開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇納米科學論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。

第1篇

化學前沿科學研究對象

化學科學是研究原子、分子片、分子、超分子、生物大分子到分子的各種不同尺度和不同復雜程度的聚集態的合成反應、分離和分析、結構形態、物理性能和生物活性及其規律和應用的科學。隨著新世紀腳步的不斷加快，作為物質科學組成之一的化學科學將愈來愈引起世界各國的關注。化學中的前沿科學也將成為化學工作者關注的焦點。

從一定意義上講，科學論文的發表是科學成果被人們承認的唯一形式。一定頻次的引用反映了某篇論文重要性的程度，超高頻次的引用，常可認為其研究成果引發了科學研究的熱點或在科學研究中取得突破。因此，近期化學科研論文的引用情況也體現了化學學科前沿的科學研究成果，以及當前國際化學前沿的特點和變化趨勢和研究方向。據中科院文獻情報中心的報道，90年代的化學研究前沿領域有：

（1）富勒烯C60的研究導致發現了自然界一類新的物質――碳的另一種存在形式，并對宇宙內碳循環和經典芳香性的關系這一理論化學的關鍵問題有了全新的認識，開辟了新的化學研究領域。

（2）模擬程序和密度泛函理論的發展引起整個化學領域的革命，使量子化學成為成千上萬化學家手中的工具，可用以預測和闡明物質的化學性質。

（3）對不同管徑和纏繞角的單壁碳納米管的結構和導電性質的研究展示了單壁碳納米管在納米分子電子學領域的應用前景。

（4）人工合成新藥的發展：天然抗癌藥物的人工合成以及用以開發新藥的組合化學方法。

（5）組合化學新研究領域的發展打破了傳統藥物開發的模式，可同時合成和篩選大批生物活性物質，大大縮短了新藥開發的時間。組合化學技術還被廣泛應用于催化劑的篩選、手性化合物合成等材料科學領域。

（6）仿生聚合物是一種先進材料，它的人工合成向模仿機體功能的“目標”邁進了一步。

（7）分析化學在這一階段已不再僅僅是化學家手中的工具，它已發展為一門分析科學。它一方面為人們提供關于物質，特別是構成生命的基本物質的組成和結構甚至生命過程的信息；另一方面，在精密分析儀器本身的研制上不斷獲得進展。

（8）計算機技術的飛速發展使化學家的研究手段產生巨大變革。有關生物大分子（如蛋白質、核酸）多維結構圖像實現和精細結構表達的程序及軟件包的研究受到化學界的極大關注。

（9）有機反應、不對稱合成及催化是90年代以來的持續熱點。這是一個有工業應用前景和巨大市場潛力的、一直很活躍的研究領域。

在經歷了20世紀的空前繁榮發展后，進入21世紀，化學學科面臨著四大難題。第一，合成化學難題――化學反應理論；第二，功能結構化學難題――結構和性能的定量關系；第三，生命現象的化學機制――生命化學難題；第四，納米尺度難題。徐光憲院士等科學家認為21世紀是信息科學、合成化學和生命科學共同繁榮的世紀，化學的微觀方法和宏觀方法相互結合，相互滲透這一潮流將進一步向前發展，并提出了新世紀的化學科學包含了對下列八個層次的物質對象的研究：

（1）原子層次的化學：其中包括核化學、放射化學、同位素化學、sp區元素化學、d區元素化學、4p區元素化學、5f區元素化學、超5f區元素化學、單原子操縱和檢測化學等。

（2）分子層次的化學：現已合成的2000余萬種分子和化合物，通常分為無機、有機和高分子化合物。但近30余年來合成的眾多化合物，如金屬有機化合物、元素有機化合物、原子簇化合物、金屬酶、金屬硫蛋白、富勒烯、團簇、配位高分子等很難適應老的分類法。21世紀將研究分子的多元分類法，如按照分子片結合方式和生成的分子結構類型分類，可分為0維、1維、2維、3維分子等。

（3）分子片層次的化學：原子只有110余種，但分子數目已超過2000萬種，因此有必要在原子和分子之間引入一個“分子片”的新層次，在21世紀應該開展分子片化學的研究。

（4）超分子層次的化學：其中包括受體和給體的化學、鎖和鑰匙的化學、分子間的非共價作用力、范德華引力、各種不同類型的氫鍵、疏水-疏水基團相互作用、疏水-親水基團相互作用、親水-親水基團相互作用、分子的堆積組裝、位阻和各種空間效應等。

（5）宏觀聚集態化學：其中包括固體化學、晶體化學、非晶態化學、流體和溶液化學、等離子體化學、膠體化學和界面化學等。

（6）介觀聚集態化學：包括納米化學、微乳化學、溶膠-凝膠化學、軟物質化學、膠團-膠束化學和氣溶膠化學等。

（7）生物分子層次的化學：包括生物化學、分子生物學、化學生物學、酶化學、腦化學、神經化學、基團化學、生命調控化學、藥物化學、手性化學、環境化學、生命起源、認知化學和從生物分子到分子生物的飛躍等。

（8）復雜分子體系的化學。從以上分類可以看出，新世紀化學別值得關注的有化學信息學、分子片化學、超分子化學、生命化學、納米化學、理論化學和復雜分子體系的化學等。

隨著化學分支學科的重組及其它學科的交叉、融合和不斷滲透，21世紀初化學學科的前沿方向與優先領域有：綠色化學與環境化學中的基本化學問題、材料科學中的基本化學問題、合成化學、化學反應動態學、分子聚集體化學、理論化學、分析化學測試原理和檢測技術新方法建立、生命體系中的化學過程、能源中的基本化學問題、化學工程的發展與化學基礎等。

參考文獻：

[1]劉春萬.研討我國理論化學跨入新千年發展的一次盛會[J].化學進展，2000， 36（2）： 230-232.

[2] G. P. Haight Jr. Bringing undergraduates to the chemical frontier[J]. J.Chem. Educ.，1967，44（12），766-775.

第2篇

許多業余愛好者都會認同這種做法。但是業余天文學為什么一定要是一項代價不菲又很緊張的活動？它難道不應該是輕松有趣的嗎？很明顯，對于一些人來說，其實這還有更多的意義。

研究星風

近年來，專業巡天望遠鏡的誕生大大減少了在自家后院天文臺里的觀測者們在某些領域做出科學貢獻的機會，例如搜索小行星和彗星。但是現在，廉價、高分辨率、現成的商品攝譜儀可以填補這個空缺了。甚至在中小口徑望遠鏡上安裝攝譜儀，就可以通過揭示一顆恒星的溫度、化學組成，或者通過揭示天體上原子激發和電離的物理條件，從而獲得有科學意義的結果。

使用加納利天體物理研究所的31英寸反射望遠鏡，Eversberg和他的團隊觀測了天鵝座中的三顆沃爾夫—拉葉星：WR 134、135和137。它們的光球層被高密度氣體云包裹，這些氣體云以非常快的速度運動和旋轉。目視觀測者不會發現這類恒星有什么異常，但氣體云可以在恒星光譜中產生明亮的發射線。通過研究這些譜線，天文學家們可以探索被遮掩的恒星表面與其強勁星風之間的關系，同時檢測這些星風的周期性和隨機的凝聚性。

Eversberg表示：“我們可以說就是光譜天文學中專業人員與業余人員合作的經典范例。”他在位于波恩的德國空間局工作，卻組織了這項以志愿者為主體的光譜研究。他和Anthony Moffat（蒙特利爾大學，加拿大魁北克省）一同發起了這項活動。2009年，他們有目的地組織了一批業余愛好者來到Tenerife島，對一顆溫度極高的雙星WR 140進行近星點觀測，這顆雙星是星風碰撞雙星中被研究得最充分的。他們得到了比2001年僅有專業近星點觀測時多5倍的光譜數據。有了這些業余愛好者的數據，專業天文學家深化了對于該系統的質量、軌道周期和軌道傾角方面的認識。

有了這些來自世界各地的參與者，Eversberg和Moffat組建了ConVento團隊（ConVento在意大利語中意為“隨風”），團隊成員包括致力于星風研究的業余愛好者和專業天文學家。ConVento成員主要使用他們自家的后院天文臺，但是在Tenerife島操作專業級別的望遠鏡卻是這個活動的亮點。Eversberg說：“2009年取得的成功，幫助我們為2013年的觀測活動申請到了望遠鏡時間。專業天文學家已經知道了我們的存在，而且也知道我們能夠干什么。”

捕捉一次性事件

專業天文學家們可以使用絕大多數最先進的望遠鏡和設備，它們都位于世界上最好的觀測臺址。但他們卻沒有業余愛好者所擁有大量觀測時間。長期的測量、巡天和監視需要幾周甚至幾個月的望遠鏡時間，而專業天文臺的觀測時間常常有許多人申請，很難為一支團隊提供這么多時間。而一臺裝有制式攝譜儀的8英寸～20英寸（約合20.32厘米～50.8厘米）望遠鏡也能夠很好地完成這些工作。即便在有光污染的城市，獲得亮星光譜也是有可能的。而且，即使某個晚上在你那里烏云密布，別處的伙伴也能充當替補。

光譜觀測也因此成為了一項新興的、蓬勃發展的“公眾科學”，特別是在歐洲的業余愛好者群體中。目前盡管這種觀測正在發展，但參與人數仍然相對較少。Thierry Garrel說：“法國現在大約有30位認真的觀測者，可能另有約100人對這個領域感興趣。”他是法國“光譜觀測者組織”（ARAS）的成員，該組織是歐洲最活躍的業余天文學組織。

但是這些專注的觀測者中也很少有人完全傾心于這項工作。Eversberg說：“光譜觀測顯得有些枯燥乏味。你必須花費無數個夜晚來獲取數據以供他人分析，而且更槽榚的是，這些數據并不是美麗的照片，而只是圖表和數字。”但你的回報并不僅僅是可以在科學論文中署名。正如Eversberg指出的那樣：“我們的工作不是拍攝無數張獵戶星云的照片，而是見證那些一次性發生的事件。”

讓我們看一看長周期食雙星。在這種系統中，兩顆恒星周期性地互相掩食，目前已經發現了幾十個這樣的雙星系統，但只有幾個得到了較好的研究。它們的長軌道周期使其成為業余愛好者的最佳觀測對象。已知最好的一個食雙星就是御夫座ε，它于2009年～2011年之間通過距離極小點，并且此時有一個暗氣體塵埃云在主星前方越過。上次掩食發生在27年前，當時業余愛好者還沒有攝譜儀。據英國的業余光譜學家Robin Leadbeater報告，有超過800條業余愛好者拍攝的光譜并已被納入專業數據庫，正在幫助天文學家們研究奇怪的蝕云。通過觀測770納米的鉀吸收線，Leadbeater在這團蝕云使恒星變暗前幾個月，以及真正的交食結束之后很久，都看到了這團蝕云。

其它長周期食雙星還包括仙后座AZ和仙王座VV，其軌道周期分別是9.3年和20.3年。仙王座VV將會演化為一個變雙星，它由一顆老年超巨星和一顆熾熱的矮星組成，其光譜顯示出了很強的氫和鐵的發射線。這些譜線來自于這對恒星周圍延展的氣體包層，它們隨時間演化的方式，與星風的模式和速度以及恒星特征參數和軌道參數有關。

由于剛剛推算出仙后座AZ將有一次交食，Cezary Galan（哥白尼大學，波蘭）建議業余愛好者們在2014年全年對其展開持續監測。Galan在他的網頁上寫道：“連續密集的測光觀測和光譜觀測是很必要的。對仙后座AZ的長時間尺度變化進行監測需要大量觀測者的參與，以降低天氣的影響，同時保證對交食過程中最重要階段的觀測成功。”截至2013年6月初，業余愛好者提交了總共250個光譜中的2/3。Galan說：“業余觀測者對這個活動的興趣之大，遠遠超過了我的預期。”

與此同時，Darryl Sergison（埃克塞特大學，英國）請求業余愛好者對低質量金牛座T型星進行光譜監測，以幫助天文學家更清晰地了解年輕類日恒星的周圍環境，并查明它們的各式各樣的盤、生長過程和外向流結構的特征。這項研究在今年秋天將會達到，但是對其中三個目標的監測從去年年底就已經開始了。

長期項目的最佳范例是國際Be型恒星觀測活動，它已經運行了超過10年。大約20%的B型星（此類恒星占肉眼可見恒星的20%）會顯示出氫發射線，有時還有氦和鐵的發射線，它們還會以數小時到數十年不等的時間尺度變化。天文學家們認為，這些發射線是由恒星快速旋轉時拋出的氣體外殼或盤造成的，它們在赤道處的離心力足以克服自身引力。但是光譜的變化卻讓人難以理解。因此，業余愛好者拍攝的光譜資料就至關重要了。天文學家們總共已經收集了約600顆Be型星的超過72000條光譜，其中有29000條（40%）僅僅出自于49位業余愛好者之手。這些數據被儲存在Be型恒星光譜數據庫中，由業余愛好者和專業天文學家共同維護，天文學家們在20多篇論文中使用了這些數據。

成為業余光譜學家

還有其它許多有趣的目標可供業余愛好者選擇，從新星、超新星到小行星和彗星。這些都可以得益于現在出現的廉價、現成的商品攝譜儀。而僅僅10年前，業余愛好者還沒有高分辨率光譜觀測所必需的儀器，除非他們自己制作。

業余愛好者希望獲得簡單而強大的儀器，以進行有科學意義的研究。受此激勵，法國業余愛好者Fran？ois Cochard、Olivier Thizy、Christian Buil和Yvon Rieugné專門為業余愛好者設計了一種商業級高分辨率攝譜儀，后來發展為Lhires品牌。現在，他們的Shelyak儀器公司可以提供各種價位、覆蓋所有分辨率的攝譜儀。歐洲南方天文臺的工程師Jesús Rodríguez、Carlos Guirao和Gerardo ávila，以及德國馬普地外物理研究所的專業天文學家Vadim Burwitz是歐洲的另一個攝譜儀來源。他們的“光譜發燒友俱樂部”與德國的Baader Planetarium公司合作，向業余愛好者提供攝譜儀。

但是硬件只是故事的一部分。怎樣才能知道，你是否有業余光譜學家所必備的技能呢？Eversberg說：“這種技能需要學習。”因此各種互聯網交流平臺是極其重要的，例如ARAS主持的網上論壇和新聞組，以及德國的Spektroskopie論壇等。在這些平臺上，光譜愛好者們可以交流觀測技術和設備的相關知識，策劃新的觀測活動，以及討論觀測結果。大多數討論都是用英語進行的，以便更多的人可以參與。

歐洲各地的業余愛好者有著不同語言和文化，但他們把這個表面上的劣勢轉化成了優勢。因為每個國家的團體都很小，因此國際合作是必不可少的。每項活動都包括了來自歐洲各地的參與者，甚至擴展到了全球范圍。如果你想參與，請注意首先必須了解怎樣運行你的望遠鏡和CCD相機，這是獲取光譜數據所不可或缺的，因為要把攝譜儀附加在你的裝備上。同時，要理解大多數分析工作將交由專業天文學家進行，因為這些工作需要特殊的訓練。