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纳米器件

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纳米器件相关的论坛

  • 【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。

  • 2005年度国家自然科学基金委员会专项“纳米科技平台上纳米材料和器件的若干基础研究”研究课题申请指南

    2005年度国家自然科学基金委员会专项“纳米科技平台上纳米材料和器件的若干基础研究”研究课题申请指南 一、总体目标本专项的设立旨在充分利用国家纳米科技平台,实现数据和研究设备的共享;强化国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金会)“纳米科技基础研究”重大研究计划整体布局的集成,推动学科交叉和合作研究;促进纳米科技的稳定健康发展,提升我国在纳米材料和纳米器件基础研究领域的国际竞争能力。本专项的依托单位是国家纳米科学中心。 二、基本原则本专项将根据自然科学基金会“纳米科技基础研究”重大研究计划申请指南以及其他与纳米科技密切相关的研究课题的总体要求,充分利用国家纳米科学中心各协作实验室相关仪器设备,在纳米科学与技术的关键研究领域开展原创性基础研究。 三、研究领域 1、纳米尺度的相关检测和表征 (1)纳米材料的表面物理化学过程和自组装方法研究 (2)纳米尺度内物理、化学性质的检测和表征 (3)分子纳米结构和单分子检测 2、纳米结构、纳米器件的设计和应用探索 (1) 准一维纳米材料的基本理论和工艺技术研究 (2) 基于新原理的纳米电子器件和纳米光子器件 (3) 纳米材料及器件的设计和数学建模 3、纳米生物和医学器件研究 (1) 用于疾病早期诊断和治疗的纳米材料及相关器件技术 (2) 探索靶向治疗的纳米药物及其载体的定向输送和缓释体系 (3) 单分子和单细胞的探测、表征和传感技术 四、申请本专项研究课题注意事项 1、申请人资格本专项各研究课题申请人必须符合自然科学基金会面上项目申请者资格,承担过或正承担着自然科学基金会“纳米科技基础研究”重大研究计划资助项目以及基金会与纳米科技密切相关的项目。研究课题申请不受自然科学基金会基金申请限项规定的制约。 2、申请者可根据拟解决的具体科学问题,自由确定项目名称、研究目标、研究内容、技术路线。每个课题资助金额原则上不超过10万元,执行期限为2年。 3、本专项经费原则上应使用在国家纳米科学中心协作实验室的大型仪器上开展相关的学术研究和测试等方面的工作,在课题申请书上应明确表示使用大型仪器所在的协作实验室名称。课题经费按照申请内容和使用设备的情况划拨至相关的协作实验室。 4、申请者请于2006年1月10日前提交课题申请。使用统一电子版面上基金项目申请书,申请者可自行在基金会网站上下载,然后安装在个人计算机中,按照帮助文档的说明操作即可。基本信息表中的资助类别选择“专项基金项目”、亚类说明选择“其他”,附注说明填写“纳米科技平台上纳米材料和器件的若干基础研究”,报告正文按照面上项目撰写提纲撰写。一式5份报送国家纳米科学中心。 5、为避免重复资助,项目申请书应明确论述该项申请与其它相关研究项目的联系与不同。 6、自然科学基金会委托“纳米科技基础研究”重大研究计划专家指导组成员、协调工作组成员、本专项负责人和部分特邀专家组成本专项管理领导小组,负责项目评审等工作。评审中坚持择优和重点支持的原则,以到会评审专家投票的方式确定资助课题(赞成票须超过到会专家半数)。 7、在课题执行过程中,各课题负责人和课题组成员应保持稳定,确需变更的,课题负责人须及时提交变更申请及相应变更材料,经专项负责人签署意见后报管理领导小组审定。 8、本专项资助的课题研究所形成的论文、专利和数据库等须标注: “由国家自然科学基金资助,项目批准号90406024”等相关字样。 五、联系方式 联 系 人: 汲志华 王荷蕾 联系电话: 010-82613928,62652123 传 真: 010-62652116Email: jizh@iccas.ac.cn wanghl@nanoctr.cn 通讯地址: 北京中关村北一街2号国家纳米科学中心 邮 编: 100080

  • 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]

  • 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。

  • 【资料】纳米新技术(共3讲)

    [B][center]什么是纳米技术 [/center][/B] 纳米是长度单位,原称"毫微米",就是10-9(10亿分之一米)。纳米科学与技术,有时简称为纳米技术,是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。  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。  纳米技术包含下列四个主要方面:   第一方面是纳米材料,包括制备和表征。在纳米尺度下,物质中电子的放性(量子力学学性质)和原子的相互作用将受到尺度大小的影响,如能得到纳米尺度的结构,就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。而不改变物质的化学成份。用超微粒子烧成的陶瓷硬度可以更高,但不舱裂:无机的超微粒子灰分在加入橡胶后,将粘在聚合物分子的端点上,所做成的轮胎将大大减小磨损和处长寿命。   第二方面是纳米动力学,主要是微机械和微电机,或总称为微型电动机械系统(MEMS),用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小,刻蚀的深度往往要求数十至数百微米,而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机,用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度,但有很大的潜在科学价值和经济价值。   第三方面是纳米生物学和纳米药物学,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。   第四方面是纳米电子学,包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征,以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。"更小"是指响应速度要快。"更冷"是指单个器件的功耗要小。但是"更小"并非没有限度。  纳米技术是建设者的最后疆界,它的影响将是巨大的  在1998年的四月,总统科学技术顾问,Neal Lane 博士评论到,如果有人问我哪个科学和工程领域将会对未来产生突破性的影响,我会说该个启动计划建立一个名为纳米科技。"大挑战"机构,资助进行跨学科研究和教育的队伍,包括为长远目标而建立的中心和网络。一些潜在的可能实现的突破包括:   把整个美国国会图书馆的资料压缩到一块像方糖一样大小的设备中,这通过提高单位表面储存能力1000倍使大存储电子设备储存能力扩大到几兆兆字节的水平来实现。  由自小到大的方法制造材料和产品,即从一个原子、一个分子开始制造它们。这种方法将节约原材料和降低污染。  生产出比钢强度大10倍,而重量只有其几分之一的材料来制造各种更轻便,更省燃料的陆上、水上和航空用的交通工具。  通过极小的晶体管和记忆芯片几百万倍的提高电脑速度和效率,使今天的奔腾Ⅲ 处理器已经显得十分慢了。   运用基因和药物传送纳米级的MRI对照剂来发现癌细胞或定位人体组织器官   去除在水和空气中最细微的污染物,得到更清洁的环境和可以饮用的水。  提高太阳能电池能量效率两倍。

  • 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)。

  • 【分享】什么是纳米科技?

    纳米科学技术是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内,原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问;同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。纳米科技的研究内容 创造和制备优异性能的纳米材料 设计、制备各种纳米器件和装置 探测和分析纳米区域的性质和现象 什么是纳米?  纳米是尺寸或大小的度量单位:千米(103 )→米→厘米→毫米→微米→纳米( 10-9) 4倍原子大小,万分之一头发粗细 纳米科技研究什么问题?  生物科学技术、信息科学技术、纳米科学技术是下一世纪内科学技术发展的主流。生物科学技术中对基因的认识,产生了转基因生物技术,可以治疗顽症,也可以创造出自然界不存在的生物;信息科学技术使人们可以坐在家中便知天下大事,因特网几乎可以改变人们的生活方式。  纳米科学是研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内,原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问;同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。 还原论:把物质的运动都还原到原子、分子这一层面上。原子论和量子力学取得了巨大的成功。有机合成;分子生物学;转基因食品、克隆羊;原子光谱和激光;固体电子论和IC;几何光学到光纤通讯。 宏观世界上经典物理、化学、力学的巨大成就:计算机和网络、宇宙飞船、飞机、汽车、机器人等改变了人们的生活方式  科学技术有认识上的盲区或人类知识大厦上的裂缝。裂缝的一边是以原子、分子为主体的微观世界,另一岸是人类活动的宏观世界。两个世界之间不是直接而简单的联结,存在一个过渡区--纳米世界。例:分子合成 ≤1.5nm, →活体 微电子技术在0.2μm,显微外科只能连接大、小、微血管≤ PM10和PM1.5的微粒几十个原子、分子或成千个原子、分子“组合”在一起时,表现出既不同于单个原子、分子的性质,也不同于大块物体的性质。这种“组合”被称为“超分子”或“人工分子”。“超分子”性质,如熔点、磁性、电容性、导电性、发光性和染、颜色及水溶性有重大变化。当“超分子”继续长大或以通常的方式聚集成大块材料时,奇特的性质又会失去,像真是一些长不大的孩子。  在10nm尺度内,由数量不多的电子、原子或分子组成的体系中新规律的认识和如何操纵或组合及探测、应用它们---纳米科学技术的主要问题。 原子和分子的微观世界和宏观世界的过渡区内的新现象和新规律 探测纳米长度内物理、化学生物信息的新原理和新方法 新概念和新理论:强关联、强场、快过程、少粒子的量子体系 应用 新科学还是老理论的翻版?历史悠久的新科学技术西汉铜镜和黑漆鼓徽墨漆器催化剂材料感光材料和彩色胶片含有高岭土颗粒的轮胎WHY?不清楚近十年,计算机和材料设计;探测技术STM、AFM、SNOM;IC和生命科学的推动;制备技术发展;理论的发展高强度和高韧性、可自修复、有智能、可再生→新一代纳米材料 为什么小尺寸会有如此重要的影响? 表面效应 小尺寸效应 量子限域效应 研究目标和可能的应用 材料和制备:更轻、更强和可设计;长寿命和低维修费;以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料;生物材料和仿生材料;材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复; 微电子和计算机技术:2010年实现线条为100nm的芯片,纳米技术的目标为:纳米结构的微处理器,效率提高一百万倍;10倍带宽的高频网络系统;兆兆比特的存储器(提高1000倍);集成纳米传感器系统; 医学与健康快速、高效的基因团测序和基因诊断和基因治疗技术;用药的新方法和药物“导弹”技术;耐用的人体友好的人工组织和器官;复明和复聪器件;疾病早期诊断的纳米传感器系统 航天和航空低能耗、抗辐照、高性能计算机;微型航天器用纳米测试、控制和电子设备;抗热障、耐磨损的纳米结构涂层材料 环境和能源发展绿色能源和环境处理技术,减少污染和恢复被破坏的环境;孔径为1nm的纳孔材料作为催化剂的载体;MCM-41有序纳孔材料(孔径10-100nm)用来祛除污物;纳米颗粒修饰的高分子材料 生物技术和农业在纳米尺度上,按照预定的大小、对称性和排列来制备具有生物活性的蛋白质、核糖、核酸等。在纳米材料和器件中植入生物材料产生具有生物功能和其他功能的综合性能。,生物仿生化学药品和生物可降解材料,动植物的基因改善和治疗,测定DNA的基因芯片等

  • 南方科技大学程春教授(广东省杰青)课题组30W聘优秀博士后(纳米材料与器件)

    700 次;其中包括Nature Comm., Nano Lett., ACS Nano, Adv. Matter., J. Am. Chem. Soc. 等;并已获授权一项国家专利,一项美国专利已提交申请;作为评审专家审核国家自然科学基金项目以及深圳市各类科技类基金项目,是Nano Lett,ACS Nano,Adv. Mater. 等期刊的长期审稿人。目前课题组工作以纳米功能氧化物机敏材料、能源材料、二维纳米材料为主要发展方向,近3年发表SCI论文30余篇。现在主持及参与国家自然科学青年基金二项,教育部留学归国人员启动基金一项,广东省杰出青年项目一项,深圳市纳米压印重点实验室项目以及孔雀计划启动基金等,课题组经费约800万元。 http://www.sustc.edu.cn/index.php?r=blog/index&id=59研究领域:1. 低维纳米材料应用于光吸收、能量转化(太阳能电池,分解水)、节能环保(智能玻璃,可见光光催化); 2. 二维纳米材料的可控合成、光学性质及电输运性质; 3. 基于二氧化钒单畴相变的微纳器件 (纳米功率计、执行器等)。课题组具备或近期到位的基本实验条件:1. 化学气相沉积设备5套;水热合成设备多套2. 微区拉曼光谱仪(JY Horiba)2. 半导体测试仪Keithley 4200 +Keithley 电表多套2400/6517+2台锁相放大stanford3. 探针台(cascade)+低温电学测量腔体(janis)4. 双工位手套箱+太阳能模拟器(Newport)5. 电子束热蒸发设备6. 光分解水设备7. 其他设备博士后 岗位要求和待遇:博士后招聘要求(长期有效,名额不限):1. 博士已经毕业或者2015年6月前答辩的博士候选人;2. 博士后将进行下面某一研究方向进行课题研究,因此要求申请人有较强的相关研究经验。a、二维纳米材料的制备,特性研究及器件应用;b、新型钙钛矿薄膜太阳能电池;c、纳米二氧化钒相变的特性研究及器件应用(执行器、纳米功率计、智能玻璃等等)。岗位待遇:1. 在相关专业领域已取得突出的学术成绩和科研成果优秀博士将能够申请南科大设立的校长卓越博士后计划:年薪为30万元整,其中市财政生活补贴12万元/年(免税);对于资质优异的博士,导师将积极帮助推荐。2. 未能入选校长卓越博士后计划的博士后年薪最低为22万元起,最高同样可达30万元(具体待遇视个人资历和能力面议),其中含有深圳市12万元整的高额免税补贴;组内经费充裕、科研气氛极好、设备先进齐全,并提供良好的办公、住宿和科研条件。3. 市政府对出站后留深工作者给予10万元科研启动经费(可算做个人奖励);4. 出站留深工作,符合深圳市后备级或孔雀计划人才条件的可获80-100万元的住房补贴;5. 出站留深进行科研工作的具有海外留学经历的,可申请获得300万的孔雀计划科研启动经费。科研助理1名,招聘要求:1. 硕士毕业或即将毕业;2. 具有一定的科研经验(上述相关的研究领域);3. 待遇面议。应聘流程:1. 申请人将详细的申请材料发送到程春教授邮箱:chengc@sustc.edu.cn,邮件标题请注明“姓名+博士毕业学校+应聘职位” (如,张三XX大学应聘博士后职位)。申请材料需包括:(1) 详细的个人简历,含学习、工作和科研的经历,主要科研成果(如论文论著、成果证书或奖励)清单以及联系方式;(2) 2-3推荐人的姓名及有效联系方式;(可后补充)(3) 其他可以证明工作能力的材料。(4)代表论文2. 通过简历初步遴选者,将在一周内获得电话面试或视频面试通知。3. 通过电话面试者将被邀请到南科大现场面试 ,通过现场面试者将依照相关程序办理博士后入站手续。欢迎有志于在学术界有所建树的同学加入我们课题组!如有疑问,欢迎咨询。

  • 【原创大赛】【微观看世界】纳米操纵

    【原创大赛】【微观看世界】纳米操纵

    1.实验讲叙:纳米操纵是搬运纳米零件、组装纳米器件、最终实现纳米制造的基础工艺技术。纳米尺度空间所涉及的物理层次,是即非宏观又非微观的相对独立的中间领域,被人称之为介观研究领域。它是在纳米空间尺度内操纵原子和分子,对材料进行加工,制造有特定功能的产品或对某物质进行研究。掌握其原子、分子的运动规律和特性的崭新高技术科学。同时也是现代科学和现代技术结合的产物。本文讲叙以某种纳米粉末颗粒为试验材料,基于SPM的Nanoman(纳米操纵)技术上对纳米颗粒进行神奇搬迁拼图的全过程。2.实验仪器:采用bruker(布鲁克)公司的扫描探针显微镜(型号:Nanoman VS)3.实验材料:未知的纳米颗粒平均宽度170nm,高度44nm4.实验原理:通过探针对纳米颗粒拨动达到使粉末颗粒搬迁,如图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/11/201311202204_478477_2224533_3.jpg

  • 【分享】巧夺天工!纤维纳米发电机(图)

    【分享】巧夺天工!纤维纳米发电机(图)

    [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2008441608_01_1633307_3.jpg[/img]图:(a)低倍扫描电子显维照片显示两个互相缠绕的、表明长有氧化锌纳米线阵列的纤维,其中一个镀有金。(b)高倍扫描电子显维照片显示两纤维界面处的纳米线对纳米线结构。(c)显示多根纤维组成的纤维纳米发电机的串/并连式连接来提高输出电压/电流。(图片来源:王中林实验室) 从2006年开始,王中林小组相继发明了纳米发电机、直流发电机。在2006年他首次提出了压电电子学(Piezotronics)的概念和新研究领域。由于氧化锌具有独特的半导体和压电性质,弯曲的氧化锌纳米线能在其拉伸的一面产生正电势,压缩的一面产生负电势。氧化锌半导体和金属电极之间的肖特基势垒则能控制电荷的积累与释放,从而实现机械能到电能的转化,并有效释放。   2007年初,基于压电电子学原理,王中林研究小组用超声波带动纳米线阵列运动,研制出能独立从外界吸取机械能、并将之转化为电能的纳米发电机模型。在超声波带动下,这种纳米发电机已能产生上百纳安的电流。但是,在实际环境中,机械能主要以低频震动形式存在,如空气的流动、引擎的震动等。要让纳米发电机能广泛应用于各方面,一个关键的问题就是要降低纳米发电机的响应频率,让纳米线阵列在几个赫兹的低频震动下也能将机械能转化为电能。   为了实现这一目标,王中林教授和王旭东博士及秦勇博士组成研究小组。利用溶液化学方法,他们将氧化锌纳米线沿径向均匀生长在纤维表面,然后用两根纤维模拟了将低频震动转化为电能的这一过程。为了能实现电极与氧化锌纳米线之间的肖特基接触,他们采用磁控溅射在一根纤维表面镀了一层金膜作为电极,而另一根表面是未经处理的氧化锌纳米线。当两根纤维在外力作用下发生相对运动时,表面镀有金膜的氧化锌纳米线像无数原子力显微镜探针一样,同时拨动另外一根纤维上的氧化锌纳米线;所有这些氧化锌纳米线同时被弯曲、积累电荷,然后再将电荷释放到镀金的纤维上,实现了机械能到电能的转换。   相对于之前的直流纳米发电机,新成果实现了如下突破:首先,通过让氧化锌纳米线在纤维之上生长,为实现柔软,可折叠的电源系统(如“发电衣”)等打下了基础;其次,基于纤维的纳米发电机能在低频震动下发电,这就使得步行、心跳等低频机械能的转化成为可能;再次,由于其合成方法简单,条件温和,这就大大扩展了基于氧化锌纳米线的纳米发电机的应用范围。根据目前的实验数据,他估计,如果能用这些纤维编织成布在极端优化的条件下,每平方米这样的布可能输出大约20-80毫瓦的电能。   王中林说,目前这种由两根纤维组成的纳米发电机的输出功率还很小,这主要是由于纤维的内阻较大以及纤维之间接触面积较小造成的。目前,他们正努力提高这种基于纤维的纳米发电机的输出能量。例如,通过在纤维上预先镀一层导电材料然后生长氧化锌纳米线,可以明显降低纳米发电机的内阻,进而可提高纤维基纳米发电机的输出电流;也可以通过增加纤维的数量来提高纳米发电机的输出能量。   文章的审稿人认为:“这是一项很有创意、具有突破性的研究……作者的思路是革命性的。”王中林认为,新成果将为纳米发电机在生物技术、纳米器件、个人携带式电子设备以及国防技术等领域的应用开拓更为广泛的空间。    “今天,纳米科技已经从早期对纳米材料结构和基本物理化学特性的研究,发展到利用纳米材料的优良特性有目的地制造纳米器件,各种各样的纳米器件被纷纷制造出来,如纳米传感器、纳米电动机甚至纳米机器人等。”王中林说,“但与此同时,为这些微型化、集成化的纳米器件提供能量的仍是传统电源,如电池。因此,迫切需要开发出纳米尺度的电源系统,为纳米器件的进一步小型化、集成化提供基本能源。”   目前,已经有BBC、NBC、PBS、《国家地理》等多家国际权威新闻媒体对这一重要的科学成果进行了报道。

  • 【纳米技术成就生活之美】纳米技术与离我们的实际生活越来越近!(鼓励讨论,加分结束)

    2009中国国际纳米科学技术会议于9月1日上午在北京拉开帷幕,来自中国、美国、俄罗斯、日本、德国等近40个国家和地区的1500余名代表将就科技前沿问题及如何推动纳米材料和纳米技术应用等展开研讨与交流。 本次会议为期三天,将围绕纳米信息材料、纳米能源与环境材料、纳米器件与传感器、纳米医药学和生物医学工程、纳米加工与纳米计量、纳米结构表征、纳米光学与表面等离激元学、纳米结构建模与模拟等领域,分为八个分会展开学术交流。 据介绍,会议已收到论文摘要1300多篇,来自美国加州大学、日本东京大学、德国卡尔尔斯鲁厄研究中心等的七位国际知名专家将作大会特邀报告,另有来自不同国家和地区的68位科学家作分会邀请报告。 大会主席、中国科学院常务副院长白春礼介绍,纳米科技是未来新技术发展的重要源泉之一,也是支撑形成新经济增长点的技术之一。这次会议的举办对于提高我国纳米科技整体研究水平和自主创新能力,推动我国纳米科技界与国际同行的合作将起到积极作用。 他说,中国纳米科学发展越来越快,在纳米材料研究等领域取得了丰硕成果,某些方面达到国际先进水平。但在应用研究方面,能力还不足,今后应在进一步推动纳米科技基础研究成果走向应用,真正以纳米科技推动经济社会发展上倾注更多的精力。 他表示,本次论坛也在论文的筛选、主题的设置等方面作出引导,强调纳米应用,以纳米技术推动生物科学、信息技术等领域的进步。 2009中国国际纳米科学技术会议是继2005和2007中国国际纳米科学技术会议后,由国家纳米科技指导协调委员会主办、国家纳米科学中心承办的第三次在京举办的纳米国际会议。

  • 【转帖】纳米计量中心成立

    纳米科技发展迅速,潜力无限,不过至今仍缺乏一套国际通用的计量标准。为加速统一标准的制定,标新局拨出1000万元提升我国纳米计量的基础设施,包括在科学园设立纳米计量中心。   贸工部政务部长易华仁为纳米研讨大会主持开幕仪式时宣布这个消息。   易华仁说,这个东南亚首创的纳米计量中心将让业者准确计算微小单位,确保所得数据符合国际水平。标新局共花了三年时间成立纳米计量中心,期间曾到美国、欧洲及日本的科研室取经。   他也说,贸工部每年将通过新加坡科技研究局拨出2000万元来进行纳米科技研究并培训相关人才。目前,我国纳米科技公司已从三年前的10家增加到目前的40家左右。   标新局品质评定与标准总署长张南光受访时说,纳米科技作为一个新兴领域的潜力无限,因为它可以支援其他领域的发展,并运用在不同产品上,如化妆品、药物和硬盘等。   “然而,对任何科技发展而言,一套统一的计算标准是很重要的,否则不同机构研发的产品可能无法通用。这就好像组装家具一样,要是配件的尺寸不一样,就无法把家具装好。”   科研成果商品化   须有统一计算标准   他说,若要把实验室的科研成果商品化,就必须以统一的计算标准为基础,否则在把产品推出市场时可能会面对困难。

  • 【新闻】我国纳米科技论文总数已居世界前列

    毫无疑义,纳米科技是当今世界科技发展的一个热门领域,也是科学家和百姓众说纷纭的一个前沿科学话题。在刚刚创刊的《前沿科学》杂志上,刊载了中国科学院院士白春礼和中国国家纳米科学中心研究员裘晓辉撰写的《中国纳米科技研究的进展》一文。 在这篇论文中,作者总结了过去十年中国在纳米科技的基础研究和应用研究中取得的重要进展,概述了中国科技人员近期在纳米科技的部分研究领域中所取得的突出成就,并且就我国纳米科技发展过程中存在的一些问题进行了分析。 近日,记者采访了裘晓辉研究员,请他向读者介绍中国纳米科技研究的现状及进展。 裘晓辉指出,在世界范围内,无论是发达国家还是发展中国家,各国政府都已认识到纳米科技的发展将成为21世纪经济增长的新动力,因而在不断地加强对纳米科技研发的投入。我国不仅于2001年成立了全国纳米科技指导协调委员会,统筹规划全国的纳米科技研究方向,而且在2006年初由国务院制定的《2006—2020年国家中长期科学和技术发展规划纲要》中将纳米科学列入了这段时期内基础科学研究的四个主要方向之一,将纳米材料和纳米器件作为发展先进材料的重点目标。与纳米技术相关的重点研发项目有:纳米电子学和纳米生物学的核心技术;新功能材料的研发及工业化;发展亚微米尺度上的微纳电子机械系统。

  • 【分享】功能纳米结构可控生长的新途径

    功能纳米结构可控生长的新途径:非模板选择性自组装 纳米结构的很多应用是通过有机功能分子的吸附来实现的。可控地、有选择性地在纳米结构的不同表面吸附上具有不同功能的分子,对设计及组装功能纳米结构具有重要的意义。通常,人们采用模板方法来实现纳米结构(包括功能分子纳米结构)的可控制备。如何采用非模板方法实现功能纳米结构的可控自组装和选择性吸附极具挑战性,是纳米电子器件和纳米催化的重要基础问题。高鸿钧研究组对纳米结构的可控生长、物性及其在超高密度信息存储方面的应用进行了系统研究。最近,该研究组杜世萱等人研究了金属单晶表面上功能有机分子的吸附、生长和相互作用等。他们从实验和理论上研究了两种有机分子在Ag单晶不同表面上的吸附行为,发现在Ag(775)基底上PTCDA分子会完全吸附在(111)台阶面上,而DMe-DCNQI分子则完全吸附在(221)台阶面上。该研究还阐明了PTCDA分子与基底原子之间的相互作用机制,提出了PTCDA与基底之间的相互作用是通过分子末端官能团的氧原子实现,中心的π共轭区域与基底相排斥,理论模拟得到的氧原子的NIXSW相干长度以及碳原子的K X-ray吸收谱与实验结果符合得很好。这一结论否定了F.S. Tautz等人提出的PTCDA与基底间的相互作用是通过其中心的π共轭区域与基底成键的机制(Nature 425, 602(2003) 和Phys. Rev. Lett. 94, 036106(2005))。这项研究开创了一种新的外延生长A/B有序纳米结构的新途径-非模板选择性自组装,对三维有序组装和各类纳米功能器件的构造具有重要的参考价值和指导意义。该项工作与德国Muenster大学的H. Fuchs组和美国橡树岭国家实验室的S. Pantelides教授组进行了合作。相关研究结果发表在2006年10月13日出版的Phys. Rev. Lett. 97, 156105 (2006)上[color=green](see the attached article below)[/color]。该工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部和中国科学院的资助。[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=31890]Selective Nontemplated Adsorption of Organic Molecules on Nanofacets and the Role of Bonding Patterns [/url]

  • 【分享】《中医处方临床纳米技术运用的安全性思考》之一

    [b]《中医处方临床纳米技术运用的安全性思考》之一[/b][size=2]从纳米机器人到纳米护肤霜,纳米服装全球目前已有300多种号称纳米技术的产品上市了,纳米技术真正地、真实地步入人们的生活圈,人们对纳米材料可能潜在的安全性问题都一直心有余悸,第243次香山科学会议上,40多名来自纳米科学生物化学、医学物理环境等多个领域的专家一致呼吁加强纳米材料和纳米技术的生特环境安全性研究,著名的纳米科学专家白春礼院士提出任何技术都有两面性的,纳米技术也可能同样是把双刃剑,美国的《科学此刻》、《自然》杂志对纳米安全性发出预警,报告提出游离的纳米颗和纳米管可能会穿透细胞产生毒性,对于人类的生态环境,纳米科技可能是柄双刃剑。纳米是一个长度计量单位,是1米的10亿分之一,大约上10个原子并列的宽度,纳米科技就是一门以0.1-100纳米这样的尺寸为研究的前沿科学,它以空前的分辨率为人类揭示了一个可观的分子世界,它是一种单个原子、分子制造物质的基础,当物质颗粒少到纳米量级后,这种材料被称作纳米材料,纳米也表出常规出品料材料所不具备差异特性和反常性,比如后来特质不具有的性能,小颗粒具备了,不导电的物质导电了,不发光的物质发光了,原本不具有的磁性具有磁性了,变化多端与神奇惊人,难以置信。从生物细胞学角度来谈,波导的生物在细胞核生物膜内就存在着纳米级结构,所谓的细胞纳米技术就是指0.1-100纳米的宽度内研究中子、原子和分子内的运动规律和特性的,具时代意义和颠覆性的崭新技术,人们从微电子等在内的微米技术到纳米技术,人们从微电子等在内的微米技术到纳米技术,人类真越来越向微观世界深入。美国、日本、英国等发达国家都对纳米技术给予高度重视,其研究结果使各行各业进入了一个跨世纪的飞跃,如在纳米电子器件的功耗上为矽器件的1/1000,在信息存储上一张不足巴掌大的5英光盘上,至少可以存储30个北京图书馆的全部藏书,还有可能预防伤风和流感,而且永运不用洗的服装,但任何科学都有他的两性,纳米技术同样端倪出它双刃剑的锋利。事实上针对纳米技术安全性的争议一直没有停止过,纳米材料的显著特点就是尺寸微小,这些材料会扩散沉积,这种作用过程对人体健康到底会产生什么样的后果,目前还没权威定论,许多研究表明纳米颗粒大小比表面积可能性和现面化学性能及电复性,单体混合体等因素,均能决定纳料材料是否有潜在危害,如当每立方米空气中直径2.5身米以下的颗粒污染的含量上升10微克。肺癌的死亡升就上升8%,在直径20纳米聚氟乙稀的空气中待一分钟,大多数实验鼠在随后的四小时内死亡,而另一组大鼠暴露在直径为120纳米颗粒的空气中则安然无恙。将纳米技术引入中药领域一定要考虑药组方的多样性,中药成份的复杂性、纳米颗粒级别的重要性,纳米中药不是简单地交吉药材料进行粉碎至纳米别,而是针对组成中药剂的合理的君臣作使有效配伍,成分进行纳米级的技术处理,赋予传统中药以新功能将中药制成高效、速效、长效、剂量小、毒性低、服用方便、稳定性好的现代制剂。[/size]

  • 【资料】纳米牛人王中林简介(明天他来我校做报告,放分:)

    生平  1961年11月生于陕西省蒲城县,毕业于西安电子科技大学技术物理学院。1987年获得美国亚利桑那州立大学博士学位。 职称  现任佐治亚理工学院终身教授,北京大学工学院先进材料与纳米技术系首届系主任,中国科学院外籍院士,中科院研究生院博士生导师。王中林主要从事材料科学和纳米科学研究。他在纳米材料可控生长、表征和应用等多方面取得了多项有国际重要影响力的原创性研究成果。西安电子科技大学名誉教授 成就:1.纳米能源技术  。王中林研究小组2006年发明了纳米发电机,2007年成功研发出由超声波驱动的可独立工作的直流纳米发电机,2008年研发出可以利用衣料来实现发电的“发电衣”的原型发电机。纳米发电机研究已成为国际纳米科技在微型能源研究领域的热点。 2.氧化锌纳米的合成、表征、机理和应用  。他长期进行氧化锌纳米结构的研究,使得氧化锌成为除碳纳米管和硅纳米线外纳米技术中又一重要材料体系。 3.纳米传感器和新型器件的原理和应用  近来,王中林基于纳米级压电和半导体性能的巧妙耦合提出了纳米压电电子学 (nanopiezotronics)的概念,即利用压电效应所产生的电场来调制和控制载流子运动的原理来制造新型的器件,首次制造出压电场效应三级管,压电二极管。王中林发表了600篇期刊学术论文,45篇书章节, 28项美国和中国专利,4 本专著和20本编辑书籍及会议文集,其中有15篇发表在《Science》,《Nature》及其子刊物上,论文被引用达31,000 次以上。 评价  王中林热爱祖国,多年积极参与祖国的教育、科研事业的发展。自1992年以来长期推进中美科技、教育的交流和发展并切实展开全方位的合作,帮助扩大中国科技界在国际科学舞台的知名度和影响力,并为国内培养、锻炼和输送了一批优秀的科研工作者。在过去18年中,他往返中美间120余次,培养了80多位分布在中国和美国的华人优秀人才。和国内学者合作发表论文60余篇。自2004年,他竭力推动佐治亚理工学院和北京大学的联合办学。他是北大工学院先进材料和纳米技术系的共同创始人和2006-2009年期间的首任系主任。通过担任长江讲座教授,和清华的师生建立了多年的科研合作关系。他积极参与国家纳米科学中心的建设工作,并已担任了6年的海外主任。担任过十余次在国内举办的国际大会的主席和组织者,邀请许多国际著名学者到中国参加会议。他在国内出版了12本中英文著作和编刊书籍。这些书籍对于促进国内的纳米科技发展和教育事业起到了积极的作用。

  • 【转帖】纳米限域研究取得新进展

    分子在纳米孔道限域环境中扩散和反应显示了非常独特的物理化学特性,理论工作者已经进行了大量的计算和模拟。近日,中科院大连化学物理研究所包信和研究员带领的“界面和纳米催化”研究组(502组)在自行研制的一套与固体核磁共振仪耦合的动态催化反应系统中,采用激光诱导超极化129Xe技术,首次在模拟催化反应条件下直接观察到了甲醇分子在孔径为0.8nm的CHA分子筛孔道扩散和脱水过程,并精确获得了分子扩散和反应的动力学参数。相关方法和实验结果以研究论文形式(Article)发表在最近一期的《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., 131(2009)13722-13727),被认为是“一种对纳米孔催化反应研究具有重要意义”的发明。  纳米限域效应在光学、电子器件以及催化反应等领域具有很大的应用前景,分子在纳米限域空间中的吸附和反应动力学一直受到理论和实验研究者的广泛关注。理论研究已经预示,限域在纳米空间中物质将会显示出与自由状态下明显不同的物理化学特性,但是,由于在真实条件下分子的扩散速度很快,而且纳米孔道中分子浓度极低,实验研究需要发展原位-动态和高灵敏的检测手段。该研究组张维萍、包信和和博士研究生徐舒涛等对商用核磁共振“魔角旋转”(Magic Angle)的探头进行改进,自行研制了一套与固体核磁共振仪器相耦合、适合于分子扩散和催化研究的高温原位-动态研究系统,并将国际上已广泛采用的激光诱导超极化129Xe技术引入动态反应过程的研究,使NMR的检测灵敏度提高了1万多倍,从而使固体核磁采谱时间缩短到10秒以内。将该技术成功用于研究甲醇在CHA纳米分子筛笼内的吸附、扩散和脱水反应过程,首次获得了接近真实反应条件下纳米孔道中活性位在反应过程中的动力学参数,大大加深了对甲醇在分子筛孔道中酸助脱水和转化过程机理的理解和认识。  近年来,该研究组系统地将高灵敏核磁共振技术用于催化反应过程和材料合成过程的原位-动态研究,不断取得重要进展 (J. Am. Chem. Soc., 130(2008)3722,J. Am. Chem. Soc., 131(2009)10127)。

  • 想要传感器或电子元件吗?让纳米机器人帮你刻一个吧!

    想要传感器或电子元件吗?让纳米机器人帮你刻一个吧!

    http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/02/201502051643_534444_2972800_3.jpg 益择网讯(慕雪/编译)20世纪中期,硅电子芯片的发明将电子行业带入小型化时代,而如今,纳米级机器设备方兴未艾。近日,加利福尼亚大学的约瑟夫教授团队发明了一种新型纳米机器人光刻方法,利用纳米机器人在感光材料表面游动来制造组成传感器和纳米电子器件的组件,该技术比目前最先进的如电子束直写等纳米材料制备方法更便宜、更简单,并且可以广泛用于医疗、环境、安全等领域。团队开发了两种纳米机器人:一种是由二氧化硅制成能够像近场透镜那样聚光的球形纳米机器人,另一种是由金属制成的可以遮光的棒状纳米机器人。每个机器人都利用过氧化氢燃料溶液催化分解产生的能量来行动。当光刻胶表面暴露于紫外线下时,球形纳米机器人控制并放大光束,沿着行走创建一个沟槽图案,而杆状纳米机器人挡光并创造脊形图案。“我们的纳米机器人可以像微生物那样精确控制自己的速度和空间运动,并能自我组织来实现集体目标。”约瑟夫教授说。“虽然该方法不能完全取代像电子束直写这样的尖端技术,但是它成本更低、操作更便捷,而且能实现大部分功能,因此其应用前景十分广阔。”

  • 【转帖】纳米材料几个热点领域的新进展

    纳米材料几个热点领域的新进展  一、纳米组装体系的设计和研究  目前的研究对象主要集中在纳米阵列体系;纳米嵌镶体系;介孔与纳米颗粒复合体系和纳米颗粒膜。目的是根据需要设计新的材料体系,探索或改善材料的性能,目标是为纳米器件的制作进行前期准备,如高亮度固体电子显示屏,纳米晶二极管,真空紫外到近红外特别是蓝、绿、红光控制的光致发电和电子发光管等都可以用纳米晶作为主要的材料,国际上把这种材料称为“量子”纳米晶,目前在实验室中已设计出的纳米器件有Si-SiO2的发光二极管,Si掺Ni的纳米颗粒发光二极管,用不同纳米尺度的CdSe做成红、绿、蓝光可调谐的二极管等。介孔与纳米组装体系和颗粒膜也是当前纳米组装体系重要研究对象,主要设计思想是利用小颗粒的量子尺寸效应和渗流效应,根据需要对材料整体性能进行剪裁、调整和控制达到常规不具备的奇特性质,这方面的研究将成为世纪之交乃至下一个世纪引人注目的前沿领域。纳米阵列体系的研究目前主要集中在金属纳米颗粒或半导体纳米颗粒在一个绝缘的衬底上整齐排列的二维体系。   纳米颗粒与介孔固体组装体系近年来出现了新的研究热潮。人们设计了多种介孔复合体系,不断探索其光、电及敏感活性等重要性质。这种体系一个重要特点是既有纳米小颗粒本身的性质,同时通过纳米颗粒与基体的界面隅合,又会产生一些新的效应。整个体系的特性与基体的孔洞尺寸,比表面以及小颗粒的体积百分比数有密切的关系。可以通过基体的孔洞将小颗粒相互隔离,使整个体系表现为纳米颗粒的特性;也可以通过空隙的连通,利用渗流效应使体系的整体性质表现为三维块体的性质。这样可以根据人们的需要组装多种多样的介孔复合体。目前,这种体系按支撑体的种类可划分为:无机介孔和高分子介孔复合体两大类。小颗粒可以是:金属、半导体、氧化物、氮化物、碳化物。按支撑体的状态也可分为有序和无序介孔复合体。  二、高性能纳米结构材料的合成  对纳米结构的金属和合金重点放在大幅度提高材料的强度和硬度,利用纳米颗粒小尺寸效应所造成的无位错或低位错密度区域使其达到高硬度、高强度。纳米结构铜或银的块体材料的硬度比常规材料高50倍,屈服强度高12倍;对纳米陶瓷材料,着重提高断裂韧性,降低脆性,纳米结构碳化硅的断裂韧性比常规材料提高100倍,n-ZrO2+Al2O3、n-SiO2+Al2O3的复合材料,断裂韧性比常规材料提高4-5倍,原因是这类纳米陶瓷庞大体积百分数的界面提供了高扩散的通道,扩散蠕变大大改善了界面的脆性。  三、纳米添加使传统材料改性  在这一方面出现了很有应用前景的新苗头,高居里点、低电阻的PTC陶瓷材料,添加少量纳米二氧化铣可以降低烧结温度,致密速度快,减少Pb的挥发量,大大改善了PTC陶瓷的性能,尺度为60nm的氧化锌压敏电阻、非线性阀值电压为100V/cm,而4mm的氧化锌,阀值电压为4kV/cm,如果添加少量的纳米材料,可以将阀值电压进行调制,其范围在100V~30kV之间,可以根据需要设计具有不同阀值电压的新型纳米氧化锌压敏电阻,三氧化二铝陶瓷基板材料加入3%--5%的27nm纳米三氧化二铝,热稳定性提高了2——3倍,热导系数提高10%——15%。纳米材料添加到塑料中使其抗老化能力增强,寿命提高。添加到橡胶可以提高介电和耐磨特性。纳米材料添加到其他材料中都可以根据需要,选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的,应用前景广阔。  四、纳米涂层材料的设计与合成   这是近1—2年来纳米材料科学国际上研究的热点之一,主要的研究聚集在功能涂层上,包括传统材料表面的涂层、纤维涂层和颗粒涂层,在这一方面美国进展很快,80nm的二氧化锡及40nm的二氧化钦、20nm的三氧化二铬与树脂复合可以作为静电屏蔽的涂层,80nm的BaTiO3可以作为高介电绝缘涂层,40nm的Fe3O4可以作为磁性涂层,80nm的Y2O3可以作为红外屏蔽涂层,反射热的效率很高,用于红外窗口材料。近年来人们根据纳米颗粒的特性又设计了紫外反射涂层,各种屏蔽的红外吸收涂层、红外涂层及红外微波隐身涂层,在这个方面的研究逐有上升的趋势,目前除了设计所需要的涂层性能外,主要的研究集中在喷涂的方法,大部分研究尚停留在实验室阶段,日本和美国在静电屏蔽涂层、绝缘涂层工艺上有所突破,正在进入工业化生产的阶段。  五、纳米颗粒表面修饰和包覆的研究   这种研究主要是针对纳米合成防止颗粒长大和解决团聚问题进行的,有明确的应用背景。美国已成功地在ZrO2纳米颗粒表面包覆了Al2O3在纳米Al2O3表面包覆了ZrO2,SiO2表面的有机包覆,TiO2表面的有机和无机包覆都已在实验室完成。包覆的小颗粒不但消除了颗粒表面的带电效应,防止团聚,同时,形成了一个势垒,使它们在合成烧结过程中(指无机包覆)颗粒不易长大。有机包覆使无机小颗粒能与有机物和有机试剂达到浸润状态。这为无机颗粒掺入高分子塑料中奠定了良好的基础。这些基础研究工作,推动了纳米复合材料的发展。美国在实验室中已成功的把纳米氧化物表面包覆有机物的小颗粒添加到塑料中,提高了材料的强度和熔点。同时防水能力增强,光透射率有所改善。若添加高介电纳米颗粒,还可增强系统的绝缘性。在封装材料上有很好的应用前景。

  • 离心场场流仪在纳米材料领域的应用简介

    离心场场流仪,简称CF3,是在空心的分离通道内施加一个垂直于样品流动方向的离心力,使样品分离并分析测试其尺寸及分布。这款仪器与超速离心有相似之处,但是分离能力、分辨率等要高出很多。像热场具有两个分离原理一样,离心场也具有两个分离原理:1 尺寸分离,包括聚合物/生物大分子材料的流体力学体积、纳米材料的体积与尺寸;2 按照密度分离。离心场是最早商品化的场流分离仪,在人工合成/制造的纳米材料领域有着广泛的应用,在国际纳米材料科研领域享有极高声誉。许多归国留学科学家都曾经在国外学习期间使用过、了解过离心场CF3。目前,国内不少科研单位都对离心场产生了浓厚兴趣。由于具有按照密度分离的能力,离心场可以把尺寸相同或相近的、但是化学性质不同的纳米材料分离开来。附件的文件中,就介绍了尺寸基本相同的纳米金与纳米银颗粒的混合材料,被离心场分离开来并分别测试其含量和尺寸分布。注意,场流仪的分离,是先馏出小尺寸/小分子量样品,再馏出大尺寸/大分子量样品的,其顺序与GPC的分离顺序相反。具体到离心场,小尺寸/小密度的样品先馏出,因此,纳米银颗粒在前、纳米金颗粒在后。离心场可以分离分析各种纳米材料:金属、非金属、有机与无机材料等等,既可以使用水做流动相,也可以使用各种有机溶剂做流动相。

  • 基于黑磷纳米片的自供电光探测器构筑与性能

    基于黑磷纳米片的自供电光探测器构筑与性能

    光探测器是一种能够将光信号转换为电信号的装置,其在诸多领域都有着广泛的应用。与此同时,低维材料在线提供的二维层状材料因其优异的内秉光电特性而常常被用于光电探测的研究。全国纳米技术标准化技术委员会低维材料工作组的专家介绍,黑磷作为一种新的二维层状半导体材料,具有较高的载流子迁移率、各向异性的光电性质、可调控的直接带隙以及高的开关比,因而被人们认为是制造高性能光电探测器的理想材料之一。与此同时,研究表明减小层状材料的厚度能够有效提高材料的电输运性能,改善能带结构并有利于提升材料的光探测能力,所以少层黑磷纳米片在光电领域具有极大的应用价值。然而,二维黑磷纳米片在外界条件下暴露时会遭受严重的氧化,这极大地阻碍了其开发应用的开展。近日,湘潭大学钟建新教授团队的祁祥副教授课题组和深圳市黑磷光电技术工程实验室主任深圳大学张晗教授课题组采用KOH作为电解液,在溶液的环境下测试了少层黑磷纳米片的自供电光探测性能并研究了其稳定性情况。从图中可看出,基于二维黑磷纳米片的自供电光探测器展现出优异的光响应性能以及良好的环境稳定性,不同入射光强度下二维黑磷纳米片光响应率在1.9到2.2μAW[sup]-1[/sup]的范围内波动,表现出较为稳定的敏感度。同时,光探测器的电流密度随着入射光的强度增强而线性增加,也符合光电化学型光探测器的特性。除此之外,研究结果还表明碱性电解液的存在有助于维持黑磷纳米片的稳定性。黑磷纳米片在0.1MKOH电解液中的光电流能达到265nA/cm[sup]2[/sup],24个小时后光电流密度从265 nA/cm[sup]2[/sup]略微衰减到243nA/cm[sup]2[/sup],这也就意味着黑磷纳米片在KOH电解液中具有优异的光探测能力以及良好的稳定性。不仅如此,通过对KOH电解液的浓度和外界偏压进行调控,他们还进一步的优化了黑磷纳米片的光探测性能。该工作不仅研究了黑磷纳米片光探测性能和电解液浓度的关系,还表明黑磷纳米片作为低功耗光探测器件的良好性能与潜力。综上所述,黑磷在碱性溶液中所表现出来的高稳定性和光响应性能,使得光电化学型光探测器结构具有极大的研究意义以及潜在的应用价值。在这个工作中,他们研究了黑磷纳米片光探测器的基本性能,为进一步研发基于黑磷纳米片的光探测器提供研究基础以及技术路线。目前巨纳集团低维材料在线商城91cailiao.cn,提供的各类二维材料,一维材料,零维材料,如黑磷BP,石墨烯,纳米管,HOPG,天然石墨NG,二硫化钼MoS2,二硫化钨WS2,hBN氮化硼晶体,二碲化钨WTe2,二硫化铼ReS2,二硒化铼ReSe2等,受到了科研工作者的一致好评。[img=,690,642]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707141029_01_2047_3.png[/img]

  • 北京纳米跃升工程在宏观尺度超润滑领域取得突破

    塑料问答:近日,在北京市科委支持下,清华大学化工系魏飞教授团队与清华大学微纳米力学与多学科交叉创新研究中心、北京大学信息学院合作,在超润滑领域取得重大突破,在世界上首次检测到了大气环境下厘米以上长度碳纳米管管层间的超润滑现象。所实现的超润滑尺度比以前报道结果的最高值高出3个数量级,同时所得到的摩擦剪切强度比以前报道结果的最低值降低了4个数量级。相关成果发表在国际纳米领域权威学术期刊《自然—纳米技术》上。  摩擦现象一直是人类面临的最具挑战性的问题之一。全世界约1/3至1/2的一次性能源由摩擦过程消耗;工业发达国家因摩擦磨损造成的损失高达GDP的5%-7%。在微观尺度,由于材料比表面积增大,使得摩擦现象更加显著,界面摩擦成为制约器件性能和寿命的关键因素。解决摩擦磨损问题的根本途径是实现固体界面之间的极低摩擦甚至零摩擦,即超润滑。过去二十年中所发现的超润滑现象主要是在纳米尺度和高真空条件下实现的,实现宏观尺度上的超润滑不仅要求固体表面具有超高的模量,而且要求在宏观尺度上原子级平整,无缺陷与位错,如此苛刻的条件使得人们普遍认为大尺度下几乎不可能实现超润滑。  碳纳米管从结构上看是由石墨烯卷曲而成,理论研究表明,当碳纳米管存在哪怕只有一个原子级别的缺陷时,其管壁间摩擦力就会急剧增大。经过近十年的努力,魏飞教授团队在制备长达数厘米且无缺陷的碳纳米管的制备方面取得了一系列突破,发展了单根碳纳米管的纳米颗粒标记技术,这些工作为宏观尺度超润滑工作奠定基础。在上述基础上,魏飞团队首先在光学显微镜下通过用微弱气流吹动碳纳米管的方法观察到了碳纳米管管壁之间快速相对运动的奇妙现象,进而利用扫描电镜下的微纳米操纵平台进行双壁碳纳米管内层的可控抽出,并测量了管壁间的超低摩擦力。研究发现,双壁碳纳米管的管壁之间存在着超低的摩擦力,并且这种摩擦力与碳纳米管的长度没有关系,即无论多长的碳纳米管,其内层都可以被轻易地抽出来。  这项工作被《自然—纳米技术》杂志审稿人评价为里程碑式原创性工作,对于研究和控制摩擦力做出了重大的、创造性的贡献,为下一代全碳电子器件构筑、超润滑机械开发以及超高速微纳米机械、电子器件制备提供了基础。转自塑料问答

  • 美用纳米电子材料研制出半机械肌体组织

    可用于检测肌体内部的细胞活动而无任何不良反应2012年08月29日 来源: 科技日报 作者: 田学科 华凌 中国科技网讯 美国哈佛大学8月27日宣称,该校科学家成功研发出一种新技术,可以向工程化人体组织植入一种具有功能性、生物相容性的纳米级三维网状物,首次研制出半机械组织。这种纳米级“支架”与细胞一起被植入肌体后,可发育成肌体认同的组织,用以检测肌体内部的细胞活动变化而无任何不良反应。 一个与生物工程组织有关、长期受到关注的问题是,如何研制出一个系统,能够在其被植入肌体后感应肌体组织的化学或电学变化,同时还可以为研究人员提供一种方法,来直接刺激工程化组织并测定细胞的反应。 “目前我们对生命系统监控与干预的方法非常有限。只能使用电极测量细胞或组织中的活动,但这会伤害到细胞和组织。”项目领导者、哈佛大学化学教授查尔斯·M·利伯说,“利用这项新技术,我们能够在生物系统的同一级别上进行同样的操作而不会伤害到它们。当然,将组织与电子器件合并起来最为困难之处是,如何将组织底端与电子器件顶端连接起来。” 此项研究是从寻找一个二维基质开始的。首先,研究人员将有机聚合物网丝缠绕在纳米线周围,作为重要的感应元件;然后,在网状物中建造了一个与纳米线感应元件相连的纳米电极,使纳米线晶体管能够测定细胞的活动而不伤害它们。这样二维基质的问题就解决了。研究人员获得的这个网状海绵体(或网丝),能够被折叠或者卷曲到需要进入的三维体之中。网状物的构建过程与微芯片的蚀刻过程相似。 由于自主神经系统记录着身体中pH值、化学、氧和其他要素的情况,并且在需要的时候作出反应,因此,研究人员选择使用自主神经系统来建造纳米线。使用心脏细胞和神经细胞,研究人员成功地将纳米网状物植入组织,而且不影响组织内细胞的发育和活动;通过使用植入器件的方法,研究人员可以检测出组织深层细胞发出的电信号,并且测量到心脏和神经组织中药物带来的信号变化。他们表示,使用这一技术可同样测量植入的生物工程血管内外pH值和其他生物化学或细胞环境的变化,如对炎症、局部缺血的反应等。 研究人员认为,该项技术成果的潜在应用领域很多,近期即可用于制药产业。研究人员能够使用该技术,在三维组织而不是细胞培养的薄层上更为精确地研究药物作用的最新发展。将来,该技术还可用于检测人体对电刺激或药物产生的内部变化和相应反应。 该研究成果发表在8月26日出版的《自然·材料》杂志上。(记者 田学科 华凌) 《科技日报》(2012-8-29 二版)

  • 【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。

  • 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]

  • 纳米压印设备商光舵微纳完成近亿元B+轮融资

    据致道资本官微消息,近日,致道资本已投项目——苏州光舵微纳科技股份有限公司(简称:光舵微纳)完成由国投创合投资的近亿元B+轮股权融资。作为国内领先的纳米压印技术完整方案提供商,光舵微纳经过多年的研发及市场应用推广,制造出了多款研发型纳米压印设备及全自动量产型纳米压印设备,实现了设备、耗材及工艺的全方位突破。纳米压印技术是微纳加工领域的一项关键底层技术,在国际半导体蓝图(ITRS)中,该技术被列为下一代半导体加工技术的重要代表之一。[img=图片]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/35f3a9bc-4344-456c-bb7c-169186c68048.jpg[/img]光舵微纳在LED图形化衬底产业(LED-PSS)处于绝对的技术及市场领先地位,纳米压印设备及耗材已在客户端实现超过4000万片LED-PSS的大规模稳定量产,在此应用场景上实现了对尼康光刻机的产业化替代,并处于快速扩张阶段。同时,积极拓展纳米压印技术在高端半导体、AR衍射光波导、生物检测器件、消费电子等诸多重大[color=#686868]领域的产业化应用,并取得了重要进展。[/color][img=图片]https://img1.17img.cn/17img/images/202401/uepic/a55665c3-16b9-45c4-ad33-6ace1d7108bf.jpg[/img]此次融资完成后,光舵微纳将继续提升其核心研发团队的技术实力,积极研发应用于多个重要场景的高端纳米压印设备并进行广泛的市场开拓,进行产线扩充,推进纳米压印技术在更多应用领域的导入,打造从产品、系统到整体解决方案的商业模式,助力我国半导体制造产业的高速发展。[来源:致道资本][align=right][/align]

  • Winner801光相关纳米粒度仪

    Winner801光相关纳米粒度仪Winner801是我公司最新推出的基于动态光散射原理的纳米粒度仪,也是国内首款采用光子相关光谱(PCS)技术的纳米粒度仪。它采用我公司自主研制的高速数字相关器和专业的高性能光电倍增管作为核心器件,具有快速、高分辨率、重复及准确等特点,是纳米颗粒粒度测定的首选产品。主要性能特点:先进的测试原理:本仪器采用动态光散射原理和光子相关光谱技术,根据颗粒在液体中的布朗运动的速度测定颗粒大小。小颗粒布朗运动速度快,大颗粒布朗运动速度慢,激光照射这些颗粒,不同大小的颗粒将使散射光发生快慢不同的涨落起伏。光子相关光谱法就根据特定方向的光子涨落起伏分析其颗粒大小。因此本仪器具有原理先进、精度极高的特点,从而保证了测试结果的真实性和有效性;是纳米激颗粒粒度测定的首选仪器。高灵敏度与信噪比:本仪器的探测器采用专业级高性能光电倍增管(PMT),对光子信号具有极高的灵敏度和信噪比,从而保证了测试结果的准确度;极高的分辨能力:使用PCS技术测定纳米级颗粒大小,必须能够分辨纳秒级信号起伏。本仪器的核心部件采用微纳公司研制的CR140数字相关器,具有识别8ns的极高分辨能力和极高的信号处理速度,因此可以得到准确的测定结果。超强的运算功能:本仪器采用自行研制的高速数字相关器CR140进行数据采集与实时相关运算,其数据处理速度高达125M,从而实时有效地反映颗粒的动态光散射信息。稳定的光路系统:采用短波长LD泵浦激光光源和光纤技术搭建而成的光路系统,使光子相关谱探测系统不仅体积小,而且具有很强的抗干扰能力,从而保证了测试的稳定性。高精度恒温控制系统:样品测试区域设计有半导体恒温装置,温控精度高达0.1℃,保证测试样品温度恒定,消除因温度的变化导致介质的折射率、粘度的变化以及布朗运动突变等因素,从而保证测试结果的准确度和稳定性。 适用测试对象:各种纳米级、亚微米级固体颗粒与乳液。

  • “纳米荧光炸弹”诞生记

    http://i8.hexunimg.cn/2014-12-22/171641519.jpg在可见光(a)和可见兼紫外光(b)照射下,用纯水墨盒和HP-46 三色墨盒打印在“超级碳纳米点”复合纸上的照片。http://i6.hexunimg.cn/2014-12-22/171641520.jpg  水触发“超级碳纳米点”复合纸的荧光增强机制图 长春光机所供图  本报记者 杨琪  中科院长春光机所副研究员曲松楠带领团队在“超级碳点”的研究中引入超分子科学思想,日前在国际上首次提出“超级碳纳米点”的概念,研制出了基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”。  水滴可以做什么?答案五花八门,而来自中国科学院长春光机所的曲松楠团队给出的答案则令人惊叹—水滴可以触发“纳米荧光炸弹”!  “当这种"超级碳纳米点"遇到水,就会分解成独立的小尺寸碳纳米点,进而导致荧光增强,使得碳纳米点材料成为一种新型的智能发光材料。”长春光机所副研究员曲松楠告诉《中国科学报》记者。他们在国际上首次提出“超级碳纳米点”的概念,并研制出基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”。  复合该“纳米荧光炸弹”的纸可以实现喷水荧光打印、指纹汗孔荧光采集等多种实际应用,相关结果发表在国际著名期刊《先进材料》上。  曲松楠告诉记者,这种成本低、环保、全新的碳基纳米材料还可以用在医疗和诊断领域。“我们在碳点的研究中引入超分子科学的思想,相信"超级碳点"的研究将会走得更远,不断给人们带来新的发现。”他说。  提出新概念  研究人员告诉记者,荧光成像作为一种有效的技术方法,在数据存储、数据安全和临床诊断等领域具有重要应用。该方法很大程度上依赖于新型智能发光材料的开发。近年来,一种新型的碳纳米材料,即荧光碳点的出现,使原本非发光的碳材料表现出优异的发光特性,引起广泛关注。  曲松楠带领科研团队自2012年便开展了对新型荧光碳点的研究工作,在逐步深入研究的同时也在开发其应用价值。  最初,他们研制出具有较好绿色荧光特性的碳点,并证明其可作为环保型的荧光墨水。之后,他们对这种碳点的发光特性进行深入研究,研制出具有较纯绿光发射和低自吸收特性的碳点,并实现了碳点在绿光波段的光泵浦激光。最近,这支团队在国际上首次提出“超级碳纳米点”的概念,并研制出基于“超级碳纳米点”的水触发“纳米荧光炸弹”,使得碳纳米点材料成为一种新型的智能发光材料。  “碳点研究最重要的环节是不断创新,不断寻求碳点研究思想的突破,不断推进碳点研究的实际应用。”曲松楠说。  曲松楠解释说,这种“超级碳纳米点”是由部分烷基链修饰的碳纳米点在甲苯中自组装而成。由于聚集导致其荧光淬灭,表现出极弱的荧光。这种“超级碳纳米点”遇水会分解成独立的小尺寸碳纳米点,进而会导致其光致荧光增强。  “同时,这种"超级碳纳米点"的纸复合物会产生快速的水诱导光致发光增强现象。"超级碳纳米点"复合纸可作为无墨打印纸进行喷水荧光打印来实现更加环保的信息存储和信息加密。”他说。  未来将有更多惊喜  曲松楠所带领的这支队伍成员都非常年轻,年龄基本都在30岁左右。在长春光机所鼓励创新的氛围下,他们自发组建形成团队,充满了干劲和激情。  团队成立初期,遇到的最大挑战是在有限的科研条件下能否做好碳点研究。  他们是幸运的。“研究所的发光学及应用国家重点实验室给了我们200万元的科研经费支持,同时也在其他方面给我们提供了帮助,这都让我们可以踏实地做科研。”曲松楠说。  曲松楠明白,要让成员充满信心,就必须让每一个人看到自己所研究成果的价值。“有了信心就有了凝聚力,就有了动力”。  他们最近发表了一篇成果论文,研究工作主要是由一名刚加入该团队的博士生完成的。实际上,这位成员前期并未从事过碳点的研究,而从最初布置实验到文章投稿,他仅用了半年时间就掌握了全部要领。  这段时间里,曲松楠与他一起做实验,不断激发他的科研兴奋点,让他看到自己研究工作实实在在的价值。“当成果陆续发表后,大家的信心就更加充足了,所有的辛苦没有白费。”  “今年,我们团队的"碳点"研究获得了首批中国科学院卓越青年科学家项目240万元的科研经费支持。这为我们团队继续发展提供了重要保障。有了这样的支持,虽然工作很辛苦,但是大家对"碳点"的研究更加有信心!”曲松楠说。  他们不仅探索前沿科技,同时也重视研究成果的实际应用价值。  碳纳米点的最大优势是其原料广泛、制备成本低、环境友好、光稳定性好等优点。喷水打印是一种新型、环保的技术,主要是利用水敏材料水致诱导吸收的变化实现信息的打印。  “具有喷水荧光信息打印的纸张鲜有报道。我们基于"超级碳点"体系实现了水诱导荧光增强,制备出了具有水致荧光增强特性的"超级碳点"的复合纸。”他说。这种“超级碳点”复合纸通过普通喷墨打印机进行喷水打印和简单指尖按压即可获得永久的、光稳定性好的、高质量的荧光信息打印和指纹汗孔荧光图像的采集,在荧光信息存储、信息安全防护和医疗诊断等领域都具有潜在应用。  未来,这支年轻的团队将针对碳点发光机制、光电特性调控、自组装行为调控、光电器件研制等几个方面开展深入研究,紧密围绕碳点体系的实际应用,推进碳点研产学的快速发展。  《中国科学报》 (2014-12-22 第6版 进展)

  • 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。

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