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(xué)家也開始關(guān)注納米材料可能帶來的負面影響。去年,，科學(xué)家就納米安全問題展開了討論,，現(xiàn)在，科學(xué)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(xué)院和賴斯大學(xué)生物與環(huán)境納米技術(shù)中心（CBEN）�,？茖W(xué)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(xué)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(xué)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(xué)院的約翰•福特納3月16日在圣地亞哥美國化學(xué)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(xué)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(yīng)用領(lǐng)域非常廣,，包括醫(yī)藥品,、潤滑劑、半導(dǎo)體以及能量轉(zhuǎn)換過程,。預(yù)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(xué)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(yīng)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(dāng)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(xué)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(xué)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(dāng)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(xué)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,。”福特納說：“在實驗室中,，科學(xué)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(xué)家在改善人類生活,，不斷創(chuàng)造新技術(shù)的同時，更有責(zé)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(xué)院和賴斯大學(xué)生物與環(huán)境納米技術(shù)中心（CBEN）�,？茖W(xué)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(xué)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(xué)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(xué)院的約翰•福特納3月16日在圣地亞哥美國化學(xué)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(xué)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(yīng)用領(lǐng)域非常廣,，包括醫(yī)藥品,、潤滑劑、半導(dǎo)體以及能量轉(zhuǎn)換過程,。預(yù)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(xué)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(yīng)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(dāng)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(xué)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(xué)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(dāng)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(xué)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,。”福特納說：“在實驗室中,，科學(xué)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(xué)家在改善人類生活,，不斷創(chuàng)造新技術(shù)的同時，更有責(zé)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,。
