时间：2022-07-16 19:18:36
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇纳米科学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
化学前沿科学研究对象
化学科学是研究原子、分子片、分子、超分子、生物大分子到分子的各种不同尺度和不同复杂程度的聚集态的合成反应、分离和分析、结构形态、物理性能和生物活性及其规律和应用的科学。随着新世纪脚步的不断加快，作为物质科学组成之一的化学科学将愈来愈引起世界各国的关注。化学中的前沿科学也将成为化学工作者关注的焦点。
从一定意义上讲，科学论文的发表是科学成果被人们承认的唯一形式。一定频次的引用反映了某篇论文重要性的程度，超高频次的引用，常可认为其研究成果引发了科学研究的热点或在科学研究中取得突破。因此，近期化学科研论文的引用情况也体现了化学学科前沿的科学研究成果，以及当前国际化学前沿的特点和变化趋势和研究方向。据中科院文献情报中心的报道，90年代的化学研究前沿领域有：
（1）富勒烯C60的研究导致发现了自然界一类新的物质――碳的另一种存在形式，并对宇宙内碳循环和经典芳香性的关系这一理论化学的关键问题有了全新的认识，开辟了新的化学研究领域。
（2）模拟程序和密度泛函理论的发展引起整个化学领域的革命，使量子化学成为成千上万化学家手中的工具，可用以预测和阐明物质的化学性质。
（3）对不同管径和缠绕角的单壁碳纳米管的结构和导电性质的研究展示了单壁碳纳米管在纳米分子电子学领域的应用前景。
（4）人工合成新药的发展：天然抗癌药物的人工合成以及用以开发新药的组合化学方法。
（5）组合化学新研究领域的发展打破了传统药物开发的模式，可同时合成和筛选大批生物活性物质，大大缩短了新药开发的时间。组合化学技术还被广泛应用于催化剂的筛选、手性化合物合成等材料科学领域。
（6）仿生聚合物是一种先进材料，它的人工合成向模仿机体功能的“目标”迈进了一步。
（7）分析化学在这一阶段已不再仅仅是化学家手中的工具，它已发展为一门分析科学。它一方面为人们提供关于物质，特别是构成生命的基本物质的组成和结构甚至生命过程的信息；另一方面，在精密分析仪器本身的研制上不断获得进展。
（8）计算机技术的飞速发展使化学家的研究手段产生巨大变革。有关生物大分子（如蛋白质、核酸）多维结构图像实现和精细结构表达的程序及软件包的研究受到化学界的极大关注。
（9）有机反应、不对称合成及催化是90年代以来的持续热点。这是一个有工业应用前景和巨大市场潜力的、一直很活跃的研究领域。
在经历了20世纪的空前繁荣发展后，进入21世纪，化学学科面临着四大难题。第一，合成化学难题――化学反应理论；第二，功能结构化学难题――结构和性能的定量关系；第三，生命现象的化学机制――生命化学难题；第四，纳米尺度难题。徐光宪院士等科学家认为21世纪是信息科学、合成化学和生命科学共同繁荣的世纪，化学的微观方法和宏观方法相互结合，相互渗透这一潮流将进一步向前发展，并提出了新世纪的化学科学包含了对下列八个层次的物质对象的研究：
（1）原子层次的化学：其中包括核化学、放射化学、同位素化学、sp区元素化学、d区元素化学、4p区元素化学、5f区元素化学、超5f区元素化学、单原子操纵和检测化学等。
（2）分子层次的化学：现已合成的2000余万种分子和化合物，通常分为无机、有机和高分子化合物。但近30余年来合成的众多化合物，如金属有机化合物、元素有机化合物、原子簇化合物、金属酶、金属硫蛋白、富勒烯、团簇、配位高分子等很难适应老的分类法。21世纪将研究分子的多元分类法，如按照分子片结合方式和生成的分子结构类型分类，可分为0维、1维、2维、3维分子等。
（3）分子片层次的化学：原子只有110余种，但分子数目已超过2000万种，因此有必要在原子和分子之间引入一个“分子片”的新层次，在21世纪应该开展分子片化学的研究。
（4）超分子层次的化学：其中包括受体和给体的化学、锁和钥匙的化学、分子间的非共价作用力、范德华引力、各种不同类型的氢键、疏水-疏水基团相互作用、疏水-亲水基团相互作用、亲水-亲水基团相互作用、分子的堆积组装、位阻和各种空间效应等。
（5）宏观聚集态化学：其中包括固体化学、晶体化学、非晶态化学、流体和溶液化学、等离子体化学、胶体化学和界面化学等。
（6）介观聚集态化学：包括纳米化学、微乳化学、溶胶-凝胶化学、软物质化学、胶团-胶束化学和气溶胶化学等。
（7）生物分子层次的化学：包括生物化学、分子生物学、化学生物学、酶化学、脑化学、神经化学、基团化学、生命调控化学、药物化学、手性化学、环境化学、生命起源、认知化学和从生物分子到分子生物的飞跃等。
（8）复杂分子体系的化学。从以上分类可以看出，新世纪化学别值得关注的有化学信息学、分子片化学、超分子化学、生命化学、纳米化学、理论化学和复杂分子体系的化学等。
随着化学分支学科的重组及其它学科的交叉、融合和不断渗透，21世纪初化学学科的前沿方向与优先领域有：绿色化学与环境化学中的基本化学问题、材料科学中的基本化学问题、合成化学、化学反应动态学、分子聚集体化学、理论化学、分析化学测试原理和检测技术新方法建立、生命体系中的化学过程、能源中的基本化学问题、化学工程的发展与化学基础等。
参考文献：
[1]刘春万.研讨我国理论化学跨入新千年发展的一次盛会[J].化学进展，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.
许多业余爱好者都会认同这种做法。但是业余天文学为什么一定要是一项代价不菲又很紧张的活动？它难道不应该是轻松有趣的吗？很明显，对于一些人来说，其实这还有更多的意义。
研究星风
近年来，专业巡天望远镜的诞生大大减少了在自家后院天文台里的观测者们在某些领域做出科学贡献的机会，例如搜索小行星和彗星。但是现在，廉价、高分辨率、现成的商品摄谱仪可以填补这个空缺了。甚至在中小口径望远镜上安装摄谱仪，就可以通过揭示一颗恒星的温度、化学组成，或者通过揭示天体上原子激发和电离的物理条件，从而获得有科学意义的结果。
使用加纳利天体物理研究所的31英寸反射望远镜，Eversberg和他的团队观测了天鹅座中的三颗沃尔夫—拉叶星：WR 134、135和137。它们的光球层被高密度气体云包裹，这些气体云以非常快的速度运动和旋转。目视观测者不会发现这类恒星有什么异常，但气体云可以在恒星光谱中产生明亮的发射线。通过研究这些谱线，天文学家们可以探索被遮掩的恒星表面与其强劲星风之间的关系，同时检测这些星风的周期性和随机的凝聚性。
Eversberg表示：“我们可以说就是光谱天文学中专业人员与业余人员合作的经典范例。”他在位于波恩的德国空间局工作，却组织了这项以志愿者为主体的光谱研究。他和Anthony Moffat（蒙特利尔大学，加拿大魁北克省）一同发起了这项活动。2009年，他们有目的地组织了一批业余爱好者来到Tenerife岛，对一颗温度极高的双星WR 140进行近星点观测，这颗双星是星风碰撞双星中被研究得最充分的。他们得到了比2001年仅有专业近星点观测时多5倍的光谱数据。有了这些业余爱好者的数据，专业天文学家深化了对于该系统的质量、轨道周期和轨道倾角方面的认识。
有了这些来自世界各地的参与者，Eversberg和Moffat组建了ConVento团队（ConVento在意大利语中意为“随风”），团队成员包括致力于星风研究的业余爱好者和专业天文学家。ConVento成员主要使用他们自家的后院天文台，但是在Tenerife岛操作专业级别的望远镜却是这个活动的亮点。Eversberg说：“2009年取得的成功，帮助我们为2013年的观测活动申请到了望远镜时间。专业天文学家已经知道了我们的存在，而且也知道我们能够干什么。”
捕捉一次性事件
专业天文学家们可以使用绝大多数最先进的望远镜和设备，它们都位于世界上最好的观测台址。但他们却没有业余爱好者所拥有大量观测时间。长期的测量、巡天和监视需要几周甚至几个月的望远镜时间，而专业天文台的观测时间常常有许多人申请，很难为一支团队提供这么多时间。而一台装有制式摄谱仪的8英寸～20英寸（约合20.32厘米～50.8厘米）望远镜也能够很好地完成这些工作。即便在有光污染的城市，获得亮星光谱也是有可能的。而且，即使某个晚上在你那里乌云密布，别处的伙伴也能充当替补。
光谱观测也因此成为了一项新兴的、蓬勃发展的“公众科学”，特别是在欧洲的业余爱好者群体中。目前尽管这种观测正在发展，但参与人数仍然相对较少。Thierry Garrel说：“法国现在大约有30位认真的观测者，可能另有约100人对这个领域感兴趣。”他是法国“光谱观测者组织”（ARAS）的成员，该组织是欧洲最活跃的业余天文学组织。
但是这些专注的观测者中也很少有人完全倾心于这项工作。Eversberg说：“光谱观测显得有些枯燥乏味。你必须花费无数个夜晚来获取数据以供他人分析，而且更槽榚的是，这些数据并不是美丽的照片，而只是图表和数字。”但你的回报并不仅仅是可以在科学论文中署名。正如Eversberg指出的那样：“我们的工作不是拍摄无数张猎户星云的照片，而是见证那些一次性发生的事件。”
让我们看一看长周期食双星。在这种系统中，两颗恒星周期性地互相掩食，目前已经发现了几十个这样的双星系统，但只有几个得到了较好的研究。它们的长轨道周期使其成为业余爱好者的最佳观测对象。已知最好的一个食双星就是御夫座ε，它于2009年～2011年之间通过距离极小点，并且此时有一个暗气体尘埃云在主星前方越过。上次掩食发生在27年前，当时业余爱好者还没有摄谱仪。据英国的业余光谱学家Robin Leadbeater报告，有超过800条业余爱好者拍摄的光谱并已被纳入专业数据库，正在帮助天文学家们研究奇怪的蚀云。通过观测770纳米的钾吸收线，Leadbeater在这团蚀云使恒星变暗前几个月，以及真正的交食结束之后很久，都看到了这团蚀云。
其它长周期食双星还包括仙后座AZ和仙王座VV，其轨道周期分别是9.3年和20.3年。仙王座VV将会演化为一个变双星，它由一颗老年超巨星和一颗炽热的矮星组成，其光谱显示出了很强的氢和铁的发射线。这些谱线来自于这对恒星周围延展的气体包层，它们随时间演化的方式，与星风的模式和速度以及恒星特征参数和轨道参数有关。
由于刚刚推算出仙后座AZ将有一次交食，Cezary Galan（哥白尼大学，波兰）建议业余爱好者们在2014年全年对其展开持续监测。Galan在他的网页上写道：“连续密集的测光观测和光谱观测是很必要的。对仙后座AZ的长时间尺度变化进行监测需要大量观测者的参与，以降低天气的影响，同时保证对交食过程中最重要阶段的观测成功。”截至2013年6月初，业余爱好者提交了总共250个光谱中的2/3。Galan说：“业余观测者对这个活动的兴趣之大，远远超过了我的预期。”
与此同时，Darryl Sergison（埃克塞特大学，英国）请求业余爱好者对低质量金牛座T型星进行光谱监测，以帮助天文学家更清晰地了解年轻类日恒星的周围环境，并查明它们的各式各样的盘、生长过程和外向流结构的特征。这项研究在今年秋天将会达到，但是对其中三个目标的监测从去年年底就已经开始了。
长期项目的最佳范例是国际Be型恒星观测活动，它已经运行了超过10年。大约20%的B型星（此类恒星占肉眼可见恒星的20%）会显示出氢发射线，有时还有氦和铁的发射线，它们还会以数小时到数十年不等的时间尺度变化。天文学家们认为，这些发射线是由恒星快速旋转时抛出的气体外壳或盘造成的，它们在赤道处的离心力足以克服自身引力。但是光谱的变化却让人难以理解。因此，业余爱好者拍摄的光谱资料就至关重要了。天文学家们总共已经收集了约600颗Be型星的超过72000条光谱，其中有29000条（40%）仅仅出自于49位业余爱好者之手。这些数据被储存在Be型恒星光谱数据库中，由业余爱好者和专业天文学家共同维护，天文学家们在20多篇论文中使用了这些数据。
成为业余光谱学家
还有其它许多有趣的目标可供业余爱好者选择，从新星、超新星到小行星和彗星。这些都可以得益于现在出现的廉价、现成的商品摄谱仪。而仅仅10年前，业余爱好者还没有高分辨率光谱观测所必需的仪器，除非他们自己制作。
业余爱好者希望获得简单而强大的仪器，以进行有科学意义的研究。受此激励，法国业余爱好者Fran？ois Cochard、Olivier Thizy、Christian Buil和Yvon Rieugné专门为业余爱好者设计了一种商业级高分辨率摄谱仪，后来发展为Lhires品牌。现在，他们的Shelyak仪器公司可以提供各种价位、覆盖所有分辨率的摄谱仪。欧洲南方天文台的工程师Jesús Rodríguez、Carlos Guirao和Gerardo ávila，以及德国马普地外物理研究所的专业天文学家Vadim Burwitz是欧洲的另一个摄谱仪来源。他们的“光谱发烧友俱乐部”与德国的Baader Planetarium公司合作，向业余爱好者提供摄谱仪。
但是硬件只是故事的一部分。怎样才能知道，你是否有业余光谱学家所必备的技能呢？Eversberg说：“这种技能需要学习。”因此各种互联网交流平台是极其重要的，例如ARAS主持的网上论坛和新闻组，以及德国的Spektroskopie论坛等。在这些平台上，光谱爱好者们可以交流观测技术和设备的相关知识，策划新的观测活动，以及讨论观测结果。大多数讨论都是用英语进行的，以便更多的人可以参与。
欧洲各地的业余爱好者有着不同语言和文化，但他们把这个表面上的劣势转化成了优势。因为每个国家的团体都很小，因此国际合作是必不可少的。每项活动都包括了来自欧洲各地的参与者，甚至扩展到了全球范围。如果你想参与，请注意首先必须了解怎样运行你的望远镜和CCD相机，这是获取光谱数据所不可或缺的，因为要把摄谱仪附加在你的装备上。同时，要理解大多数分析工作将交由专业天文学家进行，因为这些工作需要特殊的训练。
