光学精密机械 ２０１ １年第２期（总第１２１期） 科学家张翔（音译）领导的研究团队发现，光 根据这个思路，张翔团队制造出了将光 波被挤压后通过金属／介质纳米结构的表面 子和等离子体混合在一起的ＨＰＰ模式，新模 时，金属纳米结构的表面会产生带电的等离 型仅为５０×６０平方纳米，在一个金属一绝 可见光和近红外线波 子体，等离子体又可与光子相互作用，形成被 缘体一半导体设备内，称为表面等离子体激元（ＳＰＰ）的准粒子，从而 段的光可产生纳米尺度的波导。该ＨＰＰ模 可将光子的波长缩小到衍射极限以下，减少 式能够减少衍射干扰而且光信号损失较少， 衍射干扰。但光信号在通过金属／介质表面 其不仅对小型设备有优势，而且为纳米激光 的金属那部分时，其强度却会减弱。 器的研制铺平了道路，同时，还可用于制造 为了解决光子信号损失的问题，张翔团 量子光学设备、单光子全光学开关和分子传 队提出了混合等离子激元（ＨＰＰ）的概念。 感器等。 这种ＨＰＰ波导系统完全可以同现有的 个半导体（高介质）带被放置在一个金属 表面上，在其中插入一薄层氧化物（低介 半导 互补式金属一氧化层一半导体 质），这种新的金属一氧化物一半导体设计 （ＣＭＯＳ）处理技术以及用于光子集成的绝缘 会将人射光波的能量进行重新分配，光波的 硅平台兼容，因此更容易进行低成本、大规 很多能量不再集中于金属内（此处光子的损 模的集成和制造。索格相信，基于这种技术 失非常高），而被挤入低介质氧化物中，在此 的应用模型将于一两年内问世，首个实际产 品也将于五年内上市。 处。光子的损失要少很多。 一纳米新材料 好莱坞电影中的终结者，能将坚硬的身 计机械屙眭时，常常面临着鱼和熊掌不可兼 硬度越大，脆性也就越大 抗损伤 体变成液态而迅速修复损伤，而事实上，材 得的困境，料的机械性质由电子结构来决定，要从根本 的能力也就越差。 上改变很难。但来自德国和中国一个联合 在开发过程中，研究人员将贵金属材料 研究小组现已为人们带来了这种材料的雏 如金或铂放人酸溶液中腐蚀，材料里就形成 形。据美国物理学家组织网６月２日报道， 了微小的管道和孔洞；然后将一种纳米结构 德国汉堡大学、赫尔姆霍茨联合会盖斯特赫 材料灌注到整个孔道框架中，同时也让每个 斯勒中心和中国沈阳的金属研究院共同开 微孔都充灌满了可导电的液体（如简单的盐 发出一种神奇的纳米材料，只需按一下按 溶液或弱酸溶液），成为一种金属和液体杂 钮，几秒钟内就能改变自身的强度，从坚硬 交的材料。研究人员将这种新奇材料称为金属水 易碎到柔软而有韧性，整个质变过程由电信 其可以通过电信号激发，按 下按钮 号来控制。相关研究发表在最新一期《科 联体，就可改变材料属性。有外加电流时，金属表 学》杂志上。 煮蛋的软硬可以由加热时间来决定，但 面原子键会加强，硬度增加；切断电流则原 某些事情一旦确定就不可改变，比如煮硬的 子键减弱，材料也能变得更软，抵抗损伤的 蛋无法变软。在制造金属与合金的时候也 能力更强，延展性也更好。 研究人员指出，这种新材料的机械性质 要面临相似的问题，材料的属性一经设定， 整个生产中就无法改变。因此工程师在设 可在软硬两种状态来回切换。基本上，它也 ・２６・ 光学精密机械 ・２０１ １年第２期（总第１２１期） 能自发而有选择地生成电信号，所以在压力 维缪勒说，该材料目前还处于基础研究阶 集中的地方能自动变强硬，还能预防甚至修 段，但这是一个巨大进步和转折点，其具有广 阔的应用前景，未来有望开发出能自动将一 复断裂损伤。 汉堡大学材料物理与技术学院教授约格 些裂痕瑕疵修复平整的高性能智能材料。 纳米微粒 英国研究人员开发出一种有助治疗癌 携带上百个光敏分子，具有把光敏分子大量 症的纳米微粒。在光动力疗法中，它可以携 送达肿瘤部位的能力。在纳米微粒的内部 带大量光敏分子进入肿瘤，帮助杀灭癌细 和外部，还可以携带两种不同的光敏分子， 胞，其效果好于常规方法。 进而增加光动力疗法的效果。 光动力疗法是指让一些对光敏感的分 研究人员罗斯・博伊尔说，这种纳米微 子进入到肿瘤中，然后用光照射，这些光敏 粒的形状经过精心设计，能进人肿瘤而不在 分子就会产生有毒物质杀死癌细胞。现在 健康组织中引起副作用。其原因是肿瘤中的 常通过血液注射的方式来输送光敏分子，但 血管与健康组织中的血管不太一样，其血管 注射液中多是彼此分散的单个分子，这样要 壁并不紧密，存在一些“漏洞”，纳米微粒可以 使肿瘤部位出现较高的光敏分子含量就有 在血压推送下穿过这些“漏洞”进人肿瘤。 难度。 研究人员已经用实验室培养的肿瘤组 英国赫尔大学的研究人员在美国期刊 织进行了实验，结果显示这种纳米微粒可以 《分子药物学》上报告说，他们开发出一种直 增加光动力疗法对癌细胞的杀伤力。接下 径为几十个纳米大小的微粒，每个微粒可以 来研究人员将开展动物实验。 件与仪器 纳米尺度富勒烯电子器件 据美国物理学家组织网报道，近日，美 计算机芯片的速度和尺寸大小受制于 国伊利诺伊大学研究人员宣布，他们用原子 散热效果。电流通过设备材料由于碰撞而 力显微镜探针检测了与富勒烯（石墨单原子 产生热，这种现象称为电阻热，这种热大大 层）接触点的热电效应，首次发现富勒烯晶 超过了给设备局部制冷的电效应，因此绝大 体管在纳米尺度具有自行制冷效应，能降低 部分电子设备都需要散热。使用硅芯片的 自身温度。该研究成果发表在网络版的《自 计算机要用风扇或流水给晶体管制冷，这一 然・纳米技术》杂志上。 过程消耗了大量的电能。 ・２７・
