纳米材料工业发展也讲可持续<%=id%>

　　调查纳米废物对环境潜在影响的研究人员来自美国乔治亚理工学院和赖斯大学生物与环境纳米技术中心（CBEN）。科学家希望弄清楚纳米材料废物在自然界中如何流动和它的最终去向，此外科学家还要评估纳米材料是否会像普通污染物一样对环境造成影响。在这些研究基础之上，科学家试图找出一种纳米材料的处理方法，以使它对自然界的影响降到最低。

　　乔治亚理工学院的约翰•福特纳3月16日在圣地亚哥美国化学协会第229次全国会议上对他们的研究结果进行了报告。福特纳同时也是赖斯大学的在读博士，他说：“把一种物质视为潜在的污染物，并将研究瞄向如何减小它的环境污染并使相关工业进入可持续发展，这还是个新事物。这件事做得完全正确，要知道，一盎司的污染需要花费一磅来治理（药衡制中1磅为12盎司）。”

　　研究人员选择了富勒烯（C60）作为研究碳类纳米材料的模型。这种由60个碳原子构成的分子表面由12个五边形和20个六边形组成，由于其稳定性可采用巴克明斯特•富勒发明的短程线圆顶结构予以解释，它也因此被命名为巴克明斯特•富勒烯，简称富勒烯或巴基球，由于其外形酷似足球，因而也称之为足球烯。

　　富勒烯的潜在应用领域非常广，包括医药品、润滑剂、半导体以及能量转换过程。预计大概在两年内就会在全世界出现大规模的商业生产。

　　尽管自1985年富勒烯被发现以来，科学家已经对它进行了广泛的研究，了解得比较充分，但人类对它释放到环境中后可能产生的影响却知之甚少，因为它目前还没有正式投入工业生产。根据美国职业安全与卫生管理局（OSHA）现在的要求，应该按照处理炭黑的方法来处理富勒烯，不过炭黑很像石墨，但其属性与富勒烯却相差甚远。

　　福特纳说：“富勒烯几乎不溶于水，但大多数生命系统与环境系统都是基于水的，研究人员过去认为富勒烯的这种特性使它无法通过水来运输，并认为它会很容易吸附于土壤和其它有机物，但研究却显示事实并非如此。当富勒烯与水接触时，它们会形成纳米级的集合体，我们把它叫做‘纳米－C60’。”

　　在过去的研究中，科学家已经了解了像富勒烯这样的结构如何在水中聚集到一起形成更大的颗粒，而新研究则第一次揭示了影响这类聚合颗粒大小的因素。在研究中，福特纳和他的同事发明了多个新颖的成像技术，研究水与有机溶剂四氢呋喃（THF）混合液中的纳米－C

　　60的物理和化学组成。研究人员使溶液样品

　　凝固，并使用低温透射电子显微镜（cryoTEM）对其切片进行检查从而确定颗粒大小不同所产生的影响。

　　研究人员利用核磁共振成像技术发现，所形成的纳米－C60颗粒的直径是20－500纳米，属性与C60分子相同。这个发现意义重大，因为C

　　60是可回收的，所以富勒烯的生产加工也有

　　望成为可持续发展产业。此外，电子与粉末衍射试验显示，纳米－C60有特殊的晶状结构，这些发现对过去的研究做出了补充。

　　研究人员还发现，改变混有C60的水的酸碱度会影响颗粒的大小。更高的碱性，比如pH值为9，就会得到比较小的颗粒；而更高的酸性，比如pH值为5，就会得到比较大的颗粒。而且，C60与水混合的速度也会影响形成颗粒的大小，较慢的混合速度会产生更大的颗粒。福特纳说：“该研究第一次报告了通过这些参数控制的颗粒形成过程。”

　　研究人员还检验了这些颗粒在有其它离子存在的水中的稳定性，纳米－C60颗粒由于表面带负电可以悬浮在水中，当加入高浓度的其它离子，比如溶入氯化钠后，纳米－C60颗粒表面就会呈现电中性，沉到溶液底部。

　　“我们的工作建立在环境工程学过去的研究之上，我们想知道纳米－C60在不同自然环境条件下的集合形式。”福特纳说：“在实验室中，科学家一般会使用去离子化的水，但这却不是自然条件，水中一般多少都有盐的存在，即使在地下水中也是如此。我们发现在正常盐浓度的地下水中，纳米－C60颗粒可以悬浮数月，然而在相似的海水中，这些颗粒就会变为中性，在数小时内下沉成为一团。”不过研究人员还不完全了解这一现象的内在联系。

　　福特纳说：“我们还只是建立了一个概念模型，还没有把自然环境中所有不同与不确定的因素考虑进去。我们的研究还只是在特定环境下得到的初步数据。”

　　能够在纳米工业处于起步阶段就开始研究其污染问题，福特纳等人可谓眼光独到。实际上，科学家在改善人类生活，不断创造新技术的同时，更有责任保护人类免受新技术可能带来的危害。防患未然，对可能产生的负面影响进行全面的评估，是保障新兴产业走上可持续发展道路的关键。