重新发明锤子的人

快速阅读: 《麻省理工学院科技评论》消息，2000年代初，施罗德将麻省理工学院研究的脉冲功率技术应用于合成纳米粒子，最初为军事目的设计，后发现其在医疗上的应用潜力。通过调整脉冲长度，可改变纳米粒子的平均粒径。施罗德用银纳米粒子药膏治愈了他的德国牧羊犬海蒂，药膏后来获得FDA批准。他还研发了能在低温下烧结纳米粒子的墨水，用于低成本电路制造。

2000年代初期，当施罗德在当时名为纳米技术公司的企业工作时，他将自己在麻省理工学院研究的脉冲功率概念应用于合成纳米粒子。脉冲功率涉及极其短暂且强烈的电流爆发，施罗德解释说：“在极短时间内释放出‘巨大的能量——难以置信的巨大能量’。”

例如，闪光灯可能需要五秒钟才能充满电，从AA电池中仅抽取五瓦的能量。但当它在不到千分之一秒内释放储存的能量时，其输出功率可达20,000瓦。该公司在众多项目中开发了一种电热枪，最初是为军事目的设计的，据施罗德说，这种枪“有非常强烈的电弧放电——火花，但电流高达10万安培”。他形容他们生产的50兆瓦原型机“有点吓人”，并称之为“从未离开过实验室的失败装置”。

但公司之前的员工发现，如果在移除枪管中的弹丸后扣动扳机，脉冲电弧放电的高温会侵蚀银制电极，产生等离子体从设备中喷射出来。当这些等离子体迅速冷却时，被侵蚀或剥离的电极与气体反应形成纳米粒子。使用惰性气体如氦气会产生银纳米粒子。使用反应性气体则会形成化合物纳米粒子，如氧化银。

放弃了电热枪项目后，施罗德和他的同事们利用他在脉冲功率方面的专长，将其应用于银或铝等材料制成的棒材上以生成这些材料的纳米粒子。然后他们发现，通过调整脉冲的长度，从一毫秒到两毫秒以上，可以改变平均粒径以适应更广泛的应用需求。施罗德现在说，这一发现“真的很令人兴奋”，但由于当时对纳米粒子的商业需求不足，实现商业化变得困难。公司濒临破产。

大约在这个时候，2001年，施罗德继承了一只生病的12岁德国牧羊犬海蒂。“她的膝盖和肘部有直径和深度均为半英寸的脓肿伤口，”施罗德回忆道，“感染严重到她无法站起来。”他开始用一种用于狗和马的药膏治疗海蒂，但几周后她没有好转。“我想，该死的，我不想让她安乐死，”施罗德记得。但他想到了公司开发的银纳米粒子。“我听说有些东西可能具有抗菌作用，”他说。于是他将纳米粒子混入药膏中，并涂抹在海蒂的伤口上。两周内，伤口愈合，海蒂能够站立并开始奔跑。如今，这种含纳米粒子的药膏已获得FDA批准，医院用它来治疗烧伤患者。“我们亲切地称她为纳米狗海蒂，”施罗德说。

如今，施罗德最著名的是他的第二项纳米粒子发明，这是在他对印刷电子学着迷时构思出来的。“我想，如果能取一个喷墨打印机墨盒，破解它，加入金属纳米粒子制成分散液，做成墨水，岂不是很酷？”他说，“你可以在纸上打印电线，制作世界上最便宜的电路。”

施罗德认为一切都有改进的空间，这激励了他所有的研究工作。问题在于，更便宜的基板，包括纸张和塑料，在将纳米粒子烧结成线所需的高温下会自燃。（熔化银需要962°C的温度，但纸张在233°C即燃烧，也就是小说中著名的华氏451度。）同样棘手的是，进行烧结的烤箱通常非常大且慢，而且需要大量能量。

(以上内容均由Ai生成)