纳米墨水
纳米墨水的研究历程
早在2002年,由美国史丹佛物质科学与工程系教授崔义所领导的一群研究人员示范了如何使用含有纳米碳管与纳米银线的墨水。一旦将这种墨水滴在纸上经过烘烤,普通纸就会变成一张可充当电池或超级电容的黑纸,就算弯折、卷曲、变皱,这张纸还是具有储电的能力。
科格尔与他人合作在加利福尼亚州成立了一家名为创新光能(Innovalight)的公司,使用硅为基础生产“纳米墨水”。而此次试验的“纳米墨水”则用混合物铜铟硒化镓取代了硅,因为这一混合金属不仅成本低,而且对环境的负面影响也更小。
相对硅而言,CIGS有一些潜在的优势。而它最大的长处在于,CIGS是一种直接跃迁半导体(相对于间接跃迁半导体),这也意味着使用它生产太阳能电池的原材料需求量更小。
纳米墨水特点及应用
这种墨水看起来和一般的印度墨水没两样,因为纳米墨水也是碳做的,但是是纳米碳管。崔义与他的研究团队曾在塑胶上试用这种墨水,但发现纸还是比较适合,因为能吸水且变皱也没关系,这种墨水也可用来当作制作导电墙的油漆。崔义教授表示,这种沾了纳米墨水的纸可以应用在与电网相接的储电装置上,可重复充电4万次。
纳米墨水在特殊印刷上的应用
南达科他州大学和南达科他州矿业学院的研究人员开发了一种技术,用来打印可以用于战斗隐蔽的快速响应隐形码。
这种快速响应码能包含相较于传统条码100倍以上的信息。由于智能手机就能扫描读出,使得它更为受欢迎。例如,这种隐形码可以用来验证文档或者监控远程设备。
“我们在安全性上已经取得了成效——这是引起大家兴趣的最主要方面——但是,但是它仅适用于某种特定类型的显示技术。”USD化学教授Stanley告诉Argus Leader。
这种墨水包含纳米粒子,只在红外激光下才可见。这种纳米粒子在不可见段的近红外部分的光谱段吸收光子,然后向可见光谱段发射光子。
这种墨水使用纳米粒子溶剂允许分子被修饰并用于塑料、木材、金属和其他表面。
他们的发现发表在最近的《British journal Nanotechnology》上。Cross说,为这项技术申请专利还为时过早。“我们考虑过这个问题,但是我们认为还有点儿不成熟,”Cross说,“我们有一些其他的点子,可能会进行知识产权保护。”
研究者现在正和华盛顿州的一家技术公司合作,并授权给了国防部。军方可能会对使用本技术追踪供应流中的设备感兴趣。
纳米墨水纹身
人们纹身通常出于各种目的,比如表达自己对书法的垂青,或是在运动场上向他人展示自己那壮如钢铁般富有魅力的肱二头肌。而来自麻省理工学院(MIT)的一个研究团队发现了纹身技术的更高级应用:用纳米级颗粒制造的墨水监测血糖水平。
糖尿病的高血糖状态会导致机体损害,带来视网膜脱落等症状。对于糖尿病患者及其主治医生来说,检测血糖水平尤为重要,一般采用的监测办法是一天取数次指血来测血糖,但由于人在用餐前后血糖水平有较大差异,也无法保证检测方法完全准确。
随着技术的提高,一些持续监测血糖的手段也应运而生,但这些方法通常都需要将仪器刺入血管与血流接触,而且也不适合长期使用。因此,麻省理工的研究团队致力于寻找使用时间更为长久的方法。最终他们将纳米管封装于对葡萄糖敏感的多聚体中,制造出一种可注入皮下的“墨水”。
这种纳米墨水在暴露于葡萄糖时,会发出荧光,这种荧光可以用近红外线探测到。与之对应的是一个既可以发射近红外线同时又可以感受纳米墨水发出荧光的传感器,患者通过佩戴这样一个类似于腕表的传感器,可以实时读出其血糖水平。而且,这种纳米墨水最大的优点在于它是暂时性的,可以每6个月左右便可自动消失。
使用导电材料、荧光材料或纳米粒子液体刻写的纹身将成为一种不那么笨重、不令人讨厌和感觉麻烦的医疗监测手段。
美国西北大学的药学教授希瑟·克拉克正在进行一项实验,试图制造出能让人一直处于联系状态的可嵌入设备。今年夏天,她展示了首款肉眼看不见的纳米粒子“纹身”,该纹身能通过在某些光线下发出荧光来监测血液中葡萄糖和钠的浓度。
美国《技术评论》杂志介绍道,该纹身由120纳米宽的纳米液滴组成,这些液滴包含有一个荧光染料以及能依附于某些化学物质之上的传感器分子,分子越多产生的荧光也越强。一款配备了特殊滤光镜的iPhone手机可作为光源。在实验中,科学家们用iPhone手机的摄像头为荧光拍摄了一张照片并使用计算机对其进行分析,以确定生物标签的浓度。克拉克希望,他们最终能开发出一套可以阅读输出数据的iPhone手机应用程序。
美国麻省理工学院的工程师们也制造出了旨在帮助糖尿病患者持续监测其葡萄糖浓度的纳米粒子“纹身”。工程师们表示,这些粒子也会在葡萄糖和红外光出现时发荧光,使用者能通过穿戴某些电子设备来提供红外线光束并解释荧光所代表的意义。
尽管将这两套“纹身”加于人身上并非毫无痛苦,但与传统方法相比,这两套系统的侵入性毫无疑问要小得多。