碳纳米

据美国物理学家组织网2月2日(北京时间)报道，来自IBM、苏黎世理工学院和美国普渡大学的工程师近日表示，他们构建出了首个10纳米以下的碳纳米管(CNT)晶体管，而这种尺寸正是未来十年计算技术所需的。这种微型晶体管能有效控制电流，在极低的工作电压下，仍能保持出众的电流密度，甚至可超过同尺寸性能最好的硅晶体管的表现。相关研究报告发表在最新一期的《纳米快报》杂志上。 　　很多科研小组都致力研发小尺寸的晶体管，以切合未来计算技术对于更小、更密集的集成电路的需要。但现有的硅基晶体管一旦尺寸缩小，就会失去有效控制电流的能力，即产生所谓的“短沟道效应”。 　　在新研究中，科研人员舍弃硅改用单壁碳纳米管进行实验。碳纳米管具有出色的电气性能和仅为直径1纳米至2纳米的超薄“身躯”，这使其在极短的通道长度内也能保持对电流的闸门控制，避免“短沟道效应”的生成。而IBM团队研制的10纳米以下碳纳米管晶体管首次证明了这些优势。 　　科学家表示，理论曾预测超薄的碳纳米管将失去对于电流的闸门控制，或减少输出时的漏极电流饱和，而这都会导致性能的降低。此次研究的最大意义在于，证明了10纳米以下的碳纳米管晶体管也能表现良好，且优于同等长度性能最佳的硅基晶体管，这标志着碳纳米管可成为规模化生产晶体管的可行备选。 　　工程师在同一个纳米管上制造出若干个独立的晶体管，其中最小一个的通道长度仅为9纳米，而这个晶体管也表现出了极好的转换行为和漏极电流饱和，打破了理论的预言。当与性能最佳，但设计和直径不同的10纳米以下硅基晶体管进行对比时，9纳米的碳纳米管晶体管具有的直径归一化(漏)电流密度，可达到硅晶体管的4倍以上。而且其所处的工作电压仅为0.5伏，这对于降低能耗十分重要。此外，超薄碳纳米管晶体管的极高效能也显示出了其在未来计算技术中大规模使用的潜力。 　　总编辑圈点 　　没人不爱便携。所以电子元件抗拒不了“越缩越小”的命运。但对于碳纳米管晶体管，性能和尺寸却在“闹矛盾”：既往理论认为，如果缩到了15纳米以下的长度，那载体有效质量相对于其它半导体来说，就太小了，从而非常容易就隧穿和渗入设备——不受控制，这是身为电子元件所最不被看好的。不过，现在工程师们搞定了它，据其论文讲，问题发生在碳纳米管金属触点的物理模型有所不足，而此前的研究均忽视了这一点，没人仔细观察电子在通过那小小交界处时发生了什么。

中新网兰州9月5日电 (朱世强)今天上午，中德纳米技术及纳米标准化前沿论坛在兰州大学举行，“这次论坛将对中国纳米技术和纳米的重要应用，以及中德科研领域的交流与合作起到推动作用” 此次论坛主席、原兰州大学校长李发伸教授说。 　　这次论坛由中德科学基金研究交流中心、兰州大学、北京大学联合主办。其间，将就纳米科技发展现状、新型纳米材料、纳米磁性、纳米器件、纳米加工、纳米光学、纳米技术应用、纳米技术标准化等专题进行研讨，同时将有39场报告，报告内容将围绕纳米技术的最新进展、解读中国纳米科技发展现状、探讨纳米标准和纳米量衡等热点和前沿问题。 　　据介绍，纳米技术是21世纪最重要的技术领域之一，它的迅猛发展将促进几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技的支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。 　　中国科研在纳米材料学、纳米机械学、纳米显微学、纳米测量学以及纳米电子学和纳米生物学、纳米技术等研究和应用方面进展迅速。在纳米材料制备与合成、纳米材料计量、测量和表征技术及纳米材料的基础研究、应用研究和开发研究均取得重要成果。 　　李发伸说，这次论坛在中国的举办，不仅为推进纳米科学、纳米标准研究，建立和加强中德及其他国家科学家在相关领域的合作与交流提供了良好的机遇和平台，也为推进和提高中德两国纳米科学与技术及相关领域的进一步发展起到了积极作用。 　　中德科学家在2000年到2004年已在两国举办五次以上双边论坛，它是纳米技术和纳米标准化的国际高级论坛。本次会议其间，有纳米材料国际委员会前主席H. Hahn教授、俄罗斯科学院院士伊万诺夫、美国化学学会《ACS NANO》主编Paul Weiss、法国科研中心光子与纳米结构实验室主任研究员王肇中、中科院物理所解思深院士、清华大学薛其坤院士等来自德国、中国、美国、俄罗斯、法国、新加坡六个国家的专家、教授、代表100余人参加。

导体材料是信息交互、电能传输和力、热、光、电、磁等能量转换的基础性材料，在航空航天、新能源汽车、电力线路等领域具有重要应用价值。随着大功率器件的发展，对轻量化、大载流、高导电性材料的需求越来越迫切。单根单壁碳纳米管（SWCNT）拥有极高的载流能力和电导率，载流能力比传统金属铜高出2~3个数量级，电导率更是银的1000倍以上。然而，当SWCNT组装成宏观薄膜的时候，由于碳管间电子/声子散射的影响，载流能力和电导率会显著降低，从而制约SWCNT薄膜在大功率器件领域的应用。 针对上述问题，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员康黎星等提出并研制了新型大载流、高导电碳纳米管复合薄膜材料。研究团队采用化学气相输运法将CuI均匀高效地填充到SWCNT管腔中，制备出CuI@SWCNT一维同轴异质结。SWCNT对CuI具有保护作用，保持了CuI的电化学活性，使其能够在恶劣的酸性环境和长期电化学循环下保持稳定性。研究通过电学测量发现，CuI@SWCNT薄膜相较于SWCNT薄膜具有更优的电导率和更强的载流能力，其载流能力提升4倍，达到2.04×107 A/cm2，电导率提升8倍，达31.67 kS/m。  SWCNT填充CuI后，SWCNT中电子流向CuI，导致SWCNT的费米能级降低；同时，CuI@SWCNT一维范德华异质结中SWCNT的结构未被破坏，载流子依然保持高效的传递速率，进而使得CuI@SWCNT薄膜具有更高的导电性和载流能力。CuI@SWCNT复合薄膜在未来高功率电子器件、大电流传输等应用中具有潜力。 相关研究成果以CuI Encapsulated within Single-Walled Carbon Nanotube Networks with High Current Carrying Capacity and Excellent Conductivity为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。

p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 近日，中国科学技术大学化学与材料学院杜平武教授课题组，首次利用纳米管稠环封端“帽子”模板，构建出纵向切割的纳米管弯曲片段。这种通过三个弯曲型分子连接两个石墨烯单元的方法，可直接得到纳米笼状结构，为构建封端锯齿型碳纳米管提供了新思路。相关研究成果发表在最新一期《德国应用化学》上。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 无独有偶。几乎在同时，以研制出世界上第一颗原子弹而闻名于世的洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员，使用功能化碳纳米管生产出首个能在室温下使用通信波长发射单光子的碳纳米管材料。神奇材料碳纳米管，为何如此受各国科学家追捧？ /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 空间结构像“挖空的足球” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 1985年，“足球”结构的C60一经发现即吸引了全世界的目光。将“足球”挖空，保持表面的五角和六角网格结构，再沿着一个方向扩展六角网格，并赋予平面网格以碳—碳原子和共价键，就形成了具有中空圆柱状结构的碳纳米管。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料。其主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约0.34纳米，直径一般为2—20纳米。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “可以将碳纳米管联想为头发丝，而实际上它的直径只有头发丝的几万分之一，即几万根碳纳米管并排起来才与一根头发丝相当。”杜平武教授告诉科技日报记者，作为典型的一维纳米结构，单层碳原子和多层碳原子网格卷曲而成的单壁与多壁碳纳米管，直径通常为0.8—2纳米和5—20纳米，目前报道的最细碳纳米管直径可小至0.4纳米。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 杜平武告诉记者，碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。若依其结构特征，碳纳米管则可分为扶手椅形纳米管和锯齿形纳米管等几种类型。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 制备方法是挑战 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “通常的碳纳米管制备方法主要有电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。”杜平武告诉记者，电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。1991年日本物理学家饭岛澄男就是从电弧放电法生产的碳纤维中首次发现的碳纳米管。“这种方法比较简单，但很难得到纯度较高的碳纳米管，并且得到的往往都是多层碳纳米管，而实际研究中人们往往需要的是单层碳纳米管。” /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “随后科研人员又发展出了化学气相沉积法，在一定程度上克服了电弧放电法的缺陷，得到的碳纳米管纯度比较高，但管径不整齐，形状不规则。”杜平武说，后续逐步发展起来的固相热解法等，均受限于环境和条件。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “碳纳米管的制备过程与有机合成反应类似，其副反应复杂多样，很难保证同一炉碳纳米管均为扶手椅形纳米管或锯齿形纳米管。”杜平武说，在强酸、超声波作用下，碳纳米管可以先断裂为几段，再在一定纳米尺度催化剂颗粒作用下增殖延伸，而延伸后所得的碳纳米管与模板的卷曲方式相同。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “如果通过类似于DNA扩增的方式对碳纳米管进行增殖，那么只需找到少量的扶手椅形纳米管或锯齿形纳米管，便可在短时间内复制、扩增出数量几百万倍于模板数量的、同类型的碳纳米管。”杜平武说，这可能会成为制备高纯度碳纳米管的新方式。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 性能及尺寸超越硅基材料 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " “碳纳米管具有完美的一维管式结构，碳原子以碳—碳共价键结合，形成自然界中最强的化学键之一，因此轴向具有很高的强度和韧性。此外六角平面蜂窝结构围成的管壁侧面没有悬挂键，所以碳纳米管具有稳定的化学特性。”杜平武说，碳纳米管优异的性能表现在电学、热学和光学等方面，具有超越传统的导电、导热特性等等。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 2013年，斯坦福大学科学家制备了由平行排列的单壁碳纳米管为主要元器件的世界上最小“计算机”。近两年，碳纳米管电子器件的性能及尺寸又一次次被突破，势在超越并最终取代目前商用的硅基器件。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 碳纳米管还可以制成透明导电的薄膜，用作触摸屏的替代材料。且原料是甲烷、乙烯、乙炔等碳氢气体，不受稀有矿产资源的限制。碳纳米管触摸屏具有柔性、抗干扰、防水、耐敲击与刮擦等特性，可以做成曲面，已在可穿戴装置、智能家具等领域得到应用。 /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " 碳纳米管还给物理学家提供了研究毛细现象的最细毛细管，给化学家提供了进行纳米化学反应的最细试管，科学家甚至研制出能称量单个原子的“纳米秤”。“我国在碳纳米管材料的基础研究方面处于领先地位，结构均一性的控制方法和理论不断创新，控制指标也逐年刷新。”杜平武说。 /p

单分子器件可用于研究电荷传输的微观机制，并可为在纳米尺度研究物质的基本物理化学性质提供理想平台。传统上，单分子器件的构建通常需要在功能分子的末端引入杂原子锚定基团，从而将分子固定在电极之间。然而，长期以来，受限于这一方法，单分子器件的研究对象主要局限于结构相对简单的线性分子体系。 　　在中国科学院院士、中科院化学研究所有机固体院重点实验室研究员朱道本的指导下，臧亚萍课题组与和合作者首次报道了基于碳纳米环带的单分子器件，并发现了其由于独特的环张力效应带来的异于常规线性分子的新奇电子学和化学性质。 　　碳纳米环带是一种通过自下而上合成的新型碳基纳米材料，被视为碳纳米管的最短单元结构，具有高度精确可调的尺寸、边缘和拓扑结构。臧亚萍课题组和合作者发现，无需引入任何杂原子锚定基团，由于独特的环张力作用，碳纳米环分子可以利用弯曲的径向π轨道直接和金电极键合，构筑具有超低接触电阻的碳纳米环单分子器件。研究进一步利用不同尺寸碳纳米环分子张力的变化，可以实现对其电导的高效调控。此外，臧亚萍课题组、化学所陈传峰课题组及中国科学技术大学杜平武课题组合作，探讨了碳纳米环带边缘结构对其导电性质的影响规律，发现了在碳骨架中引入“五元环”边缘能够显著促进电荷传输，因而带来超高电导。 　　近日，臧亚萍课题组发现环张力能够影响分子的电荷输运性质，并使其展现出特殊的化学反应能力。该研究通过对碳纳米环单分子器件施加定向电场，在温和条件下(常温，0.6 V电压)实现了相邻苯环间非极性C-C键的断裂，形成了由Au-C共价键连接的线性寡聚苯单分子器件。对照实验和DFT计算进一步表明，这一独特反应遵循经典芳香亲电取代(EAS)机理，其中静电场发挥了关键的催化作用。该方法对不同尺寸的纳米环具有普适性。利用这一方法，课题组制备了目前最长的八聚苯单分子器件，揭示了电子的隧穿传输距离可以延长至八个苯环单元。该原位反应方法为在表界面精准构筑新型碳纳米结构以及研究其电子学性质提供了新手段。相关研究成果发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。 　　上述成果将单分子器件的研究拓展到复杂环形分子体系，揭示了环张力这一独特结构效应对分子电子学和化学性质的特殊调控作用。这为未来发展具有复杂几何和拓扑结构的新型分子材料和器件提供了新思路。研究工作得到国家自然科学基金和中科院的支持。碳纳米环带单分子器件

成像装置图 　　日前，由中科院深圳先进技术研究院承担的国家科技支撑计划“基于碳纳米X射线发射源的CT系统研发”课题团队利用自主研发的碳纳米管薄膜，成功地获取首张X射线二维成像图。专家组认为这是我国在碳纳米管X射线源成像研究方面取得的突破性进展和成果。 　　据介绍，碳纳米管X射线源是近几年发展起来的，被认为是具有革命性的新型X射线源。碳纳米管X射线源创新性地用碳纳米管场发射阴极取代热阴极，从而使该X射线源具有可控发射、高时间分辨、低功耗且易于集成等诸多优势。这些优势将给X射线CT带来结构上的突破。其中，最具潜力的方向之一即基于碳纳米管X射线源阵列的静态扫描CT。该CT以电子式的扫描取代传统的机械转动来获取不同角度的图像，可消除机械转动带来的成像伪影，缩短扫描时间，从而减少病人的辐射剂量，提高CT扫描的图像精度。 　　经过近两年的技术攻关，中科院深圳先进院医工所劳特伯医学成像中心研究团队制备出性能优异的碳纳米管薄膜并研制了基于新光源的X射线成像系统。自主研发的碳纳米管薄膜发射电流密度已达到国际先进水平，研制的X射线源成像系统获得了首张X射线二维成像图。团队目前正在进一步提高阴极稳定性、优化射线源结构，以期开展CT的三维成像。

p 超强超韧和超耐疲劳性能的材料在航空航天、军事装备、防弹衣、大型桥梁、运动器材、人造肌肉等众多领域都面临巨大的需求。碳纳米管是典型的一维纳米材料，也是目前已知的力学强度最高和韧性最好的材料，其宏观强度和韧性均比目前广泛使用的碳纤维和芳纶等材料高出一个数量级以上。然而，由于其小尺寸特性以及难以被测试的特点，单根碳纳米管的疲劳行为以及疲劳破坏机制研究是该领域长期未能搞清楚的难题。由于疲劳可以在应力水平远低于静态断裂强度的情况下发生，探究疲劳行为和潜在的破坏机制对于新材料的应用和长期可靠性评估具有重要意义。 /p p 清华大学化工系魏飞教授和张如范副教授团队首次以实验形式测试了厘米级长度单根超长碳纳米管的耐疲劳性。相关成果以《超耐久性的超长碳纳米管》Super-durable Ultralong Carbon Nanotubes为题，于北京时间8月28日在线发表在Science上。论文通讯作者为清华大学化工系魏飞教授和张如范副教授，第一作者为清华大学化工系2016级博士生白云祥，其他参与研究的作者包括清华大学化工系硕士生岳鸿杰、博士生申博渊、孙斯磊，清华大学航天航空学院李喜德教授、徐志平教授、王海东副教授以及博士生王进、王识君。 /p p 为开展单根厘米级长度碳纳米管的疲劳力学行为测试，研究团队设计搭建了一个非接触式声学共振测试系统（non-contact acoustic-resonance-test，ART）。与基于电子显微镜的纳米材料测试系统相比，ART系统具有多方面优势，该系统不仅避免了电子束导致的样品损伤，也使得厘米长度的一维纳米材料的疲劳测试成为可能，同时还解决了小尺寸样品夹持以及高周次循环载荷的施加问题。 /p p img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/707985f2-b550-4548-8fd2-93d9b63b7f67.jpg" title=" WPS图片-修改尺寸.png" alt=" WPS图片-修改尺寸.png" / /p p 图1. 超长碳纳米管的结构和疲劳测试方案 /p p 研究人员发现，碳纳米管具有十分优异的耐疲劳性。碳纳米管的耐疲劳性受到温度的影响，随着温度的升高而下降。 /p p img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/03f5233e-64b7-445d-b109-463ad187bb7a.jpg" title=" WPS图片-修改尺寸(1).png" alt=" WPS图片-修改尺寸(1).png" / /p p 图2. 室温下的超长碳纳米管的耐疲劳性 /p p 同时，研究人员还对疲劳破坏的机制进行了探究。结果发现，与一般传统材料的疲劳损伤累积机制不同，其疲劳破坏呈现出整体破坏性，未发现损伤累积过程，初始缺陷的生成对碳纳米管的疲劳寿命起主导作用。 /p p img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/0fc5bc6f-f72c-4bfc-bf5a-71ce4dd46051.jpg" title=" WPS图片-修改尺寸(2).png" alt=" WPS图片-修改尺寸(2).png" / /p p 图 3. 不同温度下的碳纳米管耐疲劳性 /p p 这项工作揭示了超长碳纳米管用于制造超强超耐疲劳纤维的光明前景，同时为碳纳米管各领域相关应用的寿命等设计提供了参考依据。 /p p br/ /p

获取材料甚至是器件整体的热学特性，是相关研究与开发当中非常有意义的课题。随着研究对象特征尺寸的不断减小，研究者们对具有高热学分辨率和高水平方向分辨率的表面温度表征方法以及与之相应的仪器的需求也日益显著。在诸多潜在的表征技术当中，扫描热学显微镜（Scanning Thermal Microscopy）是其中颇为有力的一种，它可以满足特征线度小于100 nm的研究需求。然而，这种表征方法，对纳米探针的结构及功能特性有比较高的要求，目前商用的几种纳米探针受限于各自的结构特点，均有一定的局限性而难以满足相应要求，也就限制了相应表征方法的发展与应用。着眼于上述问题，奥地利格拉茨技术大学的H. Plank团队提出了基于纳米热敏电阻的三维纳米探针，用于实现样品表面温度信息的超高分辨表征。相关成果于2019年六月发表在美国化学协会的期刊ACS Applied Materials & Interfaces上（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 2522655-22667. Three-Dimensional Nanothermistors for Thermal Probing.）。 图1 三维热学纳米针的概念、结构、研究思路示意图 H. Plank等人提出的这种三维纳米探针的核心结构是一种多腿（multilegged）纳米桥（nanobridge）结构，它是利用聚焦离子束技术直接进行3D纳米打印而获得的，因而可以直接制作在（已经附有许多复杂微纳结构与微纳电路、电的）自感应悬臂梁上（self-sensing cantilever, SCL）。由于纳米桥的每一个分支的线度均小于100 nm，因而需要相应的表征策略与技术来系统分析其纳米力学、热学特性。为此，H. Plank研究团队次采用了有限元模拟与SEM辅助原位AFM（scanning electron microscopy-assisted in situ atomic force microscopy）测试相结合的策略来开展相应的研究工作，并由此推导出具有良好机械稳定性的三维纳米桥（垂直刚度达到50 N/m?1）的设计规则。此后，H. Plank引入了一种材料调控方法，可以有效提高悬臂梁微针的机械耐磨性，从而实现高扫描速度下的高质量AFM成像。后，H. Plank等人论证了这种新式三维纳米探针的电响应与温度之间的依赖关系呈现为负温度系数（?(0.75 ± 0.2) 10?3 K?1）关系，其探测率为30 ± 1 ms K?1，噪声水平在±0.5 K，从而证明了作者团队所提出概念和技术的应用潜力。 图2 三维热学纳米针的制备及基本电学特性 文中在进行三维纳米探针的力学特性及热学响应方面所进行的AFM实验中，采用了原位AFM技术，堪称一大亮点。研究所用的设备为奥地利GETec Microscopy公司生产的AFSEMTM系统，AFSEMTM系统基于自感应悬臂梁技术，因此不需要额外的激光器及四象限探测器，即可实现AFM的功能，从而能够方便地与市场上的各类光学显微镜、SEM、FIB设备集成，在各种狭小腔体中进行原位的AFM测试。此外，通过选择悬臂梁的不同功能型针，还可以在SEM或FIB系统的腔体中，原位对微纳结构进行磁学、力学、电学特性观测，大程度地满足研究者们对各类样品微区特性的表征需求。着眼于本文作者的研究需求来讲，比如探针纳米桥的分支在受力状态下的力学特性分析，只有利用原位的AFM表征技术，才可以同时获取定量化的力学信息以及形貌改变信息。当然，在真空环境下使用原位AFM系统表征微区的力、热、电、磁信息的意义远不止于操作方便或同时获取多种信息而已。以本文作者团队所关注的微区表面热学分析为例，当处于真空环境下时，由于没有减小热学信息成像分辨率的、基于对流的热量转移，因而可以充分发挥热学微纳针的潜能，探测到具有高水平分辨率的热学信息。 图3 利用AFSEM在SEM中原位观测nanobridge的力学特性 图4 将制备所得的新型纳米热学探针安装在AFSEM上，并在SEM中进行原位的形貌测量：a）SEM图像；b）AFM轮廓图像

成果名称 自支撑纳米级碳膜的制备研究 单位名称 北京大学 联系人 马靖 联系邮箱 mj@labpku.com 成果成熟度 □研发阶段 &radic 原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产 成果简介： 在低能核物理、激光核物理、原子核化学试验等科研工作中，都需要用到自支撑薄膜作为靶膜、剥离膜或X 射线过滤器，这些膜的厚度范围覆盖几十纳米到几十微米。因此自支撑薄膜的制备成为这些实验成功与否的关键问题之一，这方面的研究已经成为核科学技术、材料科学与物理学的研究热点。此外，随着近年来激光驱动离子加速的兴起，人们发现激光轰击固体靶可以有效地加速质子到很高的能量（例如100MeV质子），从而可以提供一种台面大小的装置，用于取代体积庞大的常规离子加速器。这不仅对高能物理加速器具有重要意义，还可以显著降低癌症治疗等应用型加速器的体积和造价，而纳米级薄膜正是激光驱动粒子加速的关键元件。 2011年，北京大学物理学院颜学庆教授申请的&ldquo 自支撑纳米级碳膜的制备研究&rdquo 项目获得第三期&ldquo 仪器创制与关键技术研发&rdquo 基金的支持。课题组利用阴极弧沉积方法在平面硅、玻璃和载波片上成功制备了厚度可以精确控制的纳米级碳膜，精确度达到（± 1nm）。该碳膜能够与基底分离，并被放到带孔的金属模板上。此外，课题组还为其将要开展的激光离子加速实验和串列加速器研究提供了厚度小于10nm的固体靶材。目前相关工作已经顺利结束，此项工作的成果已经申请了专利并有相关论文发表，课题组研制的自支撑薄膜将在低能核物理、激光核物理、原子核化学试验和激光驱动离子加速等科学研究中进行推广。2012年，该项目获得了科技部国家重大科学仪器设备开发专项支持。 应用前景： 不仅对高能物理加速器具有重要意义，还可以显著降低癌症治疗等应用型加速器的体积和造价，而纳米级薄膜正是激光驱动粒子加速的关键元件。 知识产权及项目获奖情况： 已申请专利。

p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px line-height: 1.75em " 碳纳米材料作为新型材料界的“红人”，具有高端应用与复合应用的双重优势；其突出的力学、电学和化学性能引发了国内外持久的研究热潮，被誉为推动传统产业创新转型和升级换代的重要推手。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 近期，中国粉体网联合江苏省纳米技术产业创新中心、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所主办了以“碳纳米材料产业化”为主题的“2018低维碳纳米材料制备及应用技术交流会”。综合来看，碳纳米材料要实现产业化需要走这三步。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px line-height: 25px text-indent: 28px white-space: normal " br/ /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong 第一步：料要成材 /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 以石墨烯为例，大规模制备高质量石墨烯是其应用的基础，石墨烯原料主要为鳞片石墨，目前制备的方法有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法等。具体对比如下： /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px line-height: 25px text-indent: 2em white-space: normal text-align: center " img src=" http://news.cnpowder.com.cn/img/daily/2018/05/09/113102_135974_newsimg_news.jpg" width=" 400" height=" 300" style=" border: 0px margin-left: -3em !important " / /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 2018低维碳纳米材料制备及应用技术交流会上，来自北卡罗莱纳州中央大学的戴贵平教授为我们带来一种新鲜的研究思路：采用三聚氰胺作为原料制备三维石墨烯与氮沉积碳纳米管复合材料。因为三聚氰胺里既有N原子又有C原子，可以同时提供实验所需的氮源和碳源。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 28px white-space: normal line-height: 1.75em " br/ /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong 第二步：材要成器 /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 第二步是实现石墨烯等碳纳米材料产业化最为关键的一步，是联通材料与应用的纽带。石墨烯的表面状态非常稳定，亲油性和亲水性都很差，不能有效地与复合材料基体进行复合，并且易形成团聚体。因此，对石墨烯进行表面改性以及分散尤其重要。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px line-height: 25px text-indent: 2em white-space: normal text-align: center " img src=" http://news.cnpowder.com.cn/img/daily/2018/05/09/113102_038265_newsimg_news.jpg" width=" 400" style=" border: 0px margin-left: -3em !important " / /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal text-align: center line-height: 1.75em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " 石墨烯的分散方法 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 除了了解分散方法，分散结果的表征也尤为重要，常用的表征方法主要有测量沉降速度、测量堆积密度、采用浊度计、测量Zeta 电位以及测量粒度分布，其中粒度分布的测量已为人们所熟知。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 用激光粒度仪测量粉末的粒度分布来表征分散性，主要是应用光的散射原理和仪器的光学结构，计算机事先计算出了仪器测量范围内各种直径粒子对应的散射光能分布，通过适当的数值计算，得到与之相应的粒度分布。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 通常颗粒的平均粒径越小，表明颗粒分散性越好，即没有或只有少量软团聚，该方法可以用来检验各种方法的分散效果。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong style=" line-height: 1.75em " br/ /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong style=" line-height: 1.75em " 第三步：器要成用 /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 碳纳米材料应用广泛，以石墨烯为例，石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向，其根据复合材料的不同主要分为以下几类： /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong 1、“石墨烯+涂料” /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 石墨烯同时具备优异的导电性和防腐蚀性能，因此可以用于导电涂料和防腐涂料。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px line-height: 25px text-indent: 2em white-space: normal text-align: center " img src=" http://news.cnpowder.com.cn/img/daily/2018/05/09/113102_256561_newsimg_news.jpg" width=" 400" style=" border: 0px margin-left: -3em !important " / /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal text-align: center line-height: 1.75em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " 石墨烯防腐涂料“迷宫效应”示意图 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 2018低维碳纳米材料制备及应用技术交流会上，青岛德通纳米于锦女士（代萧小月博士）介绍了石墨烯的化学以及物理分散方法以及应用于防腐涂料的实际案例。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong 2、“石墨烯+新能源汽车” /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 石墨烯复合材料可替代金属或玻璃钢用于汽车壳体，具有质量轻，强度高，可设计性强的特点。除此之外，还可用于新能源汽车的储能材料： /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px line-height: 25px text-indent: 2em white-space: normal text-align: center " img src=" http://news.cnpowder.com.cn/img/daily/2018/05/09/113102_264687_newsimg_news.jpg" width=" 400" style=" border: 0px margin-left: -3em !important " / /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 来自中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所刘立伟研究员介绍的高质量薄层石墨烯薄膜可用于锂电电芯正极导电浆料、锂电前驱体材料制备导电浆料以及锂电铝箔涂炭浆料。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 常州大学的马昕教授分析了锂电池及原材料的发展现状及趋势，并介绍了低维碳纳米材料作为锂电池导电剂的多项优势以及新研发的硅负极材料。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong 3、“石墨烯+导热材料” /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 石墨烯是一种超级新型纳米材料，具有超高强度、超高导热系数，通过工艺处理可以得到性能良好的碳基导热膜。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px line-height: 25px text-indent: 2em white-space: normal text-align: center " img src=" http://news.cnpowder.com.cn/img/daily/2018/05/09/113102_281555_newsimg_news.jpg" width=" 400" height=" 300" style=" border: 0px margin-left: -3em !important " / /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 中国科学院宁波材料技术与工程研究所林正得提出将石墨烯附着到海绵等多孔结构的材料，得到的三维石墨烯材料的导热率会大幅度提高，而且成本较低。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 中国科学院过程工程研究所崔彦斌研究员将石墨烯加到环氧树脂中，通过大大提高导热率制备出碳基导热膜，而且相比于国外市场的导热膜，具有价格低的优势。 /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal text-align: center line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong style=" line-height: 1.75em " ?? /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " strong 综述： /strong /span /p p style=" padding: 0px margin-top: 0px margin-bottom: 0px font-family: 宋体 font-size: 14px text-indent: 2em white-space: normal line-height: 1.75em " span style=" font-size: 16px " 一个材料的兴起必然要经过三个阶段：料要成材；材要成器；器要成用。石墨烯产业目前尚处于技术概念期，要真正进入产品导入期和市场扩张期，还有相当长的一段时间。但是从“书架”走向“货架”已成必然，让我们共同期待碳纳米材料即将带给我们的崭新未来！ /span /p

一位小朋友摸到静电球的球壳，头发立刻像刺猬般根根直竖，这是科技馆里很常见的场景。如果一个碳纳米管束被人为附加上足够的电荷，又会是怎样一幅景象呢? 　　当碳纳米管束带的电荷达到一定程度时，在电子显微镜下，它会形成一种独特、新奇的像树一样的放射状格局。不仅如此，这些呈树枝状分离的碳纳米管还具有较小的直径(3纳米)，有的甚至是单根的碳纳米管。这是国家纳米科学中心研究员孙连峰与中国科学院物理所解思深院士等人合作研究的最新成果。这项工作得到了国家自然科学基金和中国科学院“百人计划”等的资助。相关成果发表在最新一期的《纳米快报》上。 　　遭遇瓶颈的化学分离方法 　　单壁碳纳米管是一种具有战略意义的新兴材料，它在复合材料、平板显示器、真空电子器材、生物探测器、抗电磁干扰材料等方面有广泛的应用。 　　目前，科研人员已经能够根据需要大量制备单壁碳纳米管。“但是，由于单壁碳纳米管结构独特，性质奇异，管与管之间存在比较大的相互吸引力，科学家所制备的碳纳米管往往相互纠缠，形成碳纳米管束。”孙连峰说，“如果不能有效地分离出单根碳纳米管，就意味着无法对单根碳纳米管器件的制备及其物理特性展开相关研究。因此，如何将碳纳米管分离是需要研究解决的重要问题。” 　　电泳分离法和层离法是现在最常用的碳纳米管束分离方法。孙连峰指出，这些现在常用的分离方法大多是化学方法。这些方法往往涉及到多种化学试剂(如表面活性剂)的使用，并且需要经过多步物理、化学过程才能完成。这些化学方法虽然可以有效地分离出单根碳纳米管，但由于存在掺杂效应，可能改变了碳纳米管本身的固有性质，而且得到的单壁管长度也大都不理想。 　　比如说，电泳分离法就首先要使用表面活性剂对碳纳米管束进行处理，然后使用超声波冲击，最后在电泳池里分离。“这就产生了许多问题，碳纳米管有可能吸附表面活性剂分子从而改变自身的物理特性，从而使原来呈现的金属性或者是半导体性发生改变 另外，超生波的冲击还可能会破坏碳纳米管的结构，即便最后能够获得结构完整的管，一般来说长度也只有200纳米左右。”孙连峰说，“这给后续研究造成了诸多不便。因此，探索全新的、避免化学修饰的分离方法，是单壁碳纳米管以及器件研究的一个重要问题。” 　　意外发现的物理分离方法 　　“发现静电对碳纳米管束的分离作用纯属偶然。”孙连峰笑道，“一开始我们并没有计划要用电流来分离碳纳米管束，只是进行另一个实验的时候，意外发现了当碳纳米管束带有大量电荷的时候会产生‘爆炸’现象。” 　　这种碳纳米管束意外分离的现象当然引起了他们的关注，为了寻找“爆炸”的原因，他们进行了大量实验。 　　孙连峰解释说：“这种分离方法实际上利用的是最基本的同种电荷相互排斥的原理，让一束单壁碳纳米管带上同种电荷，当电荷之间的排斥力大于管之间的相互吸引力时，‘爆炸’就发生了。” 　　孙连峰把这种全新的碳纳米管物理分离方法命名为库仑爆炸法。相互分离的碳纳米管形成的那种独特、新奇的放射状格局，非常类似于科技馆里小朋友触摸静电球后怒发冲冠的样子，于是它被称为“纳米树”(nanotree)。纳米树的树枝大小和长度不一，有的树枝可能就是单根的单壁碳纳米管，长度则可以达到5微米以上。 　　为了确认库仑爆炸法并没有破坏分离后的碳纳米管的结构，孙连峰研究组进行了大量的验证工作。 　　通过原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)等实验证明，库仑爆炸法并不会破坏碳纳米管本身的结构。 　　另外，孙连峰研究组还利用碳纳米管均匀带电模型，对发生库仑爆炸所需的理论电压进行了计算，结果与实验数值十分接近。 　　不过，孙连峰对库仑爆炸法还是表示了谨慎的乐观。他指出，由于用于分离的碳纳米管束形状和结构不一，库仑爆炸法的可控性还不是很理想。 　　接下来，孙连峰准备在库仑爆炸法分离出来的纳米树上，测试单壁碳纳米管的物理特性，以及分离后单壁碳纳米管加上电极后会有什么有趣的事情发生。 　　“虽然每个纳米树的形状可能都不一样，但如果只是选取一个三端或者是四端结构的话，实际上我们已经制备出了多端器件的雏形，希望我们接下来的工作能够将多端器件研究向前推进一大步。”孙连峰说。

单一手性碳纳米管的宏量制备是构建高速、低功耗碳基电子、光电子器件的前提和关键。碳纳米管由于其极高的载流子迁移率、结构可调的带隙和纳米级的尺寸，被认为是后摩尔时代制备高性能电子器件的理想材料。然而前期的研究表明，不同碳纳米管即使微小的结构差异（比如相同直径，不同手性角）也会导致其巨大的光、电性质差异(Nat. Commun., 2023, 14, 1672 Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2107489)，而且不同结构碳纳米管之间还会发生光电耦合效应(Nano Res., 2023, 16, 1820 Nano Res2020, 13, 1149)。生长制备的不同结构碳纳米管混合物严重阻碍了其性质研究及器件应用。因此，单一手性碳纳米管规模化制备是碳纳米管领域一直以来追求的目标。然而目前为止，无论是生长还是分离，单一手性碳纳米管的规模化制备仍然面临着巨大的挑战。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析实验室A05组刘华平研究员团队长期致力于单一手性碳纳米管的分离制备。早在2011年他们首次将凝胶色谱法应用于单一手性碳纳米管的分离制备 (Nat. Commun. 2011, 2, 309)，随后他们发展了多种分子调控技术，实现了20余种单一手性碳纳米管甚至镜像体的分离 (Adv. Sci. 2022, 9, 2200054 Nano Lett. 2014, 14, 6237；Nano Lett., 2013, 13, 1996)。近年他们通过二元表面活性剂体系与温度协同调控，实现了多种近锯齿型单一手性碳纳米管次毫克量级分离 (Sci. Adv., 2021, 7, eabe0084)。然而这样的产量仍然无法满足碳纳米管的实际应用需求。最近，该团队博士后杨德华在刘华平研究员指导下，发现凝胶色谱法分离碳纳米管手性结构的过程中，增加碳纳米管浓度，有利于促进其从流动相输运到凝胶表面，增强其在凝胶上的吸附，进而增加碳纳米管的分离效率和分离产量。然而利用传统的分散方法很难制备高浓度单分散碳纳米管溶液。为了解决这一关键科学问题，他们发展了一种再分散技术，通过超声分散-离心除杂-再分散过程，将单分散碳纳米管溶液的浓度从0.19毫克/毫升增加到了约1毫克/毫升。利用高浓度碳纳米管的分散液作为母液，单一手性碳纳米管的分离效率和产量提高6倍以上，实现了(6, 4), (6, 5), (11, 1), (7, 5), (7, 6), (8, 3), (8, 4) 以及(9, 1)等多种单一手性碳纳米管毫克量级分离。该技术同样适用于低成本的碳纳米管/石墨烯杂化物原材料。利用这种原材料的高浓度分散溶液，单一手性碳纳米管的分离产量提高一个数量级以上，达到次毫克量级。通过生命周期和技术经济评估，利用高浓度单分散碳纳米管溶液作为母液分离单一手性碳纳米管，在能耗和成本方面可以减少80-90%。因此目前的分散和分离策略为单一手性碳纳米管产业化分离提供了重要途径。以上研究成果以“Preparing high-concentration individualized carbon nanotubes for industrial separation of multiple single-chirality species”为题，于4月29日在Nature Communications (Nat. Commun. 2023, 14, 2491)期刊发表。中科院物理所周维亚研究员和魏小均副研究员参与了该项工作。清华大学魏飞教授提供了碳纳米管/石墨烯杂化物原材料。研究生李林海、刘玉敏参与了部分分离工作，李潇、席薇、张月娟参与了光谱、电镜等的表征工作。该工作还曾得到已故解思深院士的支持和指导。上述研究工作得到了国家重点研发计划项目（grant nos. 2020YFA0714700 and 2018YFA0208402）、国家自然科学基金项目（grant nos. 51820105002, 51872320, 51472264，11634014, and 52172060）、以及中科院项目（grant no. XDB33030100, QYZDBSSW-SYS028, and 2020005）的支持。

科技日报北京10月22日电 法国研究人员从居住在巴黎的儿童肺部发现了碳纳米管，这是碳纳米管首次在人体内被检测出来。　　由于具有超强韧性、重量轻和导电性能佳等特性，碳纳米管在诸如计算机、服装、医疗保健等领域显示出了巨大的应用潜力。但是，小鼠实验表明，注入碳纳米管可引起类似于由石棉引发的免疫反应，这让人们对碳纳米管的使用产生了一些疑虑。　　为此，巴黎萨克莱大学的法特希穆萨及其同事展开了研究。据《新科学家》杂志网站20日报道，他们分析了64个哮喘患儿气管中体液的样本，在所有样本中都发现了碳纳米管 而在取自另外5名儿童肺部的巨噬细胞中，也有碳纳米管存在。　　目前尚不清楚这些儿童肺部的碳纳米管含量水平以及它们的来源，虽然该研究小组在巴黎采集的灰尘和汽车尾气样本中也发现了类似的结构。　　穆萨指出，即使碳纳米管没有直接毒性，但它们的表面积较大，其他分子易于黏附，因而可能有助于污染物质深入到肺部并穿过细胞膜。他说，虽然他们的研究目的并不是要找出肺部存在碳纳米管与这些儿童的疾病之间有什么关联，但哮喘病人可能会因碳纳米管的存在而显得特别脆弱，因为他们的巨噬细胞清除“垃圾”的能力受损了。　　美国北卡罗莱纳州立大学的詹姆斯邦纳表示，应该谨慎对待碳纳米管被检测出一事，因为多年来针对空气污染的其他研究并没有发现碳纳米管。在他看来，这些结构，尤其是患者肺部细胞中的物质到底是什么，还存在很大的不确定性。　　至于潜在的健康影响，英国伦敦大学玛丽女王学院的乔纳森格里格认为，碳纳米管不可能具有像石棉纤维那样的致癌潜力，因为石棉纤维更大，容易被困在肺部组织内。他指出，即使人们吸入了碳纳米管，这也没什么新鲜的，化石燃料中可能就有碳纳米管，对此肯定还需要开展更多的研究。

记者日前在天津开发区了解到，天津富纳源创科技有限公司通过产学研结合，成功的实现了全球首个碳纳米管触控屏的产业化，目前已生产碳纳米管触控屏700万片，月产规模达到150万片，成功的为华为、酷派、中兴等手机配套。 　　上世纪九十年代碳纳米管的发现，让世界掀起了一股碳纳米管研究热。由于技术和工艺的复杂性这一技术至今绝大部分还处于实验室阶段。中科院院士、清华大学教授范守善告诉记者，碳纳米管技术是目前世界最前端技术之一，由于碳纳米管材料具有许多传统材料难以达到的特性，一直是各国科学家竞相研究课题。 　　据介绍，富纳源创采用碳纳米管导电膜生产触控屏幕,与传统氧化铟锡膜(ITO)比较，有四大优势:一是原材料是碳，不用稀有金属铟，材料成本低 二是可挠曲、高抗弯折、耐敲击与刮擦性 三是具导电异向性，可设计新原理触控屏幕，避免其他厂商专利诉讼 四是生产工艺简单、耗能低、污染低，满足节能环保的要求。 　　据了解，这一技术成功实现产业化是清华大学范守善院士领导的团队与富士康集团长期合作的结果。早在1995年范守善院士开始从事碳纳米管的研究，2000年富士康集团与清华大学合作成立了纳米科技研究中心。而后他们相继在碳纳米管基础研究和技术装备领域取得了一系列突破，依靠自身力量开发出超薄电容式碳纳米管触控屏幕和多点电容式碳纳米管触控屏幕。目前他们生产的触控屏幕尺寸从1.52英寸至10英寸均已实现量产，围绕这一产品获取授权专利107项。

光有X光、红外线、紫外线等很多种类，其中最受科学家关注的是“太赫兹光”。太赫兹光不仅能够观察无法看见的分子的运动，还可以用于癌症检查等，用途十分广泛。但迄今为止，人类对太赫兹光的检测以及产生这种光源都非常困难，属于未知领域。 　　光具有波和粒子两重特性。2006年日本理化学研究所石桥研究小组利用“碳纳米管”的微小结构在世界上首次检测出太赫兹光子。 　　在天然原子中，围绕原子核的电子具有分散的能量。把电子封闭在直径数纳米的碳纳米管内，电子就会像在天然原子中一样具有能量，与所藏身的碳纳米管一起形成“人工原子”。改变纳米管的长度，电子能量的间隔会随之发生自由变化。 　　研究小组向“碳纳米管人工原子”照射太赫兹光，在液态氦温度环境下检测出了人工原子内的电子吸收太赫兹光等现象。这与爱因斯坦的“光电效果”是同一原理。 　　太赫兹波介于电磁波粒子特性极强的光和强电波之间的周波带，有利于生物体检测和环境诊断。目前对太赫兹波的光源和检测器的开发仍处于落后状态，这一研究成果对利用太赫兹波开发高敏感度检测仪器具有重要意义。同时，对碳纳米管新功能量子纳米级设备的开发提供了新的手段。

近日，仪器信息网就解决方案、市场热点、技术发展等话题在纳博会现场采访了苏州清碳纳米材料有限公司总经理嵇从民。据了解，苏州清碳纳米材料有限公司位于昆山开发区，创始团队来自清华大学化学系，是一家专业从事纳米多孔碳材料的高科技企业。清碳纳米形成了针对1-1000nm范围内的孔径调节技术和表面修饰技术体系，为抗乙醇干扰甲烷传感器、气相色谱、吸附制冷、药物载体、氢燃料电池、电解水等多个领域提供了纳米多孔碳材料。更多观点请查看视频以下是对苏州清碳纳米材料有限公司总经理嵇从民的现场采访视频：

外观如同一支铅笔，能够探入癌细胞、H7N9等病毒内提取细胞质，还能作为手表齿轮等高精密加工的工具&mdash 凭借&ldquo 纳米探针&rdquo 的发明，不久前，江苏&ldquo 星辰纳米&rdquo 团队以机械能源小组第一名的成绩捧起了全国&ldquo 创青春· 优胜杯&rdquo 的金奖奖杯，并获得多家创投机构的青睐，开始踏上高科技创新创业之路。 　　这支团队的带头人，就是师从中科院朱荻院士的南京航空航天大学在读博士生孟岭超。 　　传奇&ldquo 学霸&rdquo &mdash 本科三转专业，包揽第一 　　传说中，孟岭超是一位叱咤南航的&ldquo 学霸&rdquo ：从大二开始三转专业，南航机电学院的工业设计、飞行器制造、航空维修工程和机械制造及其自动化共4个专业被他学了个遍，并且每个专业的综合测评都是No.1，多次获得国家奖学金以及校长通令嘉奖等。保送研究生后，他顺利成为江苏省精密与微细制造技术重点实验室的成员，师从中科院院士朱荻教授，从事精密、微细特种加工技术的研究。三年中已发表论文四篇、公开专利四项，并连续两年获得优秀研究生团队等称号。 　　&ldquo 我这个人从小比较要强，什么事一旦认准就要做到最好。所以在别人&lsquo 喝咖啡&rsquo 的时间，我边&lsquo 喝咖啡&rsquo 边学习，就连坐校车往返于两个校区之间时，我也会看书温习。&rdquo 孟岭超说，本科期间涉猎多个专业，为后来的研究打下了比较扎实的基础。 　　科创&ldquo 狂人&rdquo &mdash 每天做试验，一站14个小时 　　当&ldquo 学霸&rdquo 并不是孟岭超的目标。他真正想做的，是开发自身&ldquo 小宇宙&rdquo 搞科创。 　　&ldquo 从大一开始，我就加入了学校的一个科创基金团队，跟着研究生一起装机床、接线路、做实验、建模型、画图纸、查文献、拟仿真、改软件、修设备&hellip &hellip 就这样从一名科创&lsquo 小白&rsquo 成长为了一枚科创&lsquo 狂人&rsquo 。&rdquo 他自嘲。 　　2010年，就读大三的孟岭超组建了自己的科创团队，开始了全新的科创之路。团队成员来自南航各个专业，在大家的共同努力下，他们的&ldquo AGV视觉导航小车&rdquo 等科创作品获得了多项荣誉。 　　就读研究生后，孟岭超的科创课题转为微细特种加工技术。&ldquo 我刚开始提出把碳纳米管制成加工电极的想法时，几乎没人相信我能成功，因为国内根本没有先例。&rdquo 孟岭超说，从理论上论证可行后，他每天从早上8点就到实验室，常常一直干到晚上10点，试验平均每三分钟一次，每天要试验上百次，而且只能站着做。&ldquo 就这样持续试验半年多、失败上万次后，我终于成功地把纳米和微米&lsquo 焊接&rsquo 到了一起。&rdquo 　　2013 年&ldquo 挑战杯&rdquo 全国大学生课外学术科技作品竞赛上，他的作品《碳纳米管工具电极的制备与应用》由于突破了国内纳米探针制备技术的空白，打破了国外技术的垄断，得到专家评委的高度评价，获得了江苏省一等奖、全国二等奖。 　　创业&ldquo 新兵&rdquo &mdash 要用&ldquo 纳米铅笔&rdquo 绘出星辰梦想 　　此后，孟岭超在导师的指导下，潜心研究、不断改进纳米探针制备技术。今年，由南航创业孵化中心为其团队提供工作场地，江苏星辰纳米科技有限公司宣告成立。目前，赵淳生院士团队以及南航的部分科研团队都在使用他们研制的纳米探针，公司还与国内8家高科技企业建立起合作关系。 　　&ldquo 纳米探针运用于原子粒显微镜，可以实现对癌细胞、H7N9病毒等的探温乃至于提取的一系列过程。而在高精密加工方面，有了纳米探针这样的工具，我们才能生产出更多纳米级的产品。比如手表齿轮，未来如果使用这样的纳米探针制造，精度就会有明显的提高。再比如微型机器人的制造也离不开这样的工具。而一旦这样的微型医疗机器人问世，对于医疗界来说，将具有划时代的意义。&rdquo 孟岭超告诉记者，过去，国内的研究存在空缺，而国外也常有技术封锁，我国高精密制造业存在&ldquo 微米利用不足，纳米几乎为零&rdquo 的发展困境。多年来，朱荻院士的研究就是为了改变这样的现状。 　　&ldquo 星辰公司的目标就是成为国内首创、国际领先的纳米探针生产企业，实现国内微细制造技术从精密到超精密的突破性跨越。&rdquo 孟岭超说，不久前有一家跨国企业希望购买他们的技术和整个团队，但被他婉言谢绝，&ldquo 我们更想做一颗独立的星星，在群星闪耀的夜空中，绽放出属于自己的热量与光芒。&rdquo 　　说这话的时候，这个1989年出生的小伙子满脸绽放自信的光彩。

北京大学信息科学技术学院博士研究生杨雷静与王胜副研究员作为共同第一作者所撰写的论文Efficient photovoltage multiplication in carbon nanotubes，于2011年11月1日在《自然》子刊《自然?光子学》(Nature Photonics, 2011, 5, PP.672-676)上发表。该论文报道了碳纳米管光电器件研究的重要突破，也是电子学系彭练矛教授研究组在碳纳米管器件研究领域所取得的最新进展。 　　在地球资源日益匮乏的今天，太阳能作为重要的替代能源具有很多不可超越的优势。基于纳米尺度新材料的太阳能光伏器件研究是当前国际太阳能光伏领域研究的热点。碳纳米管是直接带隙材料，一直被认为可能在构建下一代太阳能电池中发挥重要影响。并且，半导体的单壁碳管具有独特的能带结构，以及很好的紫外到近红外的宽谱光吸收特性，可以充分地吸收利用太阳光。先前的研究已证明，碳管材料构建的光伏器件具有光生载流子倍增效应，利用这种效应构建的太阳能电池可能超越理论上预计的单个太阳能电池效率极限。但是大多数典型半导体碳管器件的光电压一般小于0.2V，对于实际应用而言小得难以满足需要。如何非常高效地级联碳管太阳能电池以获得高的光电压输出，就成为碳管光伏器件领域富有挑战性的工作之一。 　　碳管级联太阳能电池模块示意图 　　彭练矛研究组提出采用虚电极对接触方法，无需传统的掺杂工艺即可有效地使器件的光电压产生倍增，具体说来，在一根10μm长的碳管上级联5个电池单元，就可以获得大于1V的光电压。这项工作是在彭练矛研究组一系列前期研究的基础上实现的。2008年，研究组提出采用非对称接触电极的方法实现无需掺杂制备碳纳米管二极管，研究结果发表在《先进材料》(Advanced Materials, 2008, 20, 3258)上。 在此基础上，采用近乎同样但经过改进的工艺，又于今年实现了第一个真正意义上的碳管红外发光二极管(LED)，其研究论文发表在《纳米快讯》(Nano Letters, 2011, 11, 23)上。 　　这项研究得到了国家重大科学研究计划和国家自然科学基金委员会的资助。

我国引进的第一台NanoSIMS 50L型纳米离子探针验收会于近日在中国科学院地质于地球物理研究所召开。中国科学院地质于地球物理研究所副所长吴福元研究员为组长的专家组认真听取了法国CAMECA公司纳米离子探针设计师、Franç ois Hillion博士所作的验收报告。专家组对仪器的验收指标有关问题进行了提问，一致认为该仪器的技术参数不仅全部达到合同要求，大部分还优于合同要求的验收指标。 纳米离子探针 　　纳米离子探针具有极高的空间分辨率(Cs+源束斑小于 50nm，O-源束斑小于200nm)，与我所已有的CAMECA ims 1280高精度离子探针互补，构成国际上非常先进的的离子探针分析平台。新引进的NanoSIMS 50L型纳米离子探针配置了7个信号检测器(每个配置法拉第杯和电子倍增器)，可以同时测量7个同位素(或元素)，分析精度好于千分之一。该仪器可以分析除稀有气体以外，元素周期表中从H至U的全部同位素(元素)，并能获取同位素分布的高分辨图像。纳米离子探针的引进，为我国比较行星学、地球科学、材料科学、以及生命科学等领域提供了新的大型实验分析平台。

6月28日，齐碳科技自主研发的测序反应通用试剂获得由成都市药品监督管理局颁发的第一类体外诊断试剂备案证书，备案证编号：川蓉械备20240058，同时获得第一类医疗器械生产备案资质。测序反应试剂是纳米孔测序平台中的重要一环，能够为测序反应提供上机测序所必要的反应环境，与纳米孔基因测序仪、测序芯片一起组成纳米孔基因测序体系，实现对核酸文库样本的高效精准测序。就在一周前，齐碳科技自动化样本制备系统QPrenano-32刚刚获得了由四川省药品监督管理局颁发的二类医疗器械注册证书，可谓双喜临门。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 纳米材料被誉为“21 世纪最重要的战略性高技术材料之一”。随着应用领域的扩大和增强，近年来，纳米材料的毒性与安全性也受到广泛关注。表征与测试技术是科学鉴别纳米材料、认识其多样化结构、评价其特殊性能及优异物理化学性质、评估其毒性与安全性的根本途径，也是纳米材料产业健康持续发展不可或缺的技术手段。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 1 纳米材料的表征 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 纳米材料的表征是对纳米材料的性质和特征进行的客观表达，主要包括尺寸、形貌、结构和成分等方面的表征。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 纳米材料的表征 /span /p p style=" text-align: center " strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/2ffdf5f4-5465-4b3a-849e-1934933722b0.jpg" title=" 纳.png" alt=" 纳.png" / /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2 纳米材料的测试技术 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.1 光子相关光谱法（photo correlation spectroscopy，PCS） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " PCS常用于纳米粒子尺寸及尺寸分布的测试，相关标准已有GB/T 19627 等，其适用于尺寸为3nm~3μm的悬浮液，可获得准确的尺寸分布，测试速度也相当快，特别适合于工业化产品粒径的检测。但采用该方法时，必须要解决好纳米材料的分散问题，须获得高度分散的悬浮液，否则所反映的结果只是某种团聚体的尺寸分布。由于该方法是一种绝对方法，因此测量仪器可以不必校准；但在仪器首次安装、调试期间或有疑问时，必须使用有证标准纳米颗粒分散体系对仪器进行验证。如采用PCS法测定平均粒径小于100nm的、粒度分布较窄的聚苯乙烯球形颗粒分散体系，则要求测得的平均粒径与标定的平均粒径的相对误差应在2%之内。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.2 X 射线衍射法（X-ray diffraction，XRD） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " X射线衍射法可用于纳米晶体材料结构分析、尺寸测试和物相鉴定。该方法测定的结果是最小不可分的粒子的平均尺寸；因此，只能得到较宏观的测量结果。此外，采用该方法进行测试时，需要用X 射线衍射仪校正标准物质对仪器进行校正。目前，该方法已建立有关的国家标准包括GB/T 23413、GB/T 15989、GB/T15991 等。XRD物相分析可用于未知物的成分鉴定，但分析的不足之处在于灵敏度较低，一般只能测定含量在1%以上的物相；且定量分析的准确度也不高，一般在1%的数量级。同时，所需要的样品量较大，一般需要几十至几百毫克，才能得到比较准确的结果。由于非晶态的纳米材料不会对X射线产生衍射，所以一般不能用此法对非晶纳米材料进行分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.3 X 射线小角散射法（small angle X-ray scattering，SAXS） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " SAXS可用于纳米级尺度的各种金属、无机非金属、有机聚合物粉末以及生物大分子、胶体溶液、磁性液体等颗粒尺寸分布的测定；也可对各种材料中的纳米级孔洞、偏聚区、析出相等的尺寸进行分析研究。其测试范围为1~300nm，测量结果所反映的是一次颗粒的尺寸，具有典型的统计性，且制样相对比较简单，对粒子分散的要求也不像其他方法那样严格。但该方法本身不能有效区分来自颗粒或微孔的散射，且对于密集的散射体系，会发生颗粒散射之间的干涉效应，导致测量结果有所偏低。关于该方法的标准有GB/T 13221、GB/T 15988等。为了保证测试结果的可靠性和重复性，应对仪器的性能和操作方法进行校核，一般推荐采用粒度分布已定值的纳米粉末标样或经该方法测定过粒度分布的特定样品进行试验验证，其中粒径偏差应控制在10%以内。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.4 电子显微镜法（electron microscopy） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电子显微镜法是对纳米材料尺寸、形貌、表面结构和微区化学成分研究最常用的方法，一般包括扫描电子显微镜法（scanning electron microscopy，SEM）和透射电子显微镜法（transmission electronmicroscopy，TEM）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " SEM的特点是放大倍数连续可调，从几倍到几十万倍，样品处理较简单；但一般要求分析对象是具有导电性的固体样品，对非导电样品需要进行表面蒸镀导电层。扫描电镜与能谱仪相结合，可以满足表面微区形貌、组织结构和化学元素三位一体同位分析的需要。能谱仪可对表面进行点、线、面分析，分析速度快、探测效率高、谱线重复性好，但是一般要求所测元素的质量分数大于1%。关于电镜在纳米材料应用中的标准较多，如GB/T 15989、GB/T 15991、GB/T 20307、ISO/TS 10798等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " TEM法是集形貌观察、结构分析、缺陷分析、成分分析的综合性分析方法，已成为纳米材料研究的最重要工具之一。除了具有与SEM的相同功能外，利用电子衍射功能，TEM可对同素异构体加以区分。相较于XRD，还能对含量过低的某些相进行分析，且可以结合形貌分析，得到该相的分布情况。TEM法的主要局限是对样品制备的要求较高，制备过程比较繁琐，若处理不当，就会影响观察结果的客观性。目前，TEM在纳米材料方面的应用正逐步被开发出来，其相关标准也在不断增加，如GB/Z 21738、GB/T 24490、GB/T 24491、ISO/TS 11888、GB/T 28044等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 由于电镜法测试所用的纳米材料极少，可能会导致测量结果缺乏整体统计性，实验重复性差，测试速度慢；且由于纳米材料的表面活性非常高，易团聚，在测试前需要进行超声分散；同时，对一些不耐强电子束轰击的纳米材料较难得到准确的结果。采用电镜法进行纳米材料的尺寸测试时，需要选用纳米尺度的标准样品对仪器进行校正。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.5 扫描探针显微镜法（scanning probe microscopy，SPM） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " SPM法是研究物质表面的原子和分子的几何结构及相关的物理、化学性质的分析技术。尤以原子力显微镜（atomic force microscopy，AFM）为代表，其不仅能直接观测纳米材料表面的形貌和结构，还可对物质表面进行可控的局部加工。与电镜法不同的是，除了真空环境外，AFM还可用于大气、溶液以及不同温度下的原位成像分析；同时，也可以给出纳米材料表面形貌的三维图和粗糙度参数。除此之外，AFM 还可用于研究纳米材料的硬度、弹性、塑性等力学及表面微区摩擦性能。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 近年来，SPM技术在纳米材料测量和表征方面的独特性越来越得到体现，如GB/Z 26083-2010、国家项目20078478-T-491等。但由于SPM纵向与横向分辨率不一致、压电陶瓷可能引起的图像畸变、针尖效应等，使得还有一些问题有待解决，如SPM探针形状测量和校正、SPM最佳化应用及不确定度评估、标准物质的制备、仪器性能的标准化、数值分析的标准化、制样指南和标准制定等。目前，虽有仪器校正的标准ASTM E 2530和VDI/VDE 2656颁布，但由于标准物质的缺少，在实际操作中缺乏实施性。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.6 X 射线光电子能谱法（X-ray photoemissionspectroscopy，XPS） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " XPS 法也称为化学分析光电子能谱（electron spectroscopy for chemical analysis，ESCA）法。从X 射线光电子能谱图指纹特征可进行除氢、氦外的各种元素的定性分析和半定量分析。作为一种典型的非破坏性表面测试技术，XPS主要用于纳米材料表面的化学组成、原子价态、表面微细结构状态及表面能谱分布的分析等，其信息深度约为3~5nm，绝对灵敏度很高，是一种超微量分析技术，在分析时所需的样品量很少，一般10-18g左右即可；但相对灵敏度通常只能达到千分之一左右，且对液体样品分析比较麻烦。通常，影响X射线定量分析准确性的因素相当复杂，如样品表面组分分布的不均匀性、样品表面的污染物、记录的光电子动能差别过大等。在实际分析中用得较多的是对照标准样品校正，测量元素的相对含量；而关于该仪器的校准，GB/T 22571-2008中已有明确规定。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.7 俄歇电子能谱法（aguer electron spectroscopy，AES） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " AES法已发展成为表面元素定性、半定量分析、元素深度分布分析和微区分析的重要手段，可以定性分析样品表面除氢、氦以外的所有元素，这对于未知样品的定性鉴定非常有效。除此之外，AES还具有很强的化学价态分析能力。AES的分析范围为表层0.5~2.0nm，绝对灵敏度可达到10-3个单原子层，特别适合于纳米材料的表面和界面分析。但需要注意的是，对于体相检测，灵敏度仅为0.1%，其表面采样深度为1.0~3.0 nm。AES技术一般不能给出所分析元素的绝对含量，仅能提供元素的相对含量；而且，采用该方法进行测试时，需要相应的元素标样，元素鉴定方法在JB/T 6976-1993中已明确给出。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2.8 其他方法 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 除此之外，还有一些其他的测试技术和方法用于纳米材料的表征，如紫外/可见/近红外吸收光谱方法用于金纳米棒的表征（GB/T 24369.1）、紫外-可见吸收光谱方法用于硒化镉量子点纳米晶体表征（GB/T24370）、纳米技术-用紫外-可见光-近红外（UV-Vis-NIR）吸收光谱法表征单壁碳纳米管（ISO/TS 10868）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 3 结束语 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em margin-bottom: 15px " 纵观当前纳米材料的表征与测试技术，要适应纳米材料产业的快速发展，规范化表征和准确可靠测试纳米材料尚存在一定挑战。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 基于此，仪器信息网将于 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 2019年12月18日 /span 组织举办 strong 第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会 /strong （ a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target=" _blank" textvalue=" 免费报名中" i span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 免费报名中 /span /i i span style=" color: rgb(255, 0, 0) " /span /i /a ），邀请该领域专家，围绕纳米材料常用表征和检测技术，从成分、形貌、粒度、结构以及界面表面等方面带来精彩报告，为纳米材料工作者及相关专业技术人员提供线上互动交流互动平台，进一步加强学术交流，共同提高纳米材料研究及应用水平。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target=" _blank" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/14b28169-cfe6-44ba-8dc5-f47132b97366.jpg" title=" 540_200.jpg" alt=" 540_200.jpg" / /a /p p style=" text-align: justify " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2/" target=" _blank" textvalue=" 报名链接：第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会" strong span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 报名链接 /span /strong ： i strong span style=" color: rgb(112, 48, 160) " 第二届“纳米表征与检测技术”主题网络研讨会 /span /strong /i /a /p p style=" text-align: center " strong 扫一扫，参与报名 /strong /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/d2e686ea-3308-4d6f-8795-e26e3d0f062d.jpg" title=" 报名.PNG" alt=" 报名.PNG" / /p p style=" text-align: center " strong 扫一扫，进入纳米表征与检测技术群 /strong /p p style=" text-align: center " strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/33e39f0a-8ef0-4aeb-b662-03350301ed05.jpg" title=" 群.PNG" alt=" 群.PNG" / /strong /p p style=" text-align: justify " strong i style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(127, 127, 127) font-family: 宋体, " arial=" " white-space:=" " 文章摘自： /i /strong /p p style=" text-align: justify " strong i style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(127, 127, 127) font-family: 宋体, " arial=" " white-space:=" " span style=" font-family: " microsoft=" " font-size:=" " background-color:=" " 谭和平, 侯晓妮, 孙登峰, et al. 纳米材料的表征与测试方法[J]. 中国测试, 2013(01):17-21. /span /i /strong /p

经过半年多的筹备，关注多孔材料研究的科学家期待已久的科学盛会――2012国际纳米孔碳材料专题研讨会将于2012年3月12日在韩国首尔举行！这个盛会提供了一个少有的机会来讨论纳米孔碳材料的综合表征（例如：结构，孔径/孔隙）以及它们的应用。中国科学家在多孔碳材料研究方面卓有成效，希望更多的中国学者加入其中。会议期间，美国康塔仪器公司首席科学家及应用经理将进行演讲，主要内容包括理论以及最为先进的数据处理方法。 更多详情请访问： http://www.atikorea.com/pop/html/intro/index.php?lang=en 期待您的报名与参加！ 在线注册 1. 登录www.atikorea.com 2. 单击International Workshop. 3. 填写并提交申请。 位置

纳米技术是当今国际科学技术领域发展的重点学科之一，纳米技术带动了科学技术的巨大进步甚至革命性的突破，发展纳米技术产业也是对国家战略性新兴产业发展有力的推动。在此背景下，由国家科技部、中国科学院、江苏省人民政府共同举办的第三届&ldquo 中国国际纳米技术产业发展论坛暨纳米技术产品展(CHInano2012)&rdquo 将于2012年9月13-15日在苏州国际博览中心举办。 届时，欧普图斯光纳科技将出席本次展会。现诚邀广大客户朋友莅临指导与交流！ 官方网址：http://www.chinanoexpo.com/zhxx.asp

p style=" text-indent: 2em " 透明导电薄膜是触控屏、平板显示器、光伏电池、有机发光二极管等电子和光电子器件的重要组成部件。氧化铟锡（ITO）是当前应用最为广泛的透明导电薄膜材料，但ITO不具有柔性且铟资源稀缺，难以满足柔性电子器件等的发展需求。单壁碳纳米管（SWCNT）相互搭接形成的二维网络结构具有柔韧、透明、导电等特点，是构建柔性透明导电薄膜的理想材料。但已报道SWCNT薄膜的透明导电性能仍与ITO材料有较大差距。 /p p style=" text-indent: 2em " 因此，进一步提高SWCNT薄膜的透明导电特性是实现其器件应用的关键。分析表明，SWCNT透明导电薄膜中的管间接触电阻和管束聚集效应是制约其性能提高的主要瓶颈。一方面，由于SWCNT之间的接触面积小且存在肖特基势垒，载流子在搭接处的隧穿效应较弱，使得管间接触电阻远高于SWCNT的自身电阻；另一方面，虽然SWCNT的直径一般仅为1-2nm，但由于范德华力的作用其通常聚集成直径几十、上百纳米的管束以降低表面能；管束内部的SWCNT会吸光而降低薄膜的透光率，但对薄膜的电导几乎没有贡献。因此，研制高性能SWCNT柔性透明导电薄膜的关键是获得单根分散、低接触电阻的SWCNT网络结构。 /p p style=" text-indent: 2em " 最近，中国科学院金属研究所与上海科技大学物质学院联合培养的博士研究生蒋松在金属所先进炭材料研究部的导师指导下与合作者采用浮动催化剂化学气相沉积法制备出具有“碳焊”结构、单根分散的SWCNT透明导电薄膜（图1A）。& nbsp /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" text-align: center text-indent: 0em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/d1a3d102-e0c5-4683-b29e-cc493258961c.jpg" title=" 1 高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展 仪器信息网.jpg" / & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " 图1. 单根分散、具有碳焊结构的SWCNT网络。 /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （A）典型TEM照片；（B）单根SWCNT的百分含量统计； /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （C-D）无碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性； /span /p p style=" text-indent: 2em text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) font-size: 14px " （E-F）有碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 通过控制SWCNT的形核浓度，所得薄膜中约85%的碳管以单根形式存在（图1B），其余主要为由2-3根SWCNT构成的小管束。进而，通过调控反应区内的碳源浓度，在SWCNT网络的交叉节点处形成了“碳焊”结构（图1A）。 /p p style=" text-indent: 2em " 研究表明该碳焊结构可使金属性-半导体性SWCNT间的肖特基接触转变为近欧姆接触（图1C-F），从而显著降低管间接触电阻。由于具有以上独特的结构特征，所得SWCNT薄膜在90%透光率下的方块电阻仅为41Ω □-1；经硝酸掺杂处理后，其方块电阻进一步降低至25Ω □-1，比已报道碳纳米管透明导电薄膜的性能提高2倍以上，并优于柔性基底上的ITO（图2A-B）。利用这种高性能SWCNT透明导电薄膜构建了柔性有机发光二极管（OLED）原型器件，其电流效率达到已报道SWCNT OLED器件最高值的7.5 倍（图2C-D），并具有优异的柔性和稳定性。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/31a1c88d-964d-4fda-af47-d5b192bb42f2.jpg" title=" 2高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得进展 仪器信息网.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " 图2. SWCNT 柔性透明导电薄膜和SWNCT 有机发光二极管。 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-size: 14px color: rgb(127, 127, 127) " （A-B）SWCNT 柔性透明导电薄膜的光学照片及其透明导电性能对比；（C-D）SWCNT 有机发光二极管原型器件的光学照片及其光电性能对比。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 该研究从SWCNT网络结构的设计与调控出发，有效解决了限制其透明导电性能提高的关键问题，获得了具有优异柔性和透明导电特性的SWCNT薄膜，可望推动SWCNT在柔性电子及光电子器件中的实际应用。主要研究结果于5月4日在Science Advances在线发表（Sci. Adv. 4, eaap9264 (2018)，DOI: 10.1126/sciadv.aap9264）。该研究工作得到了科技部、基金委、中科院等部署的相关项目的支持。 /p

2019年11月6日，“2019 中科大牛津仪器纳米技术论坛”在合肥中国科学技术大学成功召开。论坛由牛津仪器与中国科学技术大学(以下简称“中科大”)联合举办，国内外学术及应用科学家共聚一堂，共同交流了纳米科技前沿成果及相关的检测手段。 中科大微尺度物质科学研究中心副主任侯中怀致欢迎辞 2018年，中科大与牛津仪器联合开展了第一届纳米技术论坛，相比于去年，今年的论坛更加聚焦应用，不仅从中科大内部邀请优秀学者作最新科技的演讲，而且从外校也邀请到了著名专家分享他们的研究成果，论坛获得了参会嘉宾们的高度赞誉。英国驻上海领事馆科技创新领事Stephen Brennan、中科大微尺度物质科学研究中心副主任侯中怀、中科大微纳研究与制造中心副主任周成刚、牛津仪器中国区总经理张鹏出席盛会并致辞。安徽大学葛炳辉教授、中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心杜海峰研究员、中国科学技术大学王鹏飞副研究员做特邀报告，分享了纳米科技结构调制、磁性纳米材料表征，以及纳米材料在生命科学、量子检测等方面的最新成果。牛津仪器的应用科学家也在会上介绍了EDS、EBSD、原子力显微镜、VR/AR光学元件等牛津产品在纳米科技领域的最新应用方案。 英国驻上海总领事馆科技创新领事Stephen Brennan谈中英科技合作 周成刚主任在接受采访时高度肯定了本届论坛，认为是牛津仪器搭建的一个很好的合作交流平台。“通过这个机会，我们可以和牛津仪器的应用科学家们一同探讨最新技术与应用难点。”周成刚说，他表示牛津仪器与中科大合作已久，2014年双方在中科大成立联合实验室，2015年开首次中科大设立“明日之星”奖学金，先后曾有18位中科大优秀学子获奖，本届论坛又有6位新星抱得奖金归。通过这些合作，不仅为牛津仪器赢得了更好的商业口碑，更让双方在先进科学、技术经验等方面实现了融合互助和共利双赢。 颁发“明日之星”证书 辩证统一中的不可或缺——纳米未来看仪器 科学仪器对于科学研究的意义是什么呢？王鹏飞研究员认为，两者是辩证统一的共生关系，科学仪器是科学研究非常重要的工具，同时也是科学技术不断迭代、积累、突破、成熟后的成果。而对于纳米科技而言，想要取得突破性的前沿成果，更是离不开仪器设备的不断创新进步。 “例如量子精密测量，就是一个很前沿的仪器研发方向。该技术的载体是金刚石里面的固态点缺陷，可以用其作为空间分辨率非常高的探针，在大气环境下完成对纳米样品的高精度测量。”王鹏飞说。这种技术可以让诸多领域的科学研究向前迈一大步，例如：在生命科学里可以把传统磁共振这种宏观的方法推进到纳米尺度；在材料学领域，可以通过新的磁场表征手段，对纳米级新材料实现结构解析；在信息学领域，可以测量纳米尺度的微波，助力微电子、晶体管的研发。 左至右第一行：周成刚主任（中科大），葛炳辉教授（安徽大学） 第二行：杜海峰教授（中科院），王鹏飞研究员（中科大） 第三行：周宏敏主任（中科大），竺仁博士（牛津仪器） 第三行：眭孟乔博士（牛津仪器），黄承扬博士（牛津仪器） 尖端科学研究都是做前人所未做，经常会有非常特殊的个性化需求，该怎样创新仪器技术，才能直击科学家的痛点呢？周成刚提出，仪器设备厂商与科研院所之间可以大力开展更多有关仪器设备性能改造和提升方面的合作。通过合理的开放共享和联合研究，将更多的先进技术和特殊特征集成到现有仪器设备上面，进而加速科学仪器的研发升级进程。 现场有奖竟答环节获奖观众 张鹏也表示，牛津仪器不仅是英国的牛津仪器，更是中国的牛津仪器，世界的牛津仪器，本次论坛是公司与中科大合作一个从点到面的里程碑，未来，将进一步加强与以中科大为首的科研院所的深度合作，为中国的科研和工业发展作出自己的贡献。 走向小、远、低、强——牛津仪器未来在中国 近两年，虽然中国制造业普遍增长乏力，但中国仍是牛津仪器业绩最好的市场，并且还在持续快速增长，目前已在牛津仪器全球业绩中占比达到约20%。大学和科学院所是牛津仪器的主要增长点，究其原因，牛津仪器中国区总经理张鹏表示，中国的发展已经进入了产能过剩阶段，而牛津仪器始终专注于尖端科研、技术和产品，因此能够在高科技领域维持强势增。 牛津仪器中国区总经理张鹏 纳米科技正是牛津仪器增长迅猛的主要领域和未来布局的重心之一。牛津仪器7大产品部门中，有5个的产品都与纳米科技相关。采访中，张鹏特别分享了牛津仪器未来在中国发展的战略目标——走向小、远、低、强。 走向小：走向微观结构，深耕微纳领域，牛津未来的产品研发和收购战略都将以此为基点展开。针对纳米研究，2019年牛津仪器升级了Aztec Live系统包括透射能谱和软件系统，实现了原位实时表征；此外还升级了可对大样品进行高精度测量的原子力显微镜。 走向远：牛津仪器的相机在中国的天文行业占有绝对优势，最新研发的大视野、高帧频、低读出噪声的sCMOS相机可以应用于太阳研究、轨道碎片追踪、天梯目标研究和系外行星搜寻。 走向低：牛津仪器的设备可以提供接近绝对零度的极低温设备，能够为量子研究和凝聚态物理提供充分的助益。走向强：牛津仪器在强磁场领域也是世界领先，结合牛津仪器的低温技术，可以高效率制备并表征二维材料和半导体材料，尤其是现在非常热门的第三代半导体材料。 除了产品升级换代，走向小、远、低、强之外，为了更好地为中国用户服务，张鹏表示，牛津仪器同时在不断升级中国的应用团队，输送更多的工程师去总部培训。现在有些业务线的应用产出率甚至高于了总部。“我们不单单是要销售极致的产品，更多地是为中国科研用户提供极致的服务，帮助客户取得突破性的科研成果。”张鹏说。 合影留念

可控有序修饰的单壁碳纳米管。研究团队 供图记者日前从华南理工大学获悉，该校前沿软物质学院林志伟教授与美国国家标准与技术研究院（NIST）研究员Ming Zheng，利用DNA首次实现了单壁碳纳米管（SWCNTs）的可控有序修饰。相关研究发表于Science。审稿人对相关研究成果给予了高度评价，认为该工作完成了过去很多研究者尝试但收效甚微的宏大目标，是该领域的重大进展。据介绍，该论文发表后引起了较大反响，国内外多家媒体对该工作进行了亮点报道。Science刊载了一篇Perspective对该工作进行评述：“本论文所设计的材料，为实现室温超导材料迈出了重要一步，是里程碑式的发现。”该研究工作通过简单的DNA序列设计和精密的结构表征，为SWCNTs可控化学修饰开辟了一个全新的思路。华南理工大学为该论文合作单位，林志伟为第一作者兼通讯作者，博士生李依浓为论文的分子模拟和彩图设计做出了重要贡献；Ming Zheng 为共同通讯作者，NIST为主要通讯单位。SWCNTs是由单层碳原子组成的一维管状纳米材料，具有优异的光学、电学、力学、热学等方面性能，被广泛应用于包括电子器件、光学仪器、疾病检测等诸多领域。SWCNTs的化学修饰可以改变其晶格结构，进而改变电学和光学性能，对发展新型材料如有机超导材料、量子材料意义重大，是国际前沿的研究方向。但由于SWCNTs中所有碳原子的化学环境相同，SWCNTs的可控化学修饰是该领域长期存在的一项重大挑战。林志伟表示，“精确可控的修饰方法，使得科学家有望像服装设计师一样，按自己的想法 ‘可定制化’地设计SWCNTs化学结构，以实现特殊的性能，例如超导性能和量子性能等，进而实现在航空航天、量子计算机、量子通信、新一代生物医疗等领域的前沿应用。”具体来说，作者将含有鸟嘌呤碱基（Guanine，G）的DNA序列，缠绕至多种单手性SWCNTs的表面，通过调控SWCNTs种类、DNA序列和构象，实现预先定制反应位点。在525 nm光照下激发玫瑰红（Rose Bengal）产生单线态氧，进而引发G与SWCNTs发生反应。之后利用吸收光谱、光致发光光谱（PL）、拉曼光谱对产物结构进行表征。SWCNTs与DNA的反应示意图和光谱表征。研究团队 供图为了深入研究反应机理以及反应后SWCNTs晶格中反应位点的空间分布，研究人员设计了一系列有相同G含量，但G相对位置不同的DNA（2G-n），出乎意料地发现C3GC7GC3（2G-7）和（8,3）SWCNTs的反应产物，在拉曼、荧光光谱中与SWCNTs晶格缺陷相关的峰强出现了极小值，表明在SWCNTs中形成了有序排列的晶格缺陷，即有序排列的反应位点。利用冷冻电镜（Cryo-EM）对C3GC7GC3-（8,3）的结构进行表征和重构，证实了有序的DNA螺旋结构。通过计算机模拟所构筑的理论模型与冷冻电镜的重构模型相互验证，清楚地揭示了反应机理，并进一步证明了晶格缺陷（G反应位点）在SWCNTs表面等间距的有序排列。基于精确可控的SWCNTs修饰方法，有望实现按可定制化的方式，重塑SWCNTs原有的晶格结构和光电性能，为发展有机超导材料、拓扑材料等变革性材料提供重要的理论和实验依据。美国《Science Daily》对该研究成果进行了专题报道，文中指出：“科学家利用DNA克服了之前几乎无法逾越的障碍，设计出有望给电子产品带来革命性影响的材料。”相关论文信息： https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo4628 【近期会议推荐】仪器信息网将于2022年8月30-31日举办第五届纳米材料表征与检测技术网络会议，开设“能源与环境纳米材料”、“生物医用纳米材料”“纳米材料表征技术与设备研发（上）”、“纳米材料表征技术与设备研发（下）”4个专场，邀请20余位国内知名科研院所、高等院校、仪器企业的专家学者做精彩报告，内容涉及冷冻电镜、透射电镜、扫描电镜、扫描隧道能谱、X射线光电子能谱仪、纳米粒度及Zeta电位仪、超分辨荧光成像、表面等离子体耦合发射、荧光单分子单粒子光谱磁纳米粒子成像、拉曼光谱、X射线三维成像等多种表征与分析技术。报名听会1、扫描下方二维码进入会议官网，点击“立即报名”：2、复制下方链接在浏览器中打开，进入会议官网后点击“立即报名”https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2022/

第十三届中美华人纳米论坛将于2018年6月29日-7月3日在成都环球中心天堂洲际大饭店举行。届时，嘉仪通将携手成都办事处——嘉瑞通科技，以及合作伙伴——颐光科技共同参加此次会议，并现场展示嘉仪通测试薄膜材料Seebeck系数和电阻率的“薄膜热电参数测试系统”以及用于多种材料的快速热处理的“红外退火炉”，我们热诚欢迎各界同仁莅临嘉仪通展位参观指导。 大会详情中美华人纳米论坛自2006年创办以来受到海内外广泛关注，影响力迅速扩大，被誉为“华人纳米年度顶级盛会”。本届论坛由西南交通大学和四川大学联合承办，主题为“纳米科学及前沿技术”。会议内容此次会议将国绕纳米创制与功能、纳米能源与环境纳米生物与医学、纳米材料及表征等议题开展学术交流；同时，安排纳米医疗应用、纳米能源和环境、量子点与钙钛矿等专题讨论和墙报展示。会议信息论坛时间：2018年6月29日-7月3日论坛地址：成都环球中心天堂洲际大饭店主办单位：中美华人纳米论坛组受会承办单位：西南交通大学、四川大学【薄膜热电参数测试系统】和【红外退火炉】【薄膜热电参数测试系统】：l薄膜热电参数测试系统MRS-3 ，专门针对薄膜材料的Seebeck系数和电阻率测量，采用动态法测量Seebeck系数,避免了静态测量在温差测量上的系统误差,采用四线法测量电阻率，测量更准确便捷。【红外退火炉】：红外退火炉IRLA-1200，采用红外辐射加热技术同时搭配高精度温度控制系统，24秒内仪器可快速升温至1150℃,升温速率最快可达50℃/s，控温精度可达±0.1℃，可实现样品快速升温和退火，对新材料相关的RTP研究工作起到重要作用。

2019 NanoScientific Symposium China津京冀纳米科技青年科学家论坛2019年津京冀纳米科技青年科学家论坛（NSSC2019）将于2019年8月5-6日在天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心（TICNN）举行。中心的主要研究方向为解决后莫尔时代电子学器件和材料问题的外延石墨烯基电子学器件的研发和相关物理的研究、自由空间中纳米颗粒电子结构演化机理研究以及相关仪器设备和测量方法的研究、纳米系统的物理化学性质研究。本次论坛将邀请国内的青年专家学者，聚焦石墨烯等二维材料，利用扫描探针显微镜（SPM）等最先进的研究手段，深入探讨石墨烯等二维材料合成、制备以及相关电子学器件的研发、物理机制及纳米技术的前沿科学问题和未来发展方向。大会日期：2019年8月5日-6日大会地点：天津大学，天津市南开区卫津路92号，天津大学第二十教学楼西配楼大会报告人Walter A. de Heer乔治亚理工学院物理学教授，天津大学纳米颗粒与纳米系统国际研究中心主任，世界石墨烯电子学奠基人和开拓者，荷兰著名物理学家、纳米科学研究者，因发现金属团簇的电子壳结构、过渡金属团簇中的磁性、碳纳米管中的场发射和弹道传导以及石墨烯电子学而闻名。被评为“科学美国人50强”之一，他在石墨烯晶体管方面的工作被《技术评论》评为2008年“最有可能改变我们生活方式”的十大新兴技术之一。2009年9月被授予ACSIN纳米科学奖。H因子是71.C.P. Wong 汪正平美国国家工程院院士、中国工程院外籍院士、香港科学院创院院士、香港中文大学工程学院院长及卓敏电子工程学讲座教授。在封装材料领域已发表学术论文1000多篇，申请美国专利60余项，被IEEE授予电子封装领域最高荣誉奖——IEEE元件、封装和制造技术奖。以第一作者和通讯作者共发表研究论文1000余篇（其中SCI收录论文335篇，EI收录625篇），其中包括发表于Science（科学）文章2篇，Journal of the American Chemical Society（美国化学会志）文章5篇，Nano Letters （纳米快报）文章6篇，以及发表于ACS Nano（ACS纳米）、Advanced Materials（先进材料）等电子材料领域顶级期刊论文多篇。撰写了《Polymers for Electronic and Photonic Applications》（美国高校常用的材料和电子专业教科书）、《Electronic Packaging, Design, Materials, Process and Reliability》等12本学术专著，其中的多部著作已被翻译成中文在中国国内出版。分会报告胡名列天津大学周期量级光纤飞秒激光及其应用包文中复旦大学Wafer-scale devices and circuits based on 2D transition metal dichalcogenides向东南开大学Atomic switches andanstrom gaps controlled by light张文凯北京师范大学超快激光和X射线光谱及其应用杨天新天津大学利用窄带缝隙双层石墨烯实现THz波无粒子数反转光放大的新方法李志青天津大学Hopping conductance and macroscopic quantum tunneling effect in Pbx(SiO2)1-x nanogranular films李荣金天津大学2D Molecular Crystals: Rational Molecular Design, Controllable Self-Assembly, and Unique Optoelectronic Properties米文博天津大学专家报告王德强中科院CAS专家报告吴孝松北京大学专家报告王培杰首都师范大学专家报告李志鹏北京师范大学专家报告惠飞以色列理工学院基于SPM技术的二维材料表征王贺首都师范大学专家报告李小英天津大学专家报告于曦天津大学专家报告何明南开大学专家报告侯峰天津大学专家报告如有任何问题，请与会务组联系纪梅：mei.ji@tju.edu.cn马丽娜: linama@parksystems.com

p 　　能源纳米技术，泛指利用纳米材料和纳米尺度的特征效应构筑能源纳米器件，致力于解决可再生能源转化和存储过程中的瓶颈问题，目前已成为一个重要的学科交叉领域。能源纳米器件显著区别于电子器件和光电子器件，其工作机制决定于器件中电子、空穴和离子等载流子的长程传输过程，其传输过程常与化学转化相耦合，并且不同于传统化学反应中电子被局域在原子核附近。基于原子力显微镜(AFM)发展的扫描力探针显微术(SFM)从最初的形貌扫描工具，逐步发展成了可探测力学、电学、热学、磁学、光学和化学等性质的多模式功能成像技术，同时结合其高空间和时间分辨率，适应于复杂环境的原位工况成像能力等优势，被广泛用于能源纳米器件工作机理的研究。 /p p 　　中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员陈立桅团队，长期致力于能源纳米器件界面形貌、化学结构和电子过程的扫描力探针研究，目前已在Acc. Chem. Res，Nat. Commun.，JACS，Adv. Mater.，Joule，Nano Lett.，Nano Energy 等期刊上发表了一系列原创性研究成果。近日，受邀在《先进材料》(Advanced Materials)上撰写题为Functional Scanning Force Microscopy for Energy Nanodevices 的综述文章(DOI: 10.1002/adma.201802490)，聚焦近年来能源纳米器件的扫描力探针技术的研究进展。 /p p 　　该综述首先介绍了扫描探针各种功能成像技术的发展历程，从最基本的形貌成像模式开始(图1)，依次介绍纳米力学模式、化学成像模式、载流子探测模式和时间分辨成像技术等。第二部分介绍了各种扫描力探针功能成像模式在能源转换器件，如有机光伏电池和有机-无机钙钛矿电池中的进展。该部分重点突出了原位工况研究器件内部界面动态演化的重要意义和面临的挑战(图2)。在第三部分中，该综述介绍了以锂离子电池为典型代表的能源储存器件中固态电解质中间相(SEI)的形貌、力学性质、化学组分在电池循环中的演变，及其与电池循环性能的关联(图3)。该类器件区别于能源转换器件的主要特点是器件行为决定于离子的传输，因此推动了一系列探测离子运动的功能成像模式的发展。最后，该综述总结了扫描力探针技术在能源纳米技术发展中起到的积极推动作用，同时指出进一步提高测量分辨率和测量精度对于推动能源纳米技术领域革新具有重要意义。 /p p style=" text-align: center " 　　此综述和相关研究工作得到国内外合作者的大力支持，受到国家自然科学基金、科技部重点研发计划、江苏省自然科学基金、中科院先导专项和科研装备研制项目、苏州纳米协同创新中心(教育部2011计划)以及苏州纳米所的经费资助与研发条件支持。 br/ img title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/3077aae7-37fa-4433-af33-770f84021604.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图1.扫描力探针技术原理图，通过针尖扫描过程中是否振动将扫描力探针技术分为非振动模式(a)和振动模式(b)两大类 br/ img title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/611aebf3-4b8d-49b6-9176-fdacae6f7a8e.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图2.原位工况研究有机光伏器件和有机-无机钙钛矿光伏器件能级结构的演变 br/ img title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/b1bdb1ed-c242-4cdc-952b-b2a6033070e1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图3.锂离子电池SEI形成原理示意图及其形貌变化的原位表征 /p p br/ /p

p style=" text-indent: 2em " 在国家重点研发计划“纳米科技”重点专项的支持下，清华大学魏飞教授团队与李喜德教授团队合作研究，在超强碳纳米管纤维领域取得突破，在世界上首次报道了接近单根碳纳米管理论强度的超长碳纳米管管束的制备。 /p p style=" text-indent: 2em " 碳纳米管被认为是目前人类发现的强度最高的几种材料之一，其杨氏模量高达1 TPa以上，拉伸强度高达100 GPa以上（比强度更是高达62.5 GPa/(g/cm3)），超过T1000碳纤维强度10倍以上。理论计算表明，碳纳米管是目前唯一有可能帮助我们实现太空电梯梦想的材料。 span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-indent: 2em " 如何将一根根碳纳米管组装后仍保持其单根的优异力学性能是制备超强纤维必须首先解决的问题。然而，目前已报道的碳纳米管纤维的强度只有0.5~8.8 GPa，远低于碳纳米管理论强度（& gt 100 GPa）。主要原因是形成纤维的碳纳米管长度较短，单元体之间以范德华力相互搭接，在拉力作用下极易发生相互滑移，无法充分利用碳纳米管固有的本征高强度。 /p p style=" text-indent: 2em " 此外，碳纳米管内的结构缺陷、杂乱的取向等都会导致纤维强度的下降。相比之下，超长碳纳米管具有厘米甚至分米以上的长度并且具有完美的结构、一致的取向和接近理论极限的力学性能，在制备超强纤维方面具有巨大的优势。 /p p style=" text-indent: 2em " 魏教授与李教授研究团队通过采用原位气流聚焦的方法，可控地制备了具有确定组成、结构完美且平行排列的厘米级连续超长碳纳米管管束，巧妙避免了上述的限制因素。通过制备含有不同数量单元的超长碳纳米管管束，定量分析其组成和结构对超长碳纳米管管束力学性能的影响，建立了确定的物理/数学模型。提出了一种“同步张弛”的策略，通过纳米操纵来释放管束中碳纳米管的初始应力，使其处于一个较窄的分布范围，进而可将碳纳米管管束的拉伸强度提高到80 GPa以上，接近单根碳纳米管的拉伸强度。所报道的超长碳纳米管管束拉伸强度优于目前发现的所有其他纤维材料。 /p p style=" text-indent: 2em " 这项工作揭示了超长碳纳米管用于制造超强纤维的光明前景，同时为发展新型超强纤维指明了方向和方法。相关成果于2018年5月14日在线发表于《自然—纳米技术》(Nature Nanotechnology)上。 /p