美制造出可燃纳米级“智能炸弹”

佚名

通过把作为燃料以及氧化剂的纳米材料混合在一起，美国密苏里－哥伦比亚大学和陆军研究人员联合制造出一种可燃纳米炸弹，可产生速度高达3马赫的冲击波。这种纳米尺寸的“智能炸弹”可望将靶向药物输送到癌细胞，同时不损伤健康细胞。该研究成果发表在最新一期的《应用物理通讯》杂志上。

纳米尺度的铝热剂能产生冲击波，它们的特性与一些原始铅基炸药相类似。因此，这些材料有可能取代原始铅基炸药。用微芯片技术将它们集成后，利用这些紧凑的微芯片系统就能产生微量定向冲击波。这种微系统在国防和生命科学领域都有许多应用，例如靶向药物和基因的输送。
研究人员解释道，该种纳米铝热剂复合物由金属燃料和无机氧化剂制成，具有“杰出的”燃烧特性。将低密度的氧化铜纳米杆（燃料）和铝纳米粒子（氧化剂）混合后，在燃料和氧化剂之间充分形成接触面。在纳米尺度下，低密度与大接触面的纳米铝热剂复合物可导致燃烧被极其迅速地传播。

研究小组在一个带有光纤和压力传感器的激波管中进行实验，并测量燃烧波的速度。结果发现，该纳米复合物可产生每秒1500米—2300米的燃烧波，速度在3马赫范围之内。

研究人员称，这种纳米炸弹的威力也许将会带来癌症及艾滋病药物传递的突破。首先，这种药物可用针头注射，进而扩散到全身。然后，利用瞄准肿瘤的手持装置向肿瘤发出脉冲，该脉冲诱使纳米智能炸弹产生定向冲击波，将被瞄准的细胞破开一个小洞，药物由此进入肿瘤细胞。此外，冲击波的力量能在几毫秒内将药物推入细胞。

在动物组织上进行的实验表明，该方法的成功率高达99%，几乎所有细胞都可成功地接收到药物。另一方面，实验也证实该方法与化疗等传统疗法相比，对健康细胞的副作用要小得多。

对于常规炸药，冲击波形成于爆炸过程中。在纳米铝热剂中，化学反应的快速传播使得在无须爆炸的情况下形成冲击波成为可能。研究人员称，不爆炸而能产生冲击波则是这项技术的关键所在。

如果一切进展顺利，研究人员希望在2年—5年内推出这样的装置。除了生物医学领域，纳米炸弹在地质学和地震学等其他领域也有广泛应用前景。