有很好的疗效。
第三,基因工程『药』品因为是体内活『性』物质,是人体内蛋白质、多肽或者激素,一般来讲,毒副作用较小。
最后,这类产品与化学合成『药』品不同,一般不需要庞大的厂房,污染问题也易于解决,开发周期较短,虽然技术密集,投资强度大,可一旦开发成功,收益相当可观。
2.化学科学技术
当代化学在沿着定量化、系统化不断前进时,化学发展的目标已经不再局限于认识、利用现有的物质组成和『性』质,不再单纯地研究和发现自然界业已存在的反应过程,而是在深入理解化学反应的微观机制基础之上,用先进的技术手段设计新的物质构成,构造新的化学反应,使之更加符合和满足人们的需要。事实上,早在20世纪初人工合成塑料和橡胶的成功,表明人们已经沿着这个目标迈出了第一步。
(1)量子化学
量子化学的研究帮助人们认识化学反应的微观机理,它能计算