即使大多数消费者不知道它们的存在，微小的纳米颗粒在现代生活中也起着巨大的作用。它们提供防晒乳液中的基本成分，防止袜子中的脚气真菌，并与绷带上的微生物作战。它们增强了流行糖果的颜色，并使甜甜圈上的糖粉保持粉末状。它们甚至被用于针对癌症治疗中特定类型细胞的高级药物。

　　然而，当化学家分析样品时，测量这些颗粒的大小和数量是一项挑战，它们通常比一张纸的厚度小100,000倍。技术提供了许多评估纳米颗粒的选择，但专家们尚未就哪种技术最好达成共识。

　　在美国国家标准技术研究院(NIST)和合作机构的最新论文中，研究人员得出结论，对于大多数应用而言，测量纳米粒子的尺寸范围(而不仅仅是平均粒径)是最佳选择。

　　NIST的主要作者Elijah Petersen说：“这似乎是一个简单的选择。”该论文今天发表在《环境科学：纳米》上。“但这可能会对您的评估结果产生重大影响。”

　　与许多测量问题一样，精度是关键。暴露于一定量的某些纳米颗粒可能会产生不利影响。药物研究人员通常需要精确性以最大化药物的功效。例如，环境科学家需要知道多少金，银或钛的纳米颗粒可能会对土壤或水中的生物造成危害。

　　由于测量结果不一致导致使用的纳米颗粒数量超出产品所需的数量，这也可能会浪费制造商的钱。

　　尽管它们听起来可能是超现代的，但纳米颗粒既不是新的，也不是仅基于高科技制造工艺。纳米粒子实际上只是在至少一个尺寸上测量不到100纳米的亚显微粒子。可以将数十万个放置在图钉的头部上。它们使研究人员感到兴奋，因为许多材料在纳米尺度上的行为不同于在更大尺度上的行为，并且纳米粒子可以制成许多有用的东西。

　　从古代美索不达米亚时代开始，人们就开始使用纳米颗粒，当时陶瓷艺术家使用极少量的金属来装饰花瓶和其他容器。在第四世纪的罗马，玻璃工匠将金属研磨成微小的颗粒，以在不同的照明条件下改变其商品的颜色。这些技术曾被遗忘了一段时间，但在1600年代被足智多谋的制造商重新发现以进行玻璃制造。然后，在1850年代，科学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)广泛研究了使用各种洗涤混合物来改变金颗粒性能的方法。

　　由于光学技术的革新，现代纳米粒子研究在20世纪中叶迅速发展。能够看到单个粒子并研究其行为，扩大了实验的可能性。然而，最大的进步来自1990年代实验性纳米技术的兴起。突然，金和许多其他物质的单个颗粒的行为可以被密切检查和操纵。关于少量物质反射光，吸收光或改变行为的方式的发现很多，导致将纳米颗粒掺入更多的产品中。

　　自那以后，人们开始就它们的测量进行辩论。在评估细胞或生物对纳米颗粒的反应时，一些研究人员更喜欢测量颗粒数浓度(科学家有时将其称为PNC)。许多人发现PNC具有挑战性，因为在确定最终测量值时必须采用额外的公式。其他人则喜欢测量质量或表面积浓度。

　　PNC通常用于表征化学中的金属。但是，与溶解的有机或无机物质相比，纳米颗粒的情况本质上要复杂得多，因为与溶解的化学物质不同，纳米颗粒的尺寸可能多种多样，有时在添加到测试材料中时会粘在一起。

　　彼得森说：“如果有溶解的化学物质，按照定义，它总是会具有相同的分子式。” “但是，纳米粒子不仅具有一定数量的原子。有的将是9纳米，有的将是11纳米，有的可能是18纳米，有的可能是3纳米。”

　　问题在于这些微粒中的每一个都可能发挥重要作用。尽管对于某些工业应用而言，对粒子数量的简单估算非常理想，但治疗性应用则需要更可靠的测量。例如，在癌症疗法中，每个粒子，无论大小，都可能在输送所需的解毒剂。就像任何其他种类的剂量一样，纳米颗粒的剂量必须准确，以确保安全和有效。

　　彼得森说，在大多数情况下，使用粒径范围来计算PNC通常是最有用的。尺寸分布不使用均值或平均值，而是记录颗粒尺寸的完整分布，以便可以使用公式有效地发现样品中有多少个颗粒。

　　但是，无论使用哪种方法，研究人员都需要在论文中注明该方法，以便与其他研究进行比较。他说：“不要以为不同的方法会给您相同的结果。”

　　彼得森补充说，他和他的同事对纳米颗粒上的涂层会影响测量多少感到惊讶。他指出，某些涂层可能带有正电荷，从而导致结块。

　　彼得森与瑞士联邦实验室的研究人员以及3M的科学家合作，他们之前曾进行过许多用于工业环境的纳米颗粒测量。与欧洲其他大部分国家一样，瑞士的研究人员也热衷于学习更多有关测量纳米颗粒的信息，因为在许多监管情况下都需要使用PNC。在许多应用中，关于哪种技术最好或更可能产生最精确结果的信息还很少。

　　彼得森说：“直到现在，我们甚至还不知道我们是否可以在实验室之间找到有关粒子数量浓度的协议。” “它们很复杂。但是现在我们开始看到可以做到的。”