納米技術(shù)是時下最熱門的研究領(lǐng)域之一，它甚至被視為尖端技術(shù)的代名詞。不過隨著研究的不斷深入，科學家也開始關(guān)注納米材料可能帶來的負面影響。去年，科學家就納米安全問題展開了討論，現(xiàn)在，科學家又開始研究起了納米廢物的污染問題。這項研究的啟動將使正要起飛的納米材料工業(yè)可以走上可持續(xù)發(fā)展的道路。
調(diào)查納米廢物對環(huán)境潛在影響的研究人員來自美國喬治亞理工學院和賴斯大學生物與環(huán)境納米技術(shù)中心（CBEN）�？茖W家希望弄清楚納米材料廢物在自然界中如何流動和它的最終去向，此外科學家還要評估納米材料是否會像普通污染物一樣對環(huán)境造成影響。在這些研究基礎(chǔ)之上，科學家試圖找出一種納米材料的處理方法，以使它對自然界的影響降到最低。
喬治亞理工學院的約翰•福特納3月16日在圣地亞哥美國化學協(xié)會第229次全國會議上對他們的研究結(jié)果進行了報告。福特納同時也是賴斯大學的在讀博士，他說：“把一種物質(zhì)視為潛在的污染物，并將研究瞄向如何減小它的環(huán)境污染并使相關(guān)工業(yè)進入可持續(xù)發(fā)展，這還是個新事物。這件事做得完全正確，要知道，一盎司的污染需要花費一磅來治理（藥衡制中1磅為12盎司）�！�
研究人員選擇了富勒烯（C60）作為研究碳類納米材料的模型。這種由60個碳原子構(gòu)成的分子表面由12個五邊形和20個六邊形組成，由于其穩(wěn)定性可采用巴克明斯特•富勒發(fā)明的短程線圓頂結(jié)構(gòu)予以解釋，它也因此被命名為巴克明斯特•富勒烯，簡稱富勒烯或巴基球，由于其外形酷似足球，因而也稱之為足球烯。
富勒烯的潛在應用領(lǐng)域非常廣，包括醫(yī)藥品、潤滑劑、半導體以及能量轉(zhuǎn)換過程。預計大概在兩年內(nèi)就會在全世界出現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)生產(chǎn)。
盡管自1985年富勒烯被發(fā)現(xiàn)以來，科學家已經(jīng)對它進行了廣泛的研究，了解得比較充分，但人類對它釋放到環(huán)境中后可能產(chǎn)生的影響卻知之甚少，因為它目前還沒有正式投入工業(yè)生產(chǎn)。根據(jù)美國職業(yè)安全與衛(wèi)生管理局（OSHA）現(xiàn)在的要求，應該按照處理炭黑的方法來處理富勒烯，不過炭黑很像石墨，但其屬性與富勒烯卻相差甚遠。
福特納說：“富勒烯幾乎不溶于水，但大多數(shù)生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)都是基于水的，研究人員過去認為富勒烯的這種特性使它無法通過水來運輸，并認為它會很容易吸附于土壤和其它有機物，但研究卻顯示事實并非如此。當富勒烯與水接觸時，它們會形成納米級的集合體，我們把它叫做‘納米－C60’�！�
在過去的研究中，科學家已經(jīng)了解了像富勒烯這樣的結(jié)構(gòu)如何在水中聚集到一起形成更大的顆粒，而新研究則第一次揭示了影響這類聚合顆粒大小的因素。在研究中，福特納和他的同事發(fā)明了多個新穎的成像技術(shù)，研究水與有機溶劑四氫呋喃（THF）混合液中的納米－C60的物理和化學組成。研究人員使溶液樣品凝固，并使用低溫透射電子顯微鏡（cryoTEM）對其切片進行檢查從而確定顆粒大小不同所產(chǎn)生的影響。
研究人員利用核磁共振成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，所形成的納米－C60顆粒的直徑是20－500納米，屬性與C60分子相同。這個發(fā)現(xiàn)意義重大，因為C60是可回收的，所以富勒烯的生產(chǎn)加工也有望成為可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)。此外，電子與粉末衍射試驗顯示，納米－C60有特殊的晶狀結(jié)構(gòu)，這些發(fā)現(xiàn)對過去的研究做出了補充。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，改變混有C60的水的酸堿度會影響顆粒的大小。更高的堿性，比如pH值為9，就會得到比較小的顆粒；而更高的酸性，比如pH值為5，就會得到比較大的顆粒。而且，C60與水混合的速度也會影響形成顆粒的大小，較慢的混合速度會產(chǎn)生更大的顆粒。福特納說：“該研究第一次報告了通過這些參數(shù)控制的顆粒形成過程�！�
研究人員還檢驗了這些顆粒在有其它離子存在的水中的穩(wěn)定性，納米－C60顆粒由于表面帶負電可以懸浮在水中，當加入高濃度的其它離子，比如溶入氯化鈉后，納米－C60顆粒表面就會呈現(xiàn)電中性，沉到溶液底部。
“我們的工作建立在環(huán)境工程學過去的研究之上，我們想知道納米－C60在不同自然環(huán)境條件下的集合形式�！备Ｌ丶{說：“在實驗室中，科學家一般會使用去離子化的水，但這卻不是自然條件，水中一般多少都有鹽的存在，即使在地下水中也是如此。我們發(fā)現(xiàn)在正常鹽濃度的地下水中，納米－C60顆�？梢詰腋�(shù)月，然而在相似的海水中，這些顆粒就會變?yōu)橹行�，在�?shù)小時內(nèi)下沉成為一團。”不過研究人員還不完全了解這一現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。
福特納說：“我們還只是建立了一個概念模型，還沒有把自然環(huán)境中所有不同與不確定的因素考慮進去。我們的研究還只是在特定環(huán)境下得到的初步數(shù)據(jù)�！�
能夠在納米工業(yè)處于起步階段就開始研究其污染問題，福特納等人可謂眼光獨到。實際上，科學家在改善人類生活，不斷創(chuàng)造新技術(shù)的同時，更有責任保護人類免受新技術(shù)可能帶來的危害。防患未然，對可能產(chǎn)生的負面影響進行全面的評估，是保障新興產(chǎn)業(yè)走上可持續(xù)發(fā)展道路的關(guān)鍵。
調(diào)查納米廢物對環(huán)境潛在影響的研究人員來自美國喬治亞理工學院和賴斯大學生物與環(huán)境納米技術(shù)中心（CBEN）�？茖W家希望弄清楚納米材料廢物在自然界中如何流動和它的最終去向，此外科學家還要評估納米材料是否會像普通污染物一樣對環(huán)境造成影響。在這些研究基礎(chǔ)之上，科學家試圖找出一種納米材料的處理方法，以使它對自然界的影響降到最低。
喬治亞理工學院的約翰•福特納3月16日在圣地亞哥美國化學協(xié)會第229次全國會議上對他們的研究結(jié)果進行了報告。福特納同時也是賴斯大學的在讀博士，他說：“把一種物質(zhì)視為潛在的污染物，并將研究瞄向如何減小它的環(huán)境污染并使相關(guān)工業(yè)進入可持續(xù)發(fā)展，這還是個新事物。這件事做得完全正確，要知道，一盎司的污染需要花費一磅來治理（藥衡制中1磅為12盎司）�！�
研究人員選擇了富勒烯（C60）作為研究碳類納米材料的模型。這種由60個碳原子構(gòu)成的分子表面由12個五邊形和20個六邊形組成，由于其穩(wěn)定性可采用巴克明斯特•富勒發(fā)明的短程線圓頂結(jié)構(gòu)予以解釋，它也因此被命名為巴克明斯特•富勒烯，簡稱富勒烯或巴基球，由于其外形酷似足球，因而也稱之為足球烯。
富勒烯的潛在應用領(lǐng)域非常廣，包括醫(yī)藥品、潤滑劑、半導體以及能量轉(zhuǎn)換過程。預計大概在兩年內(nèi)就會在全世界出現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)生產(chǎn)。
盡管自1985年富勒烯被發(fā)現(xiàn)以來，科學家已經(jīng)對它進行了廣泛的研究，了解得比較充分，但人類對它釋放到環(huán)境中后可能產(chǎn)生的影響卻知之甚少，因為它目前還沒有正式投入工業(yè)生產(chǎn)。根據(jù)美國職業(yè)安全與衛(wèi)生管理局（OSHA）現(xiàn)在的要求，應該按照處理炭黑的方法來處理富勒烯，不過炭黑很像石墨，但其屬性與富勒烯卻相差甚遠。
福特納說：“富勒烯幾乎不溶于水，但大多數(shù)生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)都是基于水的，研究人員過去認為富勒烯的這種特性使它無法通過水來運輸，并認為它會很容易吸附于土壤和其它有機物，但研究卻顯示事實并非如此。當富勒烯與水接觸時，它們會形成納米級的集合體，我們把它叫做‘納米－C60’�！�
在過去的研究中，科學家已經(jīng)了解了像富勒烯這樣的結(jié)構(gòu)如何在水中聚集到一起形成更大的顆粒，而新研究則第一次揭示了影響這類聚合顆粒大小的因素。在研究中，福特納和他的同事發(fā)明了多個新穎的成像技術(shù)，研究水與有機溶劑四氫呋喃（THF）混合液中的納米－C60的物理和化學組成。研究人員使溶液樣品凝固，并使用低溫透射電子顯微鏡（cryoTEM）對其切片進行檢查從而確定顆粒大小不同所產(chǎn)生的影響。
研究人員利用核磁共振成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，所形成的納米－C60顆粒的直徑是20－500納米，屬性與C60分子相同。這個發(fā)現(xiàn)意義重大，因為C60是可回收的，所以富勒烯的生產(chǎn)加工也有望成為可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)。此外，電子與粉末衍射試驗顯示，納米－C60有特殊的晶狀結(jié)構(gòu)，這些發(fā)現(xiàn)對過去的研究做出了補充。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，改變混有C60的水的酸堿度會影響顆粒的大小。更高的堿性，比如pH值為9，就會得到比較小的顆粒；而更高的酸性，比如pH值為5，就會得到比較大的顆粒。而且，C60與水混合的速度也會影響形成顆粒的大小，較慢的混合速度會產(chǎn)生更大的顆粒。福特納說：“該研究第一次報告了通過這些參數(shù)控制的顆粒形成過程�！�
研究人員還檢驗了這些顆粒在有其它離子存在的水中的穩(wěn)定性，納米－C60顆粒由于表面帶負電可以懸浮在水中，當加入高濃度的其它離子，比如溶入氯化鈉后，納米－C60顆粒表面就會呈現(xiàn)電中性，沉到溶液底部。
“我們的工作建立在環(huán)境工程學過去的研究之上，我們想知道納米－C60在不同自然環(huán)境條件下的集合形式�！备Ｌ丶{說：“在實驗室中，科學家一般會使用去離子化的水，但這卻不是自然條件，水中一般多少都有鹽的存在，即使在地下水中也是如此。我們發(fā)現(xiàn)在正常鹽濃度的地下水中，納米－C60顆�？梢詰腋�(shù)月，然而在相似的海水中，這些顆粒就會變?yōu)橹行�，在�?shù)小時內(nèi)下沉成為一團。”不過研究人員還不完全了解這一現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。
福特納說：“我們還只是建立了一個概念模型，還沒有把自然環(huán)境中所有不同與不確定的因素考慮進去。我們的研究還只是在特定環(huán)境下得到的初步數(shù)據(jù)�！�
能夠在納米工業(yè)處于起步階段就開始研究其污染問題，福特納等人可謂眼光獨到。實際上，科學家在改善人類生活，不斷創(chuàng)造新技術(shù)的同時，更有責任保護人類免受新技術(shù)可能帶來的危害。防患未然，對可能產(chǎn)生的負面影響進行全面的評估，是保障新興產(chǎn)業(yè)走上可持續(xù)發(fā)展道路的關(guān)鍵。
