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纳米测量纳米计

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  • 纳米钻石“温度计”测量活细胞温度更精准

    有望提供一种新的治疗癌症的方法2013年08月01日 来源: 科技日报 作者: 陈丹 科技日报讯(记者陈丹)据《自然》杂志网站8月1日(北京时间)报道,纳米钻石可用于量子计算机中处理量子信息,而哈佛大学的研究人员利用纳米钻石的量子效应,将其变为“温度计”,测量出了人类胚胎干细胞内部的温度变化,精确度是现有技术的10倍。通过加入金纳米粒子,研究人员还能够利用激光对细胞的特定部分加热甚至杀死细胞,这有望提供一种新的治疗癌症而不损害健康组织的方法,以及研究细胞行为的新手段。研究论文发表在本周的《自然》杂志上。 在这项最新研究中,研究人员使用纳米线将直径约100纳米的钻石晶体注入一个人类胚胎干细胞中,然后用绿色激光照射细胞,使氮杂质发出红色荧光。当细胞内局部温度出现变化时,红色荧光的强度会受到影响。通过测量荧光的强度,便可以计算出相应的纳米钻石的温度。由于钻石具有良好的导热性,就可以像温度计一样显示出其所处细胞内部环境的即时温度。 研究人员同时还将金纳米粒子注入细胞内,然后用激光来加热细胞的不同部位,加热点的选择和温度升高多少都可由纳米钻石“温度计”来精确控制。“现在我们有了一个可以在细胞水平上控制温度的工具,让我们能够研究生物系统对温度变化的反应。”参与该研究的哈佛大学物理学家彼得·毛瑞尔说。 他指出,基础生物学涉及到的很多生物过程,从基因表达到细胞新陈代谢,都会受到温度的强烈影响,纳米钻石“温度计”将是一个有用的工具。例如,通过控制线虫的局部温度,生物学家可以了解简单有机体的发育。“你可以加热单个细胞,研究其周围的细胞是否会减慢或者加快它们的繁殖率。”毛瑞尔说。 目前也有一些其他测量细胞温度的方法,比如利用荧光蛋白或碳纳米管,但这些测量手段在敏感性和准确度方面都有欠缺,因为其中的一些成分会和细胞内的物质发生反应。毛瑞尔说,他们的纳米钻石“温度计”的敏感度至少提高了10倍,能够检测出细微到0.05开的温度波动。而且其还有改进的余地,因为在活细胞外部,该“温度计”的敏感度已经达到0.0018开的温度波动。 总编辑圈点 这样的“温度计”应该造价不菲,好在钻石是纳米级的。而其能够检测出细微到0.05开的温度波动,让其他测量细胞温度的方法难以望其项背,我们有理由相信,这项技术不仅仅只应用于医学领域。目前晶体管已经达到极小量度,在20或30纳米级别,离原子级别已经不远。然后,最重要的事情就是要理解热量散播和设备电子结构之间的关系,只有掌握这方面的知识,才能真正操控原子级设备,而纳米钻石“温度计”或许能派上大用场。 《科技日报》(2013-08-02 一版)

  • 纳米测量标准器研制成功

    作者:曲照贵 文章来源:中国化工报 更新时间:2012-07-19  近日,天津市检验检疫局研制的纳米尺度测量标准器获得国家实用新型专利授权。该产品采用国际先进的聚焦离子束刻蚀技术,具有分辨率高、线距均匀、材料稳定、设计独特等特点,可以满足不同形状样品的比对测量需求,有效解决了纳米尺度更准确的测量问题,填补了纳米材料领域标准器国内空白,达到国际先进水平。   据介绍,该纳米标准器分辨率高,具有78纳米的标准周期线距,远小于目前公认的S1000标准器1000纳米的线距,是真正意义上的纳米级标准器,并且能够保证每个刻度周期线距的均匀性和一致性,使最小线距整数倍的距离都可以作为标准长度来比对,材料膨胀系数低、性能稳定,设计将横线、竖线、点阵和圆环形状的标准刻度融于一体,可以满足不同形状样品的比对测量需求。  随着纳米科技飞速发展,用于测量纳米尺度的高分辨率测量器具一直是人们所关注的课题,为了得到更准确的测量结果,需要有更接近于样品尺度的标准物质。

  • 【分享】针对纳米器件电学性能的测量技术

    随着纳米技术日新月异的发展,研究已深入到原子挨原子的分子级,构造具有全新特性的新结构。特别地,纳米电子领域的发展十分迅速,其潜在影响涉及非常宽的行业领域。目前的纳米电子研究的内容主要是如何开发利用碳纳米管、半导体纳米线、分子有机电子和单电子器件。不过,由于多方面的原因,这些微小器件无法采用标准的测试技术进行测试。其中一个主要原因在于这类器件的物理尺寸。某些新型“超CMOS”器件的纳米级尺寸很小,很容易受到测量过程使用的甚至很小电流的损坏。此外,传统直流测试技术也不总是能够揭示器件实际工作的情况。脉冲式电测试是一种能够减少器件总能耗的测量技术。它通过减少焦耳热效应(例如I2R和V2/R),避免对小型纳米器件可能造成的损坏。脉冲测试采用足够高的电源对待测器件(DUT)施加间隔很短的脉冲,产生高品质的可测信号,然后去掉信号源。通过脉冲测试,工程技术人员可以获得更多的器件信息,更准确地分析和掌握器件的行为特征。例如,利用脉冲测试技术可以对纳米器件进行瞬态测试,确定其转移函数,从而分析待测材料的特征。脉冲测试测量对于具有恒温限制的器件也是必需的,例如SOI器件、FinFET和纳米器件,可以避免自热效应,防止自热效应掩盖研究人员所关心的响应特征。器件工程师还可以利用脉冲测试技术分析电荷俘获效应。在晶体管开启后电荷俘获效应会降低漏极电流。随着电荷逐渐被俘获到栅介质中,晶体管的阈值电压由于栅电容内建电压的升高而增大;从而漏极电流就降低了。脉冲测试有两种不同的类型:加电压脉冲和加电流脉冲。电压脉冲测试产生的脉冲宽度比电流脉冲测试窄得多。这一特性使得电压脉冲测试更适合于热传输实验,其中我们所关心的时间窗口只有几百纳秒。通过高精度的幅值和可编程的上升与下降时间能够控制纳米器件上的能耗大小。电压脉冲测试可用于可靠性测试中的瞬态分析、电荷俘获和交流应力测试,也可用于产生时钟信号,模拟重复控制线,例如存储器读写周期。电流脉冲测试与电压脉冲测试非常相似。其中,将指定的电流脉冲加载到DUT上,然后电子测量器件两端产生的电压。电流脉冲测试常用于测量较低的电阻,或者获取器件的I-V特征曲线,而不会使DUT产生大量的能耗,避免对纳米器件的损害或破坏。电压和电流脉冲测试都有很多优点,但是它们的缺点却不尽相同。例如,超短电压脉冲的速度特征分析属于射频(RF)的范畴,因此如果测试系统没有针对高带宽进行优化,那么测量过程中很容易产生误差。其中主要有三种误差来源:由于线缆和连接器造成的信号损耗、由于器件寄生效应造成的损耗以及接触电阻。电流脉冲测试的主要问题是上升时间较慢,可能长达几百纳秒。这主要受限于实验配置中的电感和电容。

  • 【求助】在测量纳米乳液时的问题

    使用马尔文MS2000MU仪器,湿法检验纳米乳液100微米以下粒度百分比,在背景测量时无法做出标准图,不知是什么问题,请高手指教。以下是背景图。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/08/201008182005_237275_2040398_3.gif[/img]

  • 【分享】美研发出测量纳米级材料相互作用的探针

    美国加州大学洛杉矶分校17日表示,该校纳米系统科学主任保罗·维斯领导的研究小组开发出了研究纳米级材料相互作用的工具——双扫描隧道显微和微波频率探针,可用于测量单个分子和接触基片表面的相互作用。   过去50年中,电子工业界努力遵循着摩尔定律:每两年集成电路上晶体管的尺寸将缩小大约50%。随着电子产品尺寸的不断缩小,目前已到了需要制作纳米级晶体管才能继续保持摩尔定律正确性的地步。  由于纳米级材料和大尺寸材料所展现的特性存在差异,因此人们需要开发新的技术来探索和认识纳米级材料的新特征。然而,研究人员在研发纳米级电子元器件方面遇到的障碍是,人们没有相应的能力去观察如此小尺寸材料的特性。

  • 【求助】求纳米标准的下载链接

    GJB 1713-1993 纳米激光偏振干涉仪规范 JJF 1321-1990 250~2500纳米光谱辐射亮度和照度基准操作技术规范 JJF 1322A-1990 250~2500纳米光谱辐射亮度副基准操作技术规范JJF 1322B-1990 250~2500纳米光谱辐射照度副基准操作技术规范 JJF 1335-1990 800~2000纳米光谱反射比副基准操作技术规范 GB/T 18735-2002 分析电镜(AEM/EDS)纳米薄标样通用规范 GB/T 19345-2003 非晶纳米晶软磁合金带材 GB/T 19346-2003 非晶纳米晶软磁合金交流磁性性能测试方法 HG/T 3791-2005 氯乙烯-纳米碳酸钙原位聚合悬浮法聚氯乙烯树脂 GB/T 19588-2004 纳米镍粉 GB/T 19589-2004 纳米氧化锌 GB/T 19591-2004 纳米二氧化钛 GB/T 19619-2004 纳米材料术语 GB/T 20307-2006 纳米级长度的扫描电镜测量方法通则 HG/T 3819-2006 纳米合成水滑石 HG/T 3820-2006 纳米合成水滑石 分析方法 HG/T 3821-2006 纳米氢氧化镁 SC/T 7205.1-2007 牡蛎包纳米虫病诊断规程第1部分:组织印片的细胞学诊断法 SC/T 7205.3-2007 牡蛎包纳米虫病诊断规程第3部分:透射电镜诊断法

  • 【求助】纳米激光粒度仪的激光问题

    我看到动态光散射纳米粒度测量的原理图,其中在激光发生器后加了起偏器,是否说明要求激光是线偏振的?什么类型的偏振对纳米颗粒的测量有什么影响吗?还有在光电倍增管前会有一组小孔光阑,这里小孔光阑的作用是什么?哪位高人知道的还请不吝指教。

  • 纳米材料综述

    1,概述一纳米等于十亿分之一米,相当于人的头发丝直径的八万分之一。纳米材料被誉为“21一世纪最具有前途的材料”,与信息技术和生物技术并成为21世纪社会经济发展的三大支柱之一和战略制高点。材料的结构决定材料的性质,纳米材料的特殊结构决定它具有一些特异性质,从而纳米材料具有常规材料没有的性质,从而使纳米材料得到更广泛的应用。纳米材料在化工,工程材料,信息,生物医学,军事等领域都得到了充分的应用。现在纳米技术尚在初期阶段,但于社会效益与经济效益都产生的巨大的影响,在未来纳米材料必定大显身手。纳米科技是研究结构尺度在1(0.1)~100nm范围内材料体系的运动规律,相互作用及实际应用的科学技术。其基本内涵是在纳米尺寸范围内认识和改造自然,通过直接操作原子,分子创造新的物质。纳米技术在材料学,生物学,电子学,化学,物理学,测量学,力学的若干领域得到应用。纳米技术是许多基础理论,专业工程理论与当代高新技术的结晶。以物理学,化学的微观理论为基础,以现代高精密检测仪器和先进的分析技术为手段。美国IBM首席科学家曾经说到:“正像微电子技术产生了信息革命一样,纳米技术将成为下一代信息的核心。”我国著名科学家钱学森也指出:“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科学技术发展的重点,会是一次技术革命,从而引发21世纪的一次新的产业革命。”纳米技术具有极大的战略意义,世界上许多国家都将其纳入重点发展项目。本文将从纳米材料的现状,发展趋势及应用三方面加以主要叙述。2,定义 纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级(1~100nm)的极细颗粒组成的固体材料。广义上讲,纳米材料指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。发展历史纳米材料的概念可以追溯到1959年,诺贝尔奖获得者理查德·费曼(Richard Phillips Feynman)_在一次名为“There is plenty of room at the bottom”演讲中提到的。他构想人类可以使用宏观上的机器制造比其体积小的机器,进而制造更小的机器,这样一步步缩小生产装置,逐步达到分子尺度,到最后人类可以按照自己的意愿来排列原子,制造产品。尽管当时的科学界抱以普遍的怀疑态度,但不久之后,他的理念得以证实, 1980年H·Gleiter教授在一次穿越澳大利亚的沙漠旅行时引发的构想,他不同于当时的常规想法,即具有完整空间点阵结构的实体即晶体视为主体,而将空间点阵中的空位,置换原子,间隙原子,相界,位错和晶界视为晶体材料中的缺陷。他将“缺陷”视为主体,制造出一种晶界占有极大体积比的材料。1984年,他领导的研究组用惰性气体凝聚法制备了具有具有清洁表面的黑色纳米金属粉末粒子,并以它为结构单元制成了纳米块体材料。 1987年美国国家实验室的西格尔(Siegel)等人使用气相冷凝法制备纳米陶瓷材料TiO2,并观察到纳米材料在室温和低温下具有良好的韧性。1990年7月,在美国巴尔的摩召开国际第一届纳米科技学术会议,正式把纳米材料科学作为材料科学的一个新的分支公布于世,表明了纳米材料科学已经成为一个比较独立的学科。1994年在美国波士顿召开的MRS秋季会议上正式提出了纳米材料工程。是纳米材料的新领域,是纳米材料研究的基础上通过纳米合成,纳米添加发展新型的纳米材料,并通过纳米添加对传统材料进行改性,扩大纳米材料的应用范围,开始形成了基础研究与应用研究并行的局面。纳米材料发展有三个阶段:第一阶段(1990年之前)主要是在实验室探索,用各种手段制造各种材料纳米颗粒粉体,合成块体,研究表征方法,探索纳米材料的性能。第二阶段(1990~1994年)。人们

  • 【求助】求购测量纳米薄膜的衍射仪

    我们准备搞纳米薄膜测量(单层、多层和混合层),想了解它的厚度和物质组成等,据说需要掠入射光的表面衍射,不知国内XRD经销商的产品是否成熟?以及这种技术的发展是否成熟,有何利弊?肯请各位高手给与指点,谢谢!

  • 纳米颗粒的粒径问题

    一直在做Au的纳米颗粒方面的东西,有个问题一直比较困扰。我的颗粒理论是0.8-1 nm的,粒径分布比较均匀,但是观察时有这么一个问题:如果简单分散到碳膜上(普通碳膜,非超薄),那么颗粒在1.0 -1.1nm左右,但如果分散到纳米线上,悬空观察,则是0.9 nm左右。后者应该比较可信,因为纳米线有特征晶格条纹做内标。前者应该也可以,是用金标样做过校正的。那么是不是碳膜的厚度影响了纳米颗粒的粒径测量?还是说在分散到纳米线上和分散到碳膜上,颗粒发生了一定的形变?多谢!

  • 纳米粉体测量标准

    请教无机氧化物纳米粉体比表面积测定的方法标准。其它方面如粒度,晶型,相变等有没有行业标准。

  • 什么是纳米抗体?纳米抗体的特性有哪些?

    [font=宋体][b]什么是纳米抗体?[/b][/font][font=宋体][font=宋体][url=https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody][b]纳米抗体[/b][/url]([/font][font=Calibri]nanobody, Nb[/font][font=宋体])是一种人工设计的抗体分子,又称为单域抗体([/font][font=Calibri]single-domain antibodies, sdAbs[/font][font=宋体])、[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体或[/font][font=Calibri]camelid[/font][font=宋体]抗体,是发现于羊驼、单峰驼等驼科以及鲨鱼、鳐鱼等软骨鱼中的一种天然缺失轻链的重链抗体([/font][font=Calibri]heavy-chain antibodies, HCAbs)[/font][font=宋体]。[/font][font=Calibri]1993[/font][font=宋体]年,比利时的科学家在骆驼的血清中发现了一种天然轻链缺失的重链抗体,分子量约[/font][font=Calibri]95 kDa[/font][font=宋体],其中包括两个恒定区([/font][font=Calibri]CH2[/font][font=宋体]和[/font][font=Calibri]CH3[/font][font=宋体])、一个铰链区和一个重链可变区([/font][font=Calibri]variable heavy chain domain, VHH[/font][font=宋体]),接着克隆得到只包含一个重链可变区的单域抗体,即[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体。[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体的晶体结构为[/font][font=Calibri]4 nm[/font][font=宋体]×[/font][font=Calibri]2.5 nm[/font][font=宋体]×[/font][font=Calibri]3 nm[/font][font=宋体]的椭圆形,分子量大小仅普通抗体的[/font][font=Calibri]1/10[/font][font=宋体],约[/font][font=Calibri]12-14 kDa[/font][font=宋体],是最小的完整抗原结合片段,因此又被称为纳米抗体。纳米抗体可用于肿瘤等疾病的治疗、疾病的检测、疫苗的研发等。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体特性:[/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]1.[/font][font=宋体]高耐热性和稳定性[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]将不同的纳米抗体在[/font][font=Calibri]37[/font][font=宋体]℃放置[/font][font=Calibri]1[/font][font=宋体]周,结果其抗原结合活性均在[/font][font=Calibri]80%[/font][font=宋体]以上,表明纳米抗体在室温下保存相当稳定,这使其比常规抗体更易于储藏和运输。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]比较了鼠单抗和纳米抗体在高达[/font][font=Calibri]90[/font][font=宋体]℃高温长时间处理的抗原结合活性,发现纳米抗体都保持了较高的活性仍能重新获得抗原结合能力,而所有常规抗体在[/font][font=Calibri]90[/font][font=宋体]℃处理后都丧失了活性,发生了不可逆的聚合。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]在恶劣条件,如在高热、离液剂、存在蛋白酶和极度[/font][font=Calibri]pH[/font][font=宋体]值变性的条件下(如胃液和内脏中),正常抗体会失效或分解,而纳米抗体仍具有高度的稳定性。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]2.[/font][font=宋体]高抗原结合性:[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体独特的结构决定了其高抗原结合特性:纳米抗体较长的[/font][font=Calibri]CDR3[/font][font=宋体],可形成一稳定的暴露的凸环结构(凸环中具有稳定结构的二硫键),能够深入抗原内部以更好的结合抗原从而提高了其抗原特异性和亲和力。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]而传统抗体[/font][font=Calibri]Fab[/font][font=宋体]片段及单链抗体[/font][font=Calibri]scFv[/font][font=宋体]的抗原结合表面常形成凹形拓扑结构[/font][font=Calibri], [/font][font=宋体]通常只能识别位于抗原表面的位点,因此纳米抗体[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]单域具有更加广泛的抗原结合力,甚至当靶蛋白紧密包裹隐藏了普通抗体识别的位点时[/font][font=Calibri],[/font][font=宋体]纳米抗体也可以对其进行表位识别。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]3.[/font][font=宋体]较强的组织穿透力:[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体]纳米抗体具有强而快的组织穿透能力,可以进入致密的组织如实体瘤发挥作用;并且多余未结合的纳米抗体能够很快的被清除,这相对于单克隆抗体组织穿透力差,不易被清除的不足,更有利于疾病的诊断。另外,纳米抗体能够有效的穿透血脑屏障,这样的特性为脑部给药提供了新方法,有望成为治疗老年痴呆症的新药。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]4.[/font][font=宋体]高水溶性、高表达性[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]正常抗体[/font][font=Calibri]VH[/font][font=宋体]结构域单独表达时通常形成包涵体,或者暴露的疏水域相互黏附;而纳米抗体[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]由于其[/font][font=Calibri]FR2[/font][font=宋体]中的疏水残基被亲水残基所取代,使得纳米抗体的水溶性增加,聚合性减少;而且即使以包涵体形式表达,也很容易复性,这样可以大大提高作为药物的利用率。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]因纳米抗体分子量小、结构简单,由单一的基因编码,所以它很容易在微生物中合成,能在噬菌体、酵母等微生物中大量的表达,而且其相对价格低廉、可进行大规模生产,易于普及和应用。有报道,可通过酵母反应器酿造将纳米抗体的产量提高,每公升可达[/font][font=Calibri]1[/font][font=宋体]克的产量。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体的应用优势[/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]①用于生物医药研发(基因工程药物研发、[/font][font=Calibri]ADC[/font][font=宋体]药物研发);[/font][/font][font=宋体]②用于临床体外诊断(胶体金法、酶联免疫吸附法、电化学发光法);[/font][font=宋体]③用于肿瘤研究、免疫学研究等基础研究;申请具有自主知识产权的发明专利及科研奖项;[/font][font=宋体]④拓展研究思路、发表国际知名学术刊物。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体是一种非常有前景的下一代治疗性抗体技术,受到越来越多的研究机构和制药公司的关注。为支持纳米抗体药物的早期发现,义翘神州利用噬菌体抗体库技术自主研发了纳米抗体开发平台,已成功开发了多个纳米抗体候选分子。另外,我们的高通量纳米抗体表达平台,已成功表达和生产了多种纳米抗体形式,包括单价、多价或多特异性[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体],满足客户的各种定制需求。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]更多详情可以关注:[/font][font=Calibri]https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody[/font][/font][font=Calibri] [/font]

  • 纳米医学畅想

    纳米医学畅想 纳米医学的研究内容十分广泛,最引人注目的是扫描隧道显微镜(STM)。这一非凡的仪器于80年代初研制成功,可以在纳米尺度上获取生命信息,研究者相继得到了左旋DNA、双螺旋DNA的碱基对、平行双螺旋DNA的STM图像。我国科学家利用STM成功的拍摄到表现DNA复制过程中一瞬间的照片。目前,研究已涉及到氨基酸、人工合成多肽、结构蛋白和功能蛋白等领域。 纳米使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上,人类有可能将存储了全部知识的纳米计算机安放在人脑中,或许有一天,图书馆就在我们的头脑内,每一个人都可能成为爱因斯坦、牛顿,老年性痴呆、记忆丧失等病症将会得到彻底治愈。纳米计算机可能用来读出人脑内的内容及品性,将一个脑内的信息转录到另一个脑内,这个脑可以是人脑,也可以是电脑。纳米医学也有可能改变人类自身,让人类成为能在天上飞、水中游,能进行光合作用或能在恶劣环境下生存的“超人”。将来,掌握纳米医学技术的医生,不仅能够“修理人”——治病,而且能够“改造人”——使其具有特殊功能。虽然这些设想有些离奇,但决非是毫无科学根据的幻想。即将进入临床应用的有:利用纳米传感器获取各种生化信息和电化学信息。已经取得重大成果的还有DNA纳米技术,主要应用于分子的组装。 已经在医药领域得到成功的应用。人们已经能够直接利用原子、分子制备出包含几十个到几百万个原子的单个粒径为1-100纳米的微粒。最引人注目的是作为药物载体,或制作人体生物医学材料,如人工肾脏、人工关节等。在纳米铁微粒表面覆一层聚合物后,可以固定蛋白质或酶,以控制生物反应。由于纳米微粒比血红细胞还小许多,可以在血液中自由运行,因而可以在疾病的诊断和治疗中发挥独特作用。 当把二氧化肽做到粒径为几十纳米时,在它的表面会产生一种叫自由基的离子,能破坏细菌细胞中的蛋白质,从而把细菌杀死。例如用二氧化肽处理过的毛巾,只要有可见光照射,上面的细菌就会被纳米二氧化肽释放出的自由基离子杀死,具有抗菌除臭功能。 将药物粉末或溶液包埋在直径为纳米级的微粒中,将会大大提高疗效、减少副作用。纳米粒可跨越血脑屏障,实现脑位靶向。另外,纳米粒脉管给药,可降低肝内蓄积,从而有利于导向治疗。纳米粒中加入磁性物质,通过外加磁场对其导向定位,对于浅表部位病灶治疗具有一定的可行性。在影像学诊断中,纳米氧化铁在病灶与正常组织的磁共振图像上,会有较大的对比度。 纳米粒用作药物载体具有下述显著优点:(1)可到达网状内皮系统分布集中的肝、脾、肺、骨髓、淋巴等靶部位;(2)具有不同的释药速度。(3)提高口服吸收药物的生物利用度。(4)提高药物在胃肠道中的稳定性。(5)有利于透皮吸收及细胞内药效发挥。如:载有抗肿瘤药物阿霉素的纳米粒,可使药效比阿霉素水针剂增加10倍。目前已在临床应用的有免疫纳米粒、磁性纳米粒、磷脂纳米粒以及光敏纳米粒等。 医用纳米机械或纳米微型机器人可潜入人体的血管和器官,进行检查和治疗,使原来需要进行大型切开的手术成为微型切开或非手术方式,并使手术局部化。纳米医用机器甚至可以进入毛细血管以及器官的细胞内,进行治疗和处理。这类机器可以将对人体的伤害减小到最低程度。含有纳米计算机的、可人机对话的、有自身复杂能力的纳米机器人一旦制成,能在一秒钟内完成数十亿个操作动作。如果数量足够多,就可以在几秒或几分钟内完成现今需几天或几个月甚至几年、几十年才能完成的工作。 和细胞一样,作业中坏了的微型机械可以随时被更换或修理。微型机械发展的顶峰,或许是可以自己增殖繁衍的纳米机器人。别以为以上设想不可思议。纳米科学家们相信这种愿望能够实现。 不难想象,倘若人类能直接利用原子、分子进行生产活动,这将是一个“质”的飞跃,将改变人类的生产方式和空前地提高生产能力,并有可能从根本上解决人类面临的诸多困难和危机,开创医学新纪元。

  • 纳米生物技术简介

    纳米生物技术简介 纳米(nanometer,nm)是一种长度单位,一纳米等于10亿分之一米、千分之一微米。从具体的物质说来,人们往往用"细如发丝"来形容纤细的东西,其实人的头发一般直径为20-50微米,并不细。单个细菌用肉眼看不出来,用显微镜测出直径为5微米,也不算细。极而言之,1纳米大体上相当于4个原子的直径。DNA链的直径就是一纳米左右。由于纳米材料表现出许多不同于传统材料的特殊性能,所以纳米科技被视为21世纪关键的高新技术之一。纳米技术包含下列四个主要方面:第一方面是纳米材料,第二方面是纳米动力学,第三方面是纳米电子学,第四方面是纳米生物学和纳米药物学。在纳米生物学和纳米药物学方面,如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子,在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验,磷脂和脂肪酸双层平面生物膜,DNA的精细结构等。有了纳米技术,还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物,即使是微米粒子的细粉,也大约有半数不溶于水;但如粒子为纳米尺度(即超微粒子),则可溶于水。当前纳米生物学和纳米药物学研究领域主要集中在以下几个方向:纳米生物材料、纳米生物器件研究和纳米生物技术在临床诊疗中的应用。

  • 纳米技术及应用

    信息产业科技、生物科技和纳米技术是现在世界上前沿科学领域的三大主要方向。 纳米是一个长度计量单位,它是一米的十亿分之一。纳米材料就是在纳米量级范围内调控物质结构研制而成的新材料。纳米技术就是 指在纳米尺度范围内,通过操纵原子、分子、原子团和分子团,使 其重新排列组合成新物质的技术。其最终目标是直接以原子、分子的变化,使物质在纳米尺度上表现出新颖的物理、化学和生物学特性,制造出具有特定功能的产品。因为纳米材料的粒度非常微小,一般的显微镜是不能观察到的,所以纳米技术是在扫描隧道显微镜发明之后,才出现以0.1至100纳米尺度为研究对象的前沿科学。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式,实现生产方式的飞跃, 是新工业革命的核心。纳米技术也是信息和生命科学技术能够进一步发展的共同基础,将对人类产生深远的影响,甚至改变人们的思维方式和生活方式。有人曾经预言说,七十年代搞微米技术的国 家,现在已成为发达国家;现在从事纳米技术研究的国家,将是二 十一世纪的先进国家。 纳米材料粒度非常微小,具有良好的表面效应,一克纳米材料的表 面积达到几百平方米,因此用纳米材料制成的产品,其强度、柔韧 度、延展性都十分优越,就象一种有成千上万对脚的毛毛虫,当它 吸附在光滑的玻璃面上时,由于接触面积大,12级台风也吹不掉 它。因此,在化纤中加入少量的金属纳米颗粒,就可摆脱磨擦引起的静电现象;在食品中采用纳米技术,可提高肠胃的吸收功能;在 涂料中运用纳米技术,可使外墙涂料的耐洗刷性从一千多次提高到一万多次,老化时间延长两倍多;许多化妆品因为加入纳米微粒, 而具备防紫外线功能;利用纳米技术可生产出色彩鲜艳、抗折性极 高的彩色轮胎;利用纳米粉末,可使废水变清。另外,纳米在医药 保健、计算机、化学和航天等领域都会引起新的、技术性革命。 作为纳米技术重要方面的碳纳米管,是1991年被人类发现的。它是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管,管的直径一般为几个纳米到几十纳米,管壁厚度仅几个纳米,象铁丝网卷成的空心圆柱状的“笼形 管”。5万个“笼形管”排列起来,才有人的一根头发丝那么宽,长度和直径比非常高的纤维小。作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员,碳纳米管的韧性很高,导电性极强,场发射性能优良,兼具 金属性和半导体性。其强度比钢高100倍,比重只有钢的1/6,称之 为未来的超级纤维,成为国际研究的热点。碳纳米管的用途十分诱 人。它可制成极好的微细探针和导线、加强材料及储氢材料。它使壁挂电视成为可能,并在将来可替代硅芯片。纳米芯片体积更小、 容量更大、重量更轻,将在纳米电子学中扮演极重要角色,并引发计算机行业的革命。不久前我国研制出的碳纳米管显示器样本,不但体积小,重量轻,而且显示质量好,从-45℃~80℃皆能正常工 作,而耗电只有现在的显示器的1%。 另外,作为纳米技术的应用之一,在我国西安已研制出的“纳米服 装”,不仅能阻隔95%以上的紫外线,还能阻隔同量的电磁波,且无毒、无刺激,不受洗涤、着色、磨损的影响,能有效地保护人体皮 肤不受辐射的影响。还有小鸭集团研制出的纳米洗衣机,就是利用 纳米抗菌材料研制出的自我清洁的洗衣机。它能够有效地抑制细菌 滋生,无论使用多长时间,都能够保持“净水洗涤”的状态。 目前,纳米技术在电线电缆中的应用已在开始。有人曾设想,能否运用纳米技术来提高绝缘材料的性能,从而提高电缆的绝缘、耐热 和抗老化等性能,减少电缆的外径,减轻电缆的重量。另外能否利 用碳纳米管的韧性高、导电性强的特点,制成超细电磁线,使微型 电机的体积象米粒那样大,甚至更小。 现在“纳米热”已遍及全球,从大西洋到太平洋,从日本到欧洲,各国都把它作为重要的未来发展战略。美国总统克林顿曾经发表过 一篇关于前沿科学技术的前瞻性的讲话,提出了美国今后要大力发 展纳米技术。美国已于2000年10月1日启动“国家纳米计划”,投资1997年的1.16亿美元增加到4.97亿美元。目前全球纳米技术的年 产值已达到500亿美元,预计到2010年,市场容量将达到14400亿美 元。我国已建立了10多条纳米材料和技术的生产线,以此为基础的企业已达100多家。预计在今后二、三十年内,它将远远超过计算机工业,并成为未来信息时代的核心。纳米技术导致的微形化趋势从根本上改变人类的处境,从而引起二十一世纪的又一次产业革命。

  • 纳米级尺寸电子束斑测量

    纳米级尺寸电子束斑测量

    [b]1. [font=黑体]电子束尺寸测量的意义[/font][/b][font=宋体]通常电子束光刻([/font]EBL[font=宋体],[/font]Electron BeamLithography[font=宋体])的曝光工艺,需要根据电子束的辐照密度确定曝光时间,准确测量聚焦电子束的尺寸才能得到准确的电子束辐计量。[/font][font=宋体]电子束斑测量可作为扫描电子显微镜([/font]SEM[font=宋体],[/font]Scanning ElectronMicroscope[font=宋体])、透射电子显微镜([/font]TEM[font=宋体],[/font]Transmission Electron Microscope[font=宋体])电子光学参数调校依据,可作为[/font]EBL[font=宋体]关键工艺参数。[/font][img=,364,266]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/12/202312271753391454_3326_5849699_3.gif!w364x266.jpg[/img][font=黑体]电子束光刻[/font][b]2. [font=黑体]电子束尺寸测量的方法[/font][/b][font=宋体]([/font]1[font=宋体])成像法[/font][font=宋体]使用电子轰击荧光屏,通过观察荧光屏判断电子束尺寸,考虑到光学传递误差,通常可观察最小电子束斑约[/font]10um[font=宋体]。[/font][img=,126,191]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/12/202312271753446949_597_5849699_3.png!w157x239.jpg[/img][font=宋体]([/font]2[font=宋体])扫描法[/font][font=宋体]利用法拉第杯来测量电子束电流,挡板水平运动遮挡电子束流,同时监测法拉第杯中电流变化,根据电流的微分曲线可以直接定量测量电子束的宽度,对于系统的分辨率具有较高要求。[/font][img=,554,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.jpg[/img][b]3. [font=黑体]阿米精控测量方案[/font][/b][font=宋体]阿米精控科技(山东)有限公司专注于纳米运动控制及超精密机电系统领域的创新设计及产品研发,是一家集研发设计、制造、销售于一体,拥有全自主知识产权的微纳测控及超精密自动化“系统级硬科技”公司。[/font]AttoMotion[font=宋体]纳米运动平台基于微纳柔性机构和压电执行器实现超高分辨力纳米运动,内置光栅[/font]/[font=宋体]电容微位移传感器,通过高性能纳米伺服系统实现闭环控制,具有亚纳米级运动分辨率、纳米级运动精度和高速、高动态轨迹扫描功能。[/font][img=,137,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image007.jpg[/img][img=,185,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image009.jpg[/img][img=,133,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image011.jpg[/img][font=宋体]技术特点:超高定位精度、多轴高动态协同联动、高刚度高负载、紧凑型结构设计、轴间运动学解耦设计、多运动模式(定位[/font]/[font=宋体]扫描)、可实现正置倒置的灵活应用、真空兼容性温度使用范围广、运动行程[/font]50~200[font='Cambria Math',serif]μ[/font]m[font=宋体]。[/font][font=宋体]应用领域:扫描电子显微镜、同步辐射光源、纳米操作、光纤定位和对准。[/font][b]3.1 [font=黑体]测量装置搭建[/font][/b][font=宋体]([/font]1[font=宋体])选用[/font]SEM[font=宋体],测试过程中拔掉偏转线圈控制线或者采用点扫模式,使得电子束位置固定。[/font][img=KYKY-EM8100场发射扫描电子显微镜,383,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image013.jpg[/img] [table][tr][td=2,1] [align=center][font=宋体]扫描电镜([/font]SEM[font=宋体])详细参数[/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][font=宋体]分辨率[/font][/align] [/td][td] [align=center]3.0nm@1KV[font=宋体]([/font]SE[font=宋体])[/font][/align] [align=center]2.5nm@30KV[font=宋体]([/font]BSE[font=宋体])[/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][font=宋体]放大倍率[/font][/align] [/td][td] [align=center]6[font=宋体]倍[/font]-1000000[font=宋体]倍[/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][font=宋体]电子枪[/font][/align] [/td][td] [align=center][font=宋体]肖特基场发射电子枪[/font][/align] [/td][/tr][tr][td] [align=center][font=宋体]加速电压[/font][/align] [/td][td] [align=center]0[font=宋体]~[/font]30kV[/align] [/td][/tr][/table][font=宋体]([/font]2[font=宋体])三轴并联压电扫描平台[/font][img=,202,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image015.jpg[/img][img=,258,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image017.png[/img] [img=,230,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image019.png[/img][img=,401,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image021.jpg[/img][font=宋体]([/font]3[font=宋体])弱电流放大器[/font][img=,554,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image023.png[/img][font=黑体]可变增益弱电流放大器[/font][img=,481,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image025.png[/img][font=宋体]([/font]4[font=宋体])位移台安装[/font][font=宋体]位移台与转台绝缘,与大地相接,法拉第杯与转台相连,接弱电流前放。[/font][img=,554,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image027.jpg[/img][font=宋体]([/font]5[font=宋体])控制采集系统[/font][font=宋体]采用高动态数字微纳运动伺服器,电流和位置信息同步采集,采样率为[/font]10K/S[font=宋体],采集时间[/font]10s[font=宋体],纳米扫描台运动一个往复周期。[/font][img=,303,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image029.jpg[/img] [img=,177,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image031.jpg[/img][font=宋体]([/font]6[font=宋体])数据采集[/font][img=,512,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image033.jpg[/img][font=宋体]([/font]7[font=宋体])测试效果[/font][font=宋体]上方横线为硅片挡板边缘,中部方框为二次电子探测器信号。变亮时,电子被硅片挡住,增加了散射电子信号;变暗时,电子束落入法拉第杯,散射电子减小。[/font][img=,554,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image034.gif[/img][b]3.2 [font=黑体]测量结果[/font][/b][font=宋体]平台拥有极高的运动精度,往复运动电流和位置曲线完美重合。利用电流和位移的微分曲线,进行高斯拟合可以直接得到电子束的测量宽度。如图所示:加速电压[/font]5kV[font=宋体],聚光镜值[/font]850[font=宋体],束斑半高宽[/font]32.4nm[img=,348,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image036.jpg[/img][img=,344,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image038.jpg[/img][font=宋体]此外,由于单次采集时间小于[/font]5[font=宋体]秒,还可以监控电子束的稳定性。如下图所示,来回测量过程中电子束发生漂移情况。[/font][img=,359,]file:///C:/Users/AMI/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image040.jpg[/img]

  • 纳米科学的介绍

    [font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]纳米科学是[/font]80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域,1990年在美国巴尔的摩召开的第一届国际纳米科学技术会议,并正式创办的《纳米技术》杂志,标志着纳米科学的诞生。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]纳米科学是指研究在[/font]0.1nm~100nm尺寸范围内物质具有的物理、化学性质和功能的科学,它包括纳米生物学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料学和纳米机械学等新兴学科。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]而纳米科技是指一种用单个原子,分子制造物质的科学技术,它以纳米科学为基础,进行制造新材料、新器件,研究新工艺的方法。在这里纳米不仅是一个空间尺度概念,而且表示了一种新的思考方式,即生产过程越来越精细。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]人类通过在原子、分子和超分子水平上控制了纳米结构来发现纳米材料的奇异特性,以及学会有效地利用这些特性,使得人类能够按照自己的意志,在纳米尺度上直接操纵单个原子、分子的排布制造出具有特定功能的产品,最终能够仿照自然界生态中非常复杂的过程,这也是纳米科技的最终目的,换句话说,我们是为了更好地理解这个世界而研究纳米物质的。[/size][/font]

  • 全国纳米标委会低维纳米结构与性能工作组秘书长梁铮博士参加ChinaNANO 2017国际会议

    全国纳米标委会低维纳米结构与性能工作组秘书长梁铮博士参加ChinaNANO 2017国际会议

    8月29日,中国国际纳米科学技术会议(ChinaNANO 2017)在北京召开,中国科学院院长白春礼院士为大会主席并代表会议组委会致开幕欢迎词。泰州石墨烯研究检测平台执行主任、全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组(下简称“全国低维工作组”)、中国国际石墨烯资源产业联盟国际标准工作委员会(下简称“中烯盟国际标委会”)秘书长梁铮博士参加了ChinaNANO 2017标准及计量分会的专家交流和讨论。国际标准化组织纳米技术标委会(下简称“国际纳米标委会”)ISO/TC229主席Koltsov博士受邀作“全球纳米材料产业标准化进展”、韩国标准科学研究所纳米安全计量中心Nam Woong Song院长受邀作“纳米安全评价标准化进展”的主旨发言,中国食品药品检定研究院徐丽明主任等其他专家分别就纳米材料安全、检测、计量以及标准物质研制作专题报告。Koltsov主席介绍了全球纳米产业的近况及前景,对国际纳米标委会的标准化工作作了说明和总结,并指出国际纳米标委会将对全球整个纳米产业提供标准化支持,推动其健康有序发展。梁铮博士向Koltsov主席汇报了我国低维纳米技术领域标准化的最新进展。8月21日,在国家纳米科学中心、全国纳米技术标准化技术委员会的大力支持和指导下,全国低维工作组在江苏泰州正式成立,编号为SAC/TC279/WG9,南京大学长江学者、国家杰出青年基金获得者王欣然教授任组长,秘书处设在泰州石墨烯研究检测平台,该工作组将全面负责组织协调全国低维纳米技术领域标准化工作。当天,中烯盟国际标委会亦同时举行揭牌仪式并召开了第一次全体工作会议。梁铮博士向Koltsov主席进一步提到,以石墨烯为代表的低维纳米材料和相关纳米技术领域目前在中国已逐步从实验室研究阶段进入到产业化阶段,具有广泛和迫切的标准化需求,需要在前期国际国内纳米技术标准化工作的基础上,充分考虑石墨烯等低维纳米材料的特殊结构与性能,研究开发准确、有效、稳定的标准方法。Koltsov主席表示,国际纳米标委会将积极探讨与中国国家标准、联盟标准等各级标准化工作组织的合作机制,推动我国低维纳米技术领域各级标准的制定,为中国乃至国际纳米材料产业的健康发展提供有力支撑。测量方法的标准化、标准物质研制和计量技术的发展是确保纳米科学研究及产业化过程中各种技术指标一致性、准确性、可靠性的重要手段。此次ChinaNANO 2017标准及计量分会专门讨论了国际国内纳米技术标准化最新工作进展、发展路线图、研究热点,纳米测量不确定度评价、标准物质研制、纳米计量等领域所面临的技术挑战等,对我国石墨烯等新兴低维纳米材料的标准化具有重要的指导意义。[align=center][img=,450,337]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708311359_01_2047_3.jpg[/img][/align][align=center]全国低维工作组秘书长梁铮博士参加ChinaNano2017国际会议[/align][align=center][img=,450,337]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708311400_01_2047_3.jpg[/img][/align][align=center]全国低维工作组秘书长梁铮博士认真听取报告[/align][align=center][img=,450,337]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708311400_02_2047_3.jpg[/img][/align][align=center]全国低维工作组秘书长梁铮博士与国际标准化组织纳米技术标委会ISO/TC229主席Koltsov博士亲切交谈[/align]

  • 纳米金聚集

    合成的纳米金,加盐后变色,吸光度从520nm移到530nm,但是650处没有纳米金聚集的特征峰,而且530的吸收强度也比520高,随着盐浓度的增大,吸收强度也逐渐增大,这是什么原因[img=,690,516]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/03/202103151544222048_6532_4004971_3.png[/img]

  • 纳米气敏传感器研究进展

    转载一篇文章[url=http://www.instrument.com.cn/download/search.asp?sel=admin_name&keywords=quanbaogang]欢迎到我的资料库下载[/url][color=blue][b]纳米气敏传感器研究进展[/b][/color]1引言纳米技术是研究尺寸在01~100nm的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术[1]。纳米技术的发展,不仅为传感器提供了优良的敏感材料,例如纳米粒子、纳米管、纳米线、纳米薄膜等,而且为传感器制作提供了许多新型的方法,例如纳米技术中的关键技术STM,研究对象向纳米尺度过渡的MEMS技术等。与传统的传感器相比,纳米传感器尺寸减小、精度提高等性能大大改善,更重要的是利用纳米技术制作传感器,是站在原子尺度上,从而极大地丰富了传感器的理论,推动了传感器的制作水平,拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器现已在生物、化学、机械、航空、军事等方面获得广泛的发展。湖南长沙索普测控技术有限公司研制成功电阻应变式纳米压力传感器,这种电阻应变式纳米膜压力传感器,测量精度和灵敏度高、体积小、重量轻、安装维护方便,是一种稳定和可靠的测量压力参数的科技创新产品。利用一些纳米材料的巨磁阻效应,科学家们已经研制出了各种纳米磁敏传感器[2]。在生物传感器中,用纳米颗粒、多孔纳米结构和纳米器件都获得了令人满意的应用[3]。在光纤传感器基础上发展起来的纳米光纤生物传感器,不但具有光纤传感器的优点,而且由于这种传感器的尺寸只取决于探针的大小,大大减小了测微传感器的体积,响应时间大大缩短,满足了单细胞内测量要求实现的微创实时动态测量[4]。 2纳米气敏传感器的研究现状随着工业生产和环境检测的迫切需要,纳米气敏传感器已获得长足的进展。用零维的金属氧化物半导体纳米颗粒、碳纳米管及二维纳米薄膜等都可以作为敏感材料构成气敏传感器。这是因为纳米气敏传感器具有常规传感器不可替代的优点:一是纳米固体材料具有庞大的界面,提供了大量气体通道,从而大大提高了灵敏度;二是工作温度大大降低;三是大大缩小了传感器的尺寸[5]。2.1基于金属氧化物半导体纳米颗粒的纳米气敏传感器 在气敏传感器的研究中,主要方向之一是在气体环境中依靠敏感材料(例如金属氧化物半导体气敏材料以SnO2,ZnO,TiO2,Fe2O3为代表)的电导发生变化来制作气敏传感器。目前已实用化的气敏传感器由纳米SnO2膜制成,用作可燃性气体泄漏报警器和湿度传感器。在这些纳米敏感材料中加入贵重金属纳米颗粒(例如Pt和Pd),大大增强了选择性,提高了灵敏度,降低了工作温度。其性能的具体改善程度与加入贵重金属纳米颗粒的晶粒尺寸、化学状态及分布有关。北京大学王远等人[6]制成一种TiO2/PtOPt双层纳米膜作为敏感材料探测氢气的气敏传感器。其敏感材料的制备方法是先在玻璃衬底上覆盖上一层由Pt纳米颗粒构成的表面氧化的多孔连续膜,其中Pt的纳米颗粒直径大约13 nm,膜厚大约100 nm,然后在PtOPt膜上覆盖TiO2膜,其中TiO2纳米颗粒的直径尺寸从34 nm到54 nm,平均直径41 nm。传感器的工作温度在180~200 ℃,PtOPt多孔膜作为催化剂使TiO2纳米膜对氢气产生部分还原作用,从而使传感器在空气中,甚至在CO、NH3、CH4等还原性气体存在的情况下,对氢气都表现出很高的灵敏度和选择性,比较以前的钛基探测氢气的传感器有显著的提高。Raül Dìaz等人[7]用非电镀金属沉积法沉积Pt在SnO2纳米颗粒的表面,结果证明这种方法对改善气敏传感器催化剂的性能有很大帮助。Pt和Pd作为两种主要的贵重金属添加物,它们与衬底有不同的相互作用,Pd倾向于嵌入纳米SnO2晶粒中,而Pt倾向于形成大的金属颗粒团簇。与传统方法相比,用非电镀沉积法形成的催化剂的不同化学状态,为研究催化剂对气体探测机制的影响提供了一种新的方法。2.2用单壁碳纳米管制作气敏传感器碳纳米管具有一定的吸附特性,由于吸附的气体分子与碳纳米管发生相互作用,改变其费米能级引起其宏观电阻发生较大改变,通过检测其电阻变化来检测气体成分,因此单壁碳纳米管可用作气敏传感器。J.kong等人[8]用化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积法在分散有催化剂的SiO2/Si基片上可制得单个的单壁碳纳米管,如图1(a)所示,两种金属被用来连接一SSWNT时,形成金属/SSWNT/金属结构,呈现出p型晶体管的性质。气体探测试验是把SSWNT样品放在一个带着电引线的密封的500 mL的玻璃瓶中,通入在空气或者氩气中稀释的NO2((2~200)×10-6)或者NH3(01%~1%),流速700 mL/min。检测SSWNT的电阻变化,得到的I/V关系曲线如图1(b)和(c)所示,在NH3气氛中其电导可减小两个数量级,而在NO2气氛中电导可增加3个数量级。其工作机理是半导体单壁碳纳米管在置于NH3气氛中时,使价带偏离费米能级,结果使空穴损耗导致其电导变小;而在NO2气氛中时,使价带向费米能级靠近,结果使空穴载流子增加从而使其电导增加。由于金属/SSWNT/金属结构类似于空穴作为主要载流子的场效应管,所以在源极和漏极之间的电压一定时,电流随着栅极电压增大而减小(如图2所示)。图2中,b曲线是未通入任何气体的栅电压电流关系曲线,曲线a和c的栅电压电流关系曲线分别是NH3和NO2气氛中测得的。未通入任何气体时,在栅电压为0 V时,电流是15 μA,若通入有NH3的气氛中时,电流则几乎变为0 A。那么,如果测NH3气,我们就将初始栅电压设置在0 V,则由上图可知样品的电导将减小两个数量级。若测NO2气体,先将栅电压设置在+4 V,未通入NO2气体前则电流几乎为零,NO2通入后,电流大大增加,则其电导增加了3个数量级。这样可以使传感器在复杂的气体环境中具有选择性。

  • 苏州纳米所硅纳米线场效应管生物传感器研究取得新进展

    生物传感器能够将各种生化反应转换成可测量的电学、光学等信号,属于典型的多学科交叉领域。在生物传感器研究中,器件设计与传感策略一直成为该领域的研究热点,开发具有高灵敏度、时效性兼具可制造性的生物传感器具有重要的科学价值和应用前景。 中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所生物医学部程国胜研究员课题组采用CMOS兼容“自上而下”加工工艺,以SOI(silicon-on-insulator)硅片为衬底,加工出尺寸可控的一维Si纳米线场效应管。在生物传感器研发过程中,纳米材料表面的功能化修饰是其中一项重要环节,该团队在前期工作中已探索了半导体纳米材料的表面修饰基本方法(Langmuir 26, 4514–4522, 2010;Langmuir 27, 13220–13225, 2011)。在此基础上,通过共价结合方法选择性地在Si纳米线表面修饰急性心肌梗死标志物——心肌肌钙蛋白I(cTnI)的单克隆抗体,制备了面向心肌梗死诊断的生物传感器。测试结果表明,生物传感器对cTnI的响应时间小于2 min,其动态线性响应范围92 pg/mL~46 ng/mL,相关工作发表于Biosensors and Bioelectronics(34, 267-272, 2012)。 进一步通过分析器件电流响应中的低频噪声谱,发现当器件工作于反型区时,相较于空气中的响应,液相环境下噪声谱幅度的倒数受栅极电压的调控作用更加明显。基于此,研究人员以血清体系为研究对象,对比了传统电流响应与噪声谱分析方法,在电流响应无法区分待测cTnI蛋白的情况下,噪声谱分析能够实现2个数量级的信号差别。 部分结果发表于Applied Physics Letters(101, 093704, 2012),为实现新型、高灵敏度生物传感器的设计提供了思路。 上述研究工作得到了中科院“百人计划”项目、国家自然科学基金、国家重大科学研究计划(973项目)经费支持,同时得到了苏州纳米所纳米加工平台及分析测试平台的技术支持。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201209/W020120911317688421684.jpg图1 器件阵列形貌(A),Si纳米线扫描电镜图片(B)以及典型的cTnI传感结果(C)。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201209/W020120911317688424476.jpg图2 噪声幅度倒数与栅极电压之间的关联(A),电流模式下(B)及噪声谱分析方法下的cTnI响应(C)。

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