纳米力学

2013年6月11-14日，在西安交通大学举办了2013纳米尺度先进材料性能国际研讨会。这次的研讨会包括了工作坊及为期三天的会议。 作为主要赞助商，德祥特意从美国请来了Hysitron(海思创)的副总裁Dan Carlson先生，Hysitron的销售及市场总监(电镜产品)Charlie Mockenhaupt先生，Protochips的总裁David Nackashi先生，为这次的工作坊及研讨会分享最新的产品信息及技术。另外，Hysitron的应用科学家宋双喜博士和魏伯任博士，及Hysitron中国应用研究中心的周善林老师及田琳老师。在工作坊内跟与会者分享了很多纳米力学测试的经验和应用数据， 使与会者获益良多。 为期四天的研讨会圆满结束，德祥衷心感谢每一位学者、讲师及参加者的支持。 单智伟教授报告现场 讨论班现场 原位纳米力学性能技术和产品的报告 纳米尺度力学行为的报告 更多产品请登陆德祥官网：www.tegent.com.cn 德祥热线：4008 822822 联系我们(终端用户) 联系我们(经销商) 邮箱：info@tegent.com.cn

作为一种新兴的力学超材料，三维微纳米点阵材料具有低密度、高模量、高强度、高能量吸收率和良好的可恢复性等优异的力学性能，极大地拓展了已有材料的性能空间。如何通过拓扑结构设计获得具有优异力学性能的三维微纳米点阵材料是固体力学领域的研究热点之一。微纳米点阵材料通常由具有特定结构的单胞在三维空间中周期阵列形成。根据组成单胞的基本元素的种类，可以将三维微纳米点阵材料分为基于桁架（truss）、平板（plate）和曲壳（shell）三种类型。目前，基于桁架的微纳米点阵材料已经表现出良好的力学性能，但其节点处的应力集中限制了其力学性能的进一步提升。近年来的研究表明，基于平板的微纳米点阵材料可以达到各向同性多孔材料杨氏模量的理论上限，然而其闭口的结构特点为其通过增材制造的手段进行制备带来了挑战。相比之下，具有光滑、连续、开口特点的曲壳结构则在构筑具有优异力学性能的微纳米点阵材料方面具有天然的优势。近期，清华大学李晓雁教授课题组采用面投影微立体光刻设备（microArch S240，摩方精密BMF）制备了特征尺寸在几十至几百微米量级的多种桁架、平板和曲壳微米点阵材料。所研究的结构包括Octet型和Iso型两种桁架结构、cubic+octet平板结构以及Schwarz P、I-WP和Neovius三种极小曲面结构。其中，cubic+octet平板结构是早先研究报道的能够达到各向同性多孔材料杨氏模量理论上限的平板结构。该团队通过原位压缩力学测试研究并对比了多种不同结构的微米点阵材料的变形特点和力学性能。结果表明，相对密度较大时，I-WP和Neovius曲壳微米点阵材料与cubic+octet平板点阵材料类似，在压缩过程中呈现均匀的变形特点。而Octet型和Iso型两种桁架点阵则在压缩过程中形成明显的剪切带，发生变形局域化。相应地，I-WP和Neovius两种曲壳点阵和cubic+octet平板点阵具有比桁架点阵更高的杨氏模量和屈服强度，这与有限元模拟的结果一致。有限元模拟同时揭示了曲壳和平板单胞具有优异力学性能的原因在于其在压缩过程中具有更均匀的应变能分布，而桁架单胞节点处存在明显的应力集中，其节点处及竖直承重杆件的局部应变能甚至可以达到整体结构平均应变能的四倍以上。该研究表明，基于极小曲面的点阵材料能够表现出比传统的桁架点阵材料更为优异的力学性能，同时其光滑、连续、无自相交区域的特点使得其在构筑结构功能一体化的微纳米材料方面具有重要的应用前景。图1. (A-F) 多种桁架、平板及曲壳单胞结构；(G-L)采用面投影微立体光刻技术制备的多种不同结构的聚合物微米点阵材料图2. 利用面投影微立体光刻技术制备的聚合物微米点阵材料原位压缩力学测试结果。(A-F)工程应力-应变曲线；(G-L)不同结构的点阵材料在加载过程中的典型图像（标尺为2 mm） 图3. 周期边界条件下不同单胞结构单轴压缩的有限元模拟结果。（A-B）归一化杨氏模量和屈服强度随相对密度的变化；（C-H）不同单胞结构的应变能分布

AFM/SEM二合一显微镜-FusionScope作为一款全新的集成式显微镜，拥有强大的材料形貌表征能力。设备通过SEM侧向视野，精准定位探针位置，针对性地对目标区域进行扫描，在半导体加工、薄膜材料、磁性样品等领域都具有突出的应用优势。同时，FusionScope还具有免样品转移、高清快速成像、一键完成模块导航等优势，在实际测试中为研究者带来了极大的便利。基于聚焦电子束诱导沉积方法制备的具有精确纳米尺度3D几何结构的等离子体纳米结构，采用FusionScope进行了原位尺寸表征（Adv. Funct. Mater. 34, 2310110, 2023）；通过低温刻蚀法制备的具有高深宽比的纳米线阵列，也采用FusionScope进行了高度、形貌、均匀性和粗糙度等方面的细致分析与总结（Appl. Phys. Rev. 11, 021211, 2024）。这些研究表明，FusionScope在材料科学研究中具有广泛的应用前景。除此之外，FusionScope在力学测试中同样具有优异的表现。通过SEM提供的视野，研究者可以实现对特定样品表面的力学性能测试，并且能够清晰地观察探针对样品的压痕过程。无论是想要探究材料的硬度、弹性模量还是断裂韧性，能在FusionScope中得到答案！AFM/SEM二合一显微镜-FusionScope1. 指定单根纳米柱的弹簧常数测试FusionScope可以精确测量单根硅纳米柱样品的弹簧常数。设备可以在SEM视野下将探针精确定位于硅纳米柱样品顶端，探针在不断接触与返回过程中即可得出力位移曲线，通过探针施加的力与纳米柱位移的比值计算得到样品的弹簧常数（Microscopy Today, 17-22, 2023）。探针测量单根硅纳米柱动态过程探针测量单根硅纳米柱快闪图样品的力学曲线2. 纳米压痕试验测试样品硬度FusionScope可以轻松实现在纳米压痕实验中的力学控制，以静制动，原位视野下轻松测试，可视化呈现纳米压痕。通过设置不同的力测试纳米压痕的效果，得到样品硬度信息。在SEM视野下测试纳米压痕的效果精确计算压痕的面积，可以避免伪结果的影响。探针在样品表面压痕压痕区域面积的AFM图像3. 复杂样品表面的力学信息测量FusionScope能够快速对具有不规则表面的载药颗粒进行力学测试与动态测量过程。如下样品主要成分为VitaminC，通过扫描电镜可以观察到样品表面崎岖不平，粗糙度较高，在进行力学测试过程中，能够通过SEM观察到一种阶段式下针过程，从而得到分段式力学曲线，二者相辅相成，互为验证。倾斜样品的力学曲线测量动态过程倾斜样品的力学曲线测量快闪图阶段式力学曲线测试结果4. 定制化实现不同力学测试需求通过无探针悬臂梁自制球形探针，满足定制化的各种需求。无探针悬臂梁顶端蘸取SEM固化胶，通过电镜视野寻找合适的样品球并进行电子束轰击对其进行固化，从而实现对球形末端悬臂梁的制备。探针下压并且实现对球形样品的力学性能测试，得到力距离曲线，全过程在SEM视野下可见。无探针悬臂梁寻找样品球并且对其进行固化过程制备完成的球形端探针相关产品1、FusionScope多功能显微镜

由上海市显微学学会、上海大学分析测试中心、中国科学院物理研究所、美国Hysitron公司和德祥科技有限公司联合举办的纳米力学中国研讨会中国科学之旅，将于2013年11月18-22日在上海和北京隆重召开，德祥诚邀新老客户莅临参加。 此次会议，来自中美两国的纳米力学界的专家与您分享： 1. 纳米力学技术介绍：纳米压痕、划痕、扫描磨损、nanoDMA、模量成像、ECR、荧光成像。 2. 纳米力学应用研究：金属材料、高分子聚合物材料、无机材料、复合材料、生物材料、医用材料等多种材料的领域。 3. 现场实验展示：在扫描电镜中实时观察和完成纳米力学测试。 Hysitron官方网站：www.hysitron.com Hysitron中文网站：www.hysitron.com.cn 更多产品请登陆德祥官网：www.tegent.com.cn 德祥热线：4008 822 822 联系我们(终端用户) 联系我们(经销商) 邮箱：info@tegent.com.cn

国际标准化组织(ISO)最近发布了一份技术报告，它可以帮助专业人士对纳米制品进行毒理学测试。纳米技术被认为是在21 世纪促进经济增长的关键驱动力。它在多个领域的应用前景都很广阔，包括医学上的诊断和治疗，高效能源的开发，更轻便、更强有力又便宜的材料的制造，速度更快、功能更强大电子产品的生产以及更清洁、廉价的水的获取。该报告同时还特别提到了特殊纳米材料的作用，尤其是纳米粒子对人体健康和环境的影响以及ISO 在这些领域标准制定的进展情况。 　　ISO 发布技术报告ISO/TR 13014:2012，纳米技术—工程纳米材料理化特性毒理学评估指南，目的是在对纳米制品进行毒理学检测前，为健康专家及其他专业人士理解、计划、确定和处理纳米制品的相关理化特性提供协助。 　　制定ISO/TC 13014 标准的ISO 工作小组负责人Richard Pleus 博士认为，通过对纳米制品化学和物理特性的不断了解，有利于减少纳米材料的毒性和开发更为安全的替代产品。这份报告中涉及的已经完成的工作中在毒理学方面非常重要的一点是，它会告诉科学家正在被检测的物质该是什么样子，成分是什么，它与周围环境又是怎样相互影响的。

p 　　近日，布鲁克宣布收购纳米力学仪器制造商Hysitron(海思创)。该收购将Hysitron的创新纳米机械测试仪器添加到布鲁克现有的原子力显微镜(AFM)，表面轮廓仪，摩擦学和机械测试系统的产品组合中，大大提高了布鲁克在纳米材料研究市场的领先地位。Hysitron2016年收入约为2000万美元。交易的财务细节没有披露。 /p p 　　Hysitron总部位于明尼苏达州的伊登普雷利，公司自1992年成立以来率先开发了用于测量纳米级材料的机械性能的解决方案。其领先的纳米压痕产品被学术界和工业研究人员用于材料科学、生命科学和半导体领域的应用。除纳米压痕和微压痕外，Hysitron的仪器产品还包括摩擦学、模量映射、动态机械分析、原位SEM(扫描电子)和TEM(透射电子)纳米机械测试。 /p p 　　布鲁克NANO集团总裁Mark R. Munch博士表示：“Hysitron是公认的纳米机械性能测量领域的全球市场和技术领先者。作为原子力显微镜仪器的领导者，我们计划将Hysitron的仪器添加到布鲁克NANO 集团现有的纳米级表面和材料表征产品组合中，实现富有价值的应用协同效应。此外，Hysitron产品将结合布鲁克的宏观机械和摩擦学测试仪器，为市场提供最全面的测试能力。” /p p 　　“在推动纳米压痕技术的顶级仪器方面，我们为Hysitron建立了良好的声誉。但同时我们也希望借助跨国性公司所具有的优势，全面发挥仪器的性能和潜力。” Hysitron公司CEO兼联合创始人Thomas Wyrobek补充说: “凭借布鲁克悠久的研究及学术合作历史，相信他们能够提供Hysitron一直寻求的全球基础设施和流程，开发出更好的解决方案，以使我们的客户获得成功。” /p p 　　据了解， Hysitron公司目前在中国的仪器销售主要由德祥科技代理。 /p p br/ /p

p style=" text-indent: 0em text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/292673aa-e45e-4b57-a7c3-93a83223508b.jpg" title=" 1.jpg.png" alt=" 1.jpg.png" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% " / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-align: center text-indent: 0em " & nbsp Hysitron PI 89 SEM PicoIndenter：提供卓越的范围和灵活性 /span /p p style=" text-indent: 2em " strong 仪器信息网讯 /strong 美国时间2020年10月14日，布鲁克纳米机械测试业务（Bruker Nanomechanical Testing business）宣布发布Hysitron PI 89 SEM PicoIndenter& #8482 ，可在扫描电子显微镜（SEM）内提供比以往更大的负载和更极端环境提供纳米机械测试功能。将有助于研究人员进一步理解高强度材料的变形机理。新产品系统结合了布鲁克的高性能控制器、专有的电容式传感器和固有位移技术，以实现卓越的力和位移范围。 /p p style=" text-indent: 2em " PI 89 SEM PicoIndenter是第一台具有两种旋转和倾斜台配置的原位仪器。这使得样品可以灵活地朝向电子柱进行自顶向下的成像、向FIB柱倾斜进行铣削、主轴旋转进行晶体对准，并与多种检测器兼容以实现复杂材料的结构-性能相关性。 /p p style=" text-indent: 2em " “阿拉巴马大学很高兴成为布鲁克公司Hysitron PI 89 SEM PicoIndenter原位纳米机械测试装置的第一批用户，” span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 阿拉巴马州分析研究中心主任Gregory Thompson博士 /span 表示。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 机械工程学教授Keivan Davami博士 /span 补充说：“该平台的先进功能，可以在达到极限温度的同时，同时施加负载，将提供前所未有的结构表征捕获，包括透射菊池衍射和电子背散射衍射，以支持多个研究项目。” /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 布鲁克纳米机械测试业务总经理Oden Warren博士 /span 表示：“ Hysitron PI 89是我们用于电子显微镜原位纳米机械测试的PicoIndenter系列的有力补充。” “新平台具有出色的多功能性，易用性和刚度，可支持更高的负载，并拥有多项专利功能，可为客户在SEM中提供更广泛的测试灵活性和行业领先的性能。我们很高兴看到这个新一代仪器使新的研究成为可能。” span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 关于Hysitron PI 89 SEM PicoIndenter /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " Hysitron PI 89系统是布鲁克知名的Hysitron PicoIndenter用于SEM的测试仪器系列。 PI 89以布鲁克最先进的电容换能器技术为基础，为研究人员提供了一种功能强大的先进仪器，具有卓越的性能和多功能性。它的功能包括自动纳米压痕、加速机械性能映射（XPM）、疲劳测试、纳米摩擦学、薄膜和纳米线的推拉（PTP）张力（已获得专利）、直接拉力、SPM成像、电特性模块、高温测试（已获得专利）、旋转和倾斜台（已获得专利），并与使用EBSD，EDS，CBD，TKD和STEM检测器的分析成像兼容。 /p p style=" text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 关于Hysitron /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " 2017年2月，布鲁克宣布收购纳米力学仪器制造商Hysitron(海思创)。该收购将Hysitron的创新纳米机械测试仪器添加到布鲁克已有的原子力显微镜(AFM)，表面轮廓仪，摩擦学和机械测试系统的产品组合中，大大提高了布鲁克在纳米材料研究市场的领先地位。 /p p style=" text-indent: 2em " Hysitron总部位于明尼苏达州的伊登普雷利，公司自1992年成立以来率先开发了用于测量纳米级材料的机械性能的解决方案。其领先的纳米压痕产品被学术界和工业研究人员用于材料科学、生命科学和半导体领域的应用。除纳米压痕和微压痕外，Hysitron的仪器产品还包括摩擦学、模量映射、动态机械分析、原位SEM(扫描电子)和TEM(透射电子)纳米机械测试。 /p p br/ /p

p 　　近日，中国科学院上海应用物理研究所物理生物学研究室与上海交通大学、南京邮电大学合作，基于DNA纳米技术发展了一系列DNA折纸结构并作为纳米力学成像探针，实现了原子力显微镜下对基因组DNA的直读检测和高分辨成像。相关结果发表于《自然-通讯》(Nature Communications 2017, 8, 14738)。 /p p 　　DNA折纸结构是利用DNA碱基互补配对原则，通过程序性设计将M13 DNA在上百条DNA短链的辅助下折叠成指定几何形状。上海应物所博士张宏陆等在研究员樊春海指导下，并与晁洁、师咏勇等合作，通过设计DNA折纸结构作为原子力显微镜的纳米力学成像探针，在单分子水平下实现了对DNA分子的特异性标记和单核苷酸变异性(SNP)的直读检测。相较于基于荧光成像的直读方法，这种新技术将分辨率提升一个数量级，可达到远超光学衍射极限的10 纳米分辨。基于DNA纳米折纸结构设计的探针为原子力显微镜的图像获取提供了精确的标尺和丰富的选择，为遗传分析等生物学应用提供了新的工具。进一步，他们还将该方法与之前发展的纳米PCR和单倍型分析技术(Nature Nanotechnology 2011, 6, 639)结合，实现了单分子水平的遗传样本单倍型分析。这种单分子水平的单倍型分析通量高，可靠性好，有望用于易感基因的发现、疾病相关基因的鉴定和药物设计等方面。 /p p style=" text-align: center " img title=" W020170419526524657437.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/5ce2d220-65c2-4a85-8844-d5d4e94428db.jpg" / 　& nbsp /p p /p p style=" text-align: center " 上海应物所等在DNA折纸纳米力学成像探针设计方面取得进展 /p p /p p /p

10月13日，北京持续几天的雾霾刚刚散去。 　　此时，国家纳米科学中心中科院纳米生物效应与安全性重点实验室的科学家们正在实验室里忙碌着。作为纳米毒理学研究者，中科院纳米生物效应与安全性重点实验室主任赵宇亮和同事们最近开始了一项新的研究计划。他们计划利用在纳米颗粒健康效应研究中所积累的经验，开展大气雾霾颗粒的健康效应研究。 　　这也是我国纳米毒理学家首次参与雾霾健康效应研究。 　　搞清机制迫在眉睫 　　今年3月，世界卫生组织公布：2012年全球因为空气污染致死700万人，超过了恶性肿瘤的致死人数。然而，雾霾中到底哪些成分是导致健康损害的关键因素，细/超细颗粒物到底产生何种生物效应，这些问题仍然困扰着科学家。 　　以&ldquo 雾霾颗粒物的健康效应&rdquo 为主题的第504次香山科学会议日前在北京召开，会议主题吸引了环境科学、纳米毒理学、分析科学、医学等多学科跨领域的科学家前来参会。 　　专家们发现，目前，不同粒径、不同来源的大气雾霾细/超细颗粒物，尤其是纳米尺度的超细颗粒的健康效应尚不明确，粒径、来源与健康效应相关性的研究也存在空白。 　　身为此次会议执行主席之一的赵宇亮告诉《中国科学报》记者：&ldquo 长期的流行病学统计研究结果表明，雾霾的健康危害已有定论，但对雾霾危害的机制和定量化研究还很少。&rdquo 　　大气环境学家也意识到，如果对雾霾颗粒物的健康危害缺乏深入的认识，容易造成雾霾防治的盲目性。因此，我国著名环境科学家、中国工程院院士唐孝炎呼吁：&ldquo 为了今后能制定更有效的控制措施，开展这方面的研究十分重要，也迫在眉睫。&rdquo 　　借鉴纳米毒理学 　　唐孝炎经常到各地考察大气污染情况。&ldquo 每到一处，老百姓最关心的就是健康问题。&rdquo 她说。 　　在大气雾霾中，细颗粒物对健康的影响可能最大，这在学界已基本形成共识。作为此次香山科学会议的执行主席，唐孝炎提出，在纳米科学领域，科学家们为了研究人造纳米颗粒的健康效应，已经建立了较为系统的研究方法和实验技术，因此，环境科学家应与从事纳米颗粒、超细颗粒物研究的专家合作，共同解答科学难题。 　　近年来，科学家已在纳米材料的毒性研究上取得诸多进展。例如，我国学者发现，人体内存在的生物体膜泡结构可以介导纳米颗粒引起机体免疫活化，成为易感人群呼吸系统疾病发生的重要信号转运体，被学术界称为&ldquo 特洛伊木马效应&rdquo 。进入血液的纳米颗粒会吸附血液蛋白分子形成&ldquo 蛋白冠&rdquo ，从而直接影响纳米颗粒在体内的分布、吸收、转运和生物毒性等。 　　国家纳米中心研究员陈春英向记者表示：&ldquo 纳米毒理学的研究方法和已有知识，将促进对大气雾霾超细颗粒物健康效应作用机制的认识。&rdquo 　　在纳米毒理学的研究中，为了模拟研究人呼吸纳米颗粒后的健康效应，赵宇亮、陈春英等在国家纳米科学中心建立起一套计算机控制的动态呼吸暴露系统，是目前国内最先进的研究呼吸暴露的实验系统之一。除了细胞暴露，这套装置还能向动物暴露舱和鼻吸入暴露单元发生纳米、亚微米和微米级的颗粒物，开展全身暴露和口鼻吸入暴露的定量实验研究。 　　如今，这套系统正用于大气雾霾颗粒物健康效应研究中，一系列呼吸暴露实验即将开展。研究人员将致力于揭开雾霾健康危害的谜题。 　　更复杂的研究手段 　　不过，在纳米毒理学家看来，相对于人造纳米材料，大气雾霾中的超细(纳米级)颗粒物的组分更加复杂，结构更加复杂，尺寸更加复杂，还需要发展一套专门的研究方法。 　　在此次香山科学会议上，科学家们经讨论提出了研究大气雾霾颗粒物健康效应的基本框架，包括分子水平、细胞水平、动物水平及模式生物系统的选择等方面。 　　一些高通量、定量检测分析技术的兴起，也为开展雾霾健康效应研究提供了&ldquo 利器&rdquo ，如蛋白质组学、基因组学、金属组学等新兴方法。此外，同步辐射X射线技术和单细胞荧光成像技术，已经快速发展到纳米毒理学研究体系中，也为雾霾颗粒物健康效应研究提供了独特的超高分辨成像分析技术，能够实现三维观察、化学元素原位解析研究雾霾颗粒在单细胞内的行为。　　纳米毒理学的研究者们期待与环境科学家一起，为阐明我国大气雾霾污染问题作出贡献。

2002年SCIEX发布4000 QTRAP®系统产品时，首次将QTRAP®质谱推向市场，该质谱技术是一种将三重四极杆串联质谱与线性离子阱质谱高度结合的复合技术，可同时高灵敏地进行有机物的定量定性分析，目前已广泛应用于药物研发的各个阶段，同时也应用于蛋白、多肽的分析，是药物定性定量的分析利器。　　2022年是SCIEX QTRAP®质谱进入中国的第20个年头，吉林大学顾景凯教授是QTRAP®质谱在中国的首批用户之一。作为药物研发领域的资深专家，顾教授不仅见证了“中国创新药物”市场突飞猛进的发展，也感受到QTRAP®质谱分析技术助力药物研发时的强劲推力。　　药物分析贯穿药物从研发到上市乃至整个药物的生命周期，为药物研发和应用的全链条提供关键的技术和方法。随着纳米科技的迅速发展，纳米药物在疾病的早期诊断、预防和治疗等方面发挥出越来越重要的作用。为适应纳米药物相关的物理、化学及生物学特性，各种分离分析技术得以开发应用，那么当前纳米药物成分分析的常用方法有哪些?高分子药用辅料体内分析又面临哪些难题与挑战?未来纳米药代动力学研究的发展趋势如何?带着这些问题，仪器信息网特别采访了吉林大学顾景凯教授，与他进行了深入的交流。　　吉林大学 顾景凯教授　　相辅相成：仪器技术革命加速药物分析发展　　2021年生物学界公布了一项重要研究进展，人工智能(AI)技术已能精准预测上万对蛋白质的三维结构，其工作量及效率远超多年来该领域科学研究者人力工作的总和。消息一经公布便引发全球关注，该进展也随之被顶级期刊Science、Nature评选为年度技术之一。这一现象背后，反映的是人类科学研究的革命、科学探索的迭代升级，都离不开科学技术/仪器技术的精进。　　20世纪70年代，气相色谱、液相色谱、电化学分析和毛细管电泳分析等先进的仪器分析技术逐渐被用于药物及其制剂的常规杂质检查和定量分析。进入80年代后，为了适应新药研发，满足生物样品分析量少、药物浓度低等要求，各种微量和超微量分离分析技术得以开发应用。其中，最常用的分析方法有免疫测定法、气相色谱法、高效液相色谱法、高效毛细管电泳法及各种联用技术如气相色谱-质谱联用，液相色谱-质谱联用等。“90年代我们使用气相色谱法开展小分子药物分析，当时离子源技术不过关，联用质谱技术发展还不成熟，对现在来说司空见惯的肽、蛋白质、糖、核苷酸等化合物分析，在当时简直是不可思议的事。我最早是在1995年用热喷雾液相色谱-单四极杆质谱(LC-MS)开展药物分析研究，当时的仪器只能做全扫描和SIM(选择离子检测模式)。由于当时质谱技术分析化合物时的灵敏度与选择性不够高，致使药物的定性和定量分析研究工作进展非常有限。1997年以后，我开始全面接触基于大气压离子源(API，包括ESI与APCI)的液相色谱-串联质谱联用技术(LC-MS/MS)，那时候全国医药口的LC-MS/MS还仅是个位数，当时我就察觉到，如果能利用结合了强大液相色谱分离能力及质谱的高选择性、高通量和高灵敏度的LC-MS技术替代传统方法去开展药物代谢和药代动力学的研究工作，也许一周就能完成当时传统分析方法三年的工作量。而且，LC-MS/MS技术从通量、灵敏度、定性和定量等各方面可以把研究结果提高几个数量级，所以我真切感受到技术革命带来的最大变化是研究者可以利用技术创新完成原来做不到的事情。近三十年间，我见证着质谱仪器相关技术的更新发展，我的研究内容也随之不断拓展和延伸，从最初的小分子药物向如今非常火热的大分子、高分子以及纳米药物逐步扩展”，顾景凯说道。　　近几十年，药物分析技术的发展也从体外到体内，从小样本到高通量，从人工到自动化，由单一技术到联用技术。随着医学和生命科学的迅速发展，药物分析科学也呈现出多学科交叉融合的特点及优势，在此基础上发展起来的一系列质谱技术、超微量分析手段，被广泛用于新药研发、药品生产和临床应用的每个环节。　　高分子药用辅料及其PEG化药物的定性与定量分析方法的创新突破　　纳米药物的核心是药物的纳米化技术，包括药物的直接纳米化和纳米载药系统。纳米给药系统是对药物进行靶向递释、降低药物毒副作用的新手段。随着聚合物纳米载体在设计、合成方面不断取得进展，聚合物纳米材料在纳米给药系统中得到了广泛的应用。　　聚乙二醇(Polyethyleneglycol, PEG)是美国食品药品管理局(FDA)认证的无毒、无害且具有良好生物相容性的生物医用高分子材料，常用作与亲水端来修饰药物和纳米制剂。聚乙二醇化(PEG化)是一种将聚乙二醇聚合物以共价方式连接到治疗药物上的技术，具有增加药物水溶性、降低毒性、延长药物循环半衰期以及减少酶降解作用提高生物利用度等优点。但对于PEG这类分子量不唯一，且呈多分散性的高分子聚合物，常用的质谱定量分析方法要实现精准定量还存在多方面的挑战。顾景凯团队近期在国际上率先公开发表了关于PEG、单价与多价态PEG化前体药物及代谢产物定性定量分析的文章，是高分子聚合物全轮廓定量与定性分析领域的一大突破，目前该方法已成功获得中国发明专利授权。　　相比于单一直链型PEG，多价PEG化小分子药物可以大大提高载药量。然而，其体内动态释药规律及药代动力学过程也要比单一直链型PEG化药物要复杂的多。多价PEG化小分子药物除了围绕PEG化药物、PEG及游离药物等部分外还要同时考察不同价态PEG化药物的体内变化规律。随之而来对分析检测方法的考验更加严峻，基于此顾景凯团队利用SCIEX的高效液相色谱-四极杆串联飞行时间质谱技术，采用TripleTOF质谱的全谱分析模式(TOF-MS与MSAll)，先通过高效液相色谱将样本中的多价PEG化药及其体内不同形态代谢产物的混合物进行分组分离，使同一组内的同分异构体或同系衍生物具有相同的液相保留行为，再通过质谱选取共有特征性碎片实现各组分的绝对定量，意即在全扫描模式下，所有待测物在Q1中全通过，在Q2过程中经适宜的碰撞能(CE)将待测物打碎，TOF质量分析器扫描通过的全部子离子，获得所有碎片的精确质量信息，然后进行定性与定量分析。　　正如上文介绍的，顾景凯团队提出创新性分析方法，突破了串联质谱所无法全轮廓定量分析高分子药用辅料或PEG化药物的技术难题，使高分子聚合物或药物的全轮廓定量分析成为可能。当前越来越多的研究表明，许多过去被普遍认为是无活性的聚合物纳米材料可能具有某些活性或毒性。因此，建立针对聚合物纳米材料的体内定量分析方法，全面、深入地研究聚合物纳米材料的体内命运具有非常重要的药理学与毒理学意义。　　直面高灵敏度定量定性分析挑战： SCIEX QTRAP®质谱大显身手　　药代动力学是定量研究药物在生物体内吸收、分布、代谢和排泄的动态变化规律, 并阐明不同部位药物浓度与时间关系的科学。由于药代动力学的硬性要求，其对仪器的灵敏度、选择性以及分析通量等方面都提出非常高的要求。　　“曲普瑞林是由十个氨基酸组成的合成肽，用于治疗激素反应性癌症，比如前列腺癌和乳腺癌，当前该药物已在市场上广泛应用。对于多肽类药物分析来说，由于其与内源性肽和蛋白质的质荷比相近的非常多，背景化学干扰非常强，所以对这类药物分析存在两大挑战，即灵敏度和选择性。通常使用三重四极杆串联质谱进行常规分析时，尽管利用了前端固相萃取净化，高效液相色谱分离以及MRM(多重反应监测技术)母离子选择性极高的分析手段，我们仍然发现有很强的背景干扰，并且信噪比达不到药代动力学的准确定量要求。由于QTRAP® 质谱是将三重四极杆串联质谱技术与线性离子阱质谱技术高度结合的复合技术，所以我们引进了QTRAP® 质谱技术，在四极杆选择、打碎的基础上，利用线性离子阱再次裂解即可获得选择性很高的孙离子。由于离子阱同时具有很强的离子富集功能，这时利用孙离子进行定量分析，就可以大幅度地提高灵敏度，我印象中提高了十几倍，因此成功地满足了药代动力学的定量要求。我们利用 QTRAP® 6500系统成功建立了多肽药物曲普瑞林的分析方法，这让我印象非常深刻。“顾景凯介绍道。　　顾教授与研究生同SCIEX QTRAP质谱合影照片　　推进超低浓度、超强干扰药物分析与纳米药代动力学：串联质谱与差分离子淌度大有可为　　“不仅如此，我们还曾开发了一种选择性好、灵敏度和分析通量高的利马前列素分析方法。利马前列素临床使用剂量极低，用于后天性腰椎管狭窄症的给药剂量为5μg，达峰浓度(Cmax )仅为1.2 pg/mL，这要求利马前列素的定量下限至少达到0 .1～0 .2 pg/mL。同时，体内存在数十倍于利马前列素达峰浓度的内源性化学背景干扰，可以说该药物体内分析面临着以上“瓶颈”问题。　　“基于此，我们的分析方法是通过液相色谱、SelexION™差分离子淌度(DMS)和SCIEX QTRAP® 6500系统三维度分离分析相结合的策略，可降低对液相色谱分离度的要求，缩短了分析时间，提高分析通量，有效避免基质中内源物干扰，减少必需萃取次数，缩短了样品处理时间，在国内率先成功地完成了利马前列腺素片的人体BE评价研究工作。“顾景凯介绍说。　　”这是国际上首次采用DMS-MS/MS实现了如此低药物浓度的准确定量分析，并且我们依照国家药品监督管理局药品审评中心相关技术指南的要求，前后共完成了7500个生物样品的分析，这也是差分离子淌度技术首次用于如此多的生物样品分析评价工作。“顾景凯补充道。　　顾景凯也坦言，当前纳米给药系统的研究进展，国内已处于国际前沿，并且个别领域是国际领先。纳米药物载体的设计属于纳米药物产业上游，发展非常迅速，但针对纳米药物的药代动力学研究，国内外相对来说，是严重滞后纳米药物的设计与制备的，当前药物分析技术的能力远远达不到对纳米给药系统体内命运精准评价所提出的要求，目前主要还是主要依靠下游的药效或毒性评价来间接反映其体内命运，这严重制约了纳米药物的临床转化成功率。下一步需要通过新型的分离与分析手段，进一步推进纳米药代动力学研究的进程。　　对于下一步的研究计划，顾景凯表示，当前团队研究方向主要有三方面，一是多糖类药物的分析 二是mRNA、LNP疫苗不同形态的体内准确分析 三是高分子药用辅料准确定量和定性分析。此外其团队也在开展基于药代动力学性质的前体药物设计合成，目前作为主要参与单位的前体药物已经上市，同时还有两个作为负责单位的前体药物处于IND研究阶段。

p style=" text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 在浙江大学张泽院士主持的国家自然科技基金委重大科研仪器设备研制专项《针对若干国家战略需求材料使役条件下性能与显微结构间关系的原位研究系统》的支持下，北京工业大学和浙江大学张泽院士、张跃飞研究员团队在扫描电镜纳米分辨高温力学原位仪器研制成果，以“A novel instrument for investigating the dynamic microstructure evolution of high temperature service materials up to 1150℃ in scanning electron microscope”为题，于2020年4月7日发表在《科学仪器评论》【 i Review of Scientific Instruments /i 91, 043704 （2020） doi: 10.1063/1.5142807】杂志上，并被选为主编推荐（Editor’s Pick）亮点文章，在其杂志网站首页作为重点展示。《 i Review of Scientific Instruments /i 》是美国物理学会旗下的关于仪器研究方面的专业学术期刊。 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 352px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/c5f78264-b188-4f17-b720-1d5ac9aec7c4.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" width=" 600" height=" 352" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 研究背景：目前国际上原位高温拉伸可获得高分辨SEM图像的温度只能到800 ℃左右，远不能满足高温材料研究的需求 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 高温材料在服役过程中需要经受长期的高温和应力共同作用，因在航空、航天、核电、热发电等领域具有重要的应用，其生产研发应用水平已经成为衡量国家材料科技水平的标志之一。我国在高温材料领域如高温合金等，研发水平仍然需要寻求进一步突破，以满足国家重大战略需求。将调控、优化高温材料的制备过程、加工工艺、服役性能等环节建立在与之相应的显微结构研究与分析基础上，是指导高温材料研发的科学有效途径。 /p p style=" text-indent: 2em " 在传统的高温材料研究模式中，由于其高温力学性能测试与显微结构研究分别独立进行，导致难以获得动态力学行为与对应实时微观组织结构演化信息。扫描电镜（SEM）是对材料进行微观组织结构分析的主要科学仪器之一，SEM具有较大的便于集成的样品室空间，国际上也在竞相发展基于SEM的原位拉伸、加热以及高温拉伸仪器，力求实现材料性能测试与相应显微结构的同步关联性研究。但是在SEM中同时进行高温-力学性能-成像三位一体测试时， span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 目前国际上可获得高分辨SEM图像温度最高只能到800 ℃左右，还远远不能满足高温材料原位研究的需求。 /span 其主要问题是没有解决在SEM中进行高温加热时，高温热电子溢出进入SEM二次电子探测器使接收信号饱和的难题，导致原位SEM高温实验时图像发白，掩盖了样品表面形貌特征，失去微观组织分辨能力，如图1所示。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 215px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/c27210e6-3c33-4988-9876-8eddfdcc43ed.jpg" title=" 2.tif.jpg" alt=" 2.tif.jpg" width=" 600" height=" 215" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图1（a）1150℃时热电子对高温成像的影响，（b）热电子抑制后图像质量 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 研究成果：实现1200℃高温拉伸时样品微区原位、实时动态跟踪和纳米分辨、高质量的长时间成像 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 在张泽院士的带领和指导下，团队科研人员近年来一直致力于原位高温扫描电子显微学方法研究和仪器的开发工作。 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 通过对SEM原位拉伸和加热测试系统的创新性结构设计、优化选材与热电子抑制技术，成功实现了1200℃高温拉伸时样品微区原位、实时动态跟踪和高分辨、高质量的长时间成像。 /span 科研团队在仪器开发过程中攻克并掌握了可以在SEM有限腔室空间内实现稳定运行的精密传动、准静态加载、原位视场追踪、闭环自锁、高精度测控、热源屏蔽、电磁屏蔽、真空兼容等多项核心关键技术。 /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 15px " br/ /p p style=" text-indent: 2em margin-top: 15px " script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=46BC6EBB7E77D8D99C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=350& playerid=621F7722C6B7BD4E& playertype=1" type=" text/javascript" /script br/ /p p style=" text-indent: 2em " 图2为原位高温拉伸仪器与SEM组合的系统设计图和实物图，该原位仪器系统具有多项技术优势：配合SEM功能附件(EBSD,EDS,GIS)可实现一定环境气氛中的高温应力条件下材料的显微晶体取向和微区成分分析；同轴双向对称加载，使观察区保持在SEM视场中心；多级减速结构合理设计，扭矩输出平稳，保证了力学测试稳定性和高质量成像要求；传动自锁，随时起停，适合原位成像；消磁加热结构，电磁干扰小；高效热隔离，环境温度影响小；热电子抑制，突破了800 ℃以上的SEM高温高质量成像难题等。 br/ /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 198px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/aac90d91-7015-4607-a4bf-bb39101ea9d2.jpg" title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" width=" 600" height=" 198" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图2. 位高温拉伸仪器与SEM组合的系统设计图(a)和实物图(b) /span /p p style=" text-indent: 2em " 凭借上述技术突破，所研制的原位高温拉伸仪器和SEM配合进行原位测试时，当样品温度保持在1150℃拉伸应力状态时，SEM在WD=25 mm长工作距离条件下仍然具备10 nm左右的空间分辨能力和31万倍放大的成像能力。如图3a所示，镍基单晶高温合金保持在1150 ℃、400 MPa拉伸状态时，扫描电 WD=22.5 mm（通常高分辨成像WD需要≤10 mm）、放大倍数为12万倍时的二次电子图像质量，图中样品表面D=10 nm的组织特征清晰可见。图3b显示了WD=25mm，镍基单晶高温合金保持在1150 ℃、530 MPa的高温拉伸状态时，放大倍数为31万倍时的二次电子图像质量，图3b是目前在高温和应力加载时所获得的放大倍数最高的SEM二次电子图像。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 278px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f31c7d0a-586f-456f-8aaf-e4c8f77334f7.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" width=" 600" height=" 278" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图3.一种镍基单晶高温合金在1150 ℃不同应力水平的SEM图像 /span /p p style=" text-indent: 2em " 所研制的高温拉伸仪器，需要在SEM腔室内与样品台配合使用。受SEM样品台承载能力和倾转功能的限制，拉伸仪器需要体积小，重量轻。通过双丝杠传动、样品轴心平面加载等优化设计，保证了拉伸仪器小型化后加载的系统刚度要求，实现了高精度力-位移测试和快速响应。通过原位拉伸仪器测试同批次的小样品力学性并与标样证书校验结果对比，其力学性能指标与宏观标样测试结果一致，保证原位拉伸仪器测试力学性能的准确性，并与宏观测试力学性能参数具有的可比性，如图4所示高温拉伸仪器与力学性能测试校验。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 426px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/0d759570-e160-4bd0-9436-c22122db44e9.jpg" title=" 5.tif.jpg" alt=" 5.tif.jpg" width=" 600" height=" 426" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图4. 原位高温拉伸仪器与力学性能测试校验 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 成果应用：原位仪器已应用于高温合金、钛合金等的研发与性能试验，并取得系列研究成果 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 目前该仪器已经用于国内高温合金的研发与性能试验中。如图5为使用该仪器对二代镍基单晶在1150 ℃时高温拉伸力学性能和微裂纹扩展行为的研究成果，它直接揭示了镍基单晶高温合金在近服役温度下，弹性到屈服阶段微裂纹的形核与扩展行为，捕捉并阐述了微裂纹优先在冶金缺陷孔洞边缘形核长大，并且在持续应力加载过程中观察到裂纹尖端以绕过γ′，在γ基体相中扩展并发展为主裂纹的过程。相关论文发表在金属学报杂志。【金属学报, 55(8): 987-996, (2019). doi: 10.11900/0412.1961.2019.00013】。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 503px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/eeca6546-ed0c-4a87-9b57-55d5f108037f.jpg" title=" 6.jpg" alt=" 6.jpg" width=" 500" height=" 503" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图5 镍基单晶高温合金1150 ℃原位拉伸微裂纹扩展与变形行为 /span /p p style=" text-indent: 2em " 如图5报道了在SEM腔室的真空环境中，样品温度保持在1150 ℃时，有微量氧气氛参与的镍基单晶高温合金表面初始氧化行为。使用该原位高温拉伸仪器在纳米分辨水平直接观察到了1150 ℃时镍基单晶表面氧化物的形核与长大过程，并通过对比有无应力作用时表面Al2O3生长动力学，揭示了由微量氧元素参与在接近高温合金叶片实际服役温度条件的初始氧化行为。相关论文以题为相关论文以题为“Initial oxidation behavior of a single crystal superalloy during stress at 1150° C”发表在近期 i Scientific Reports /i 杂志上。【 i Scientific Report /i 10,3089(2020). https: // doi.org/10.1038/s41598-020-59968-3】。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 479px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/56e0670f-9735-4ea0-b9da-193ff7826d6a.jpg" title=" 7.tif.jpg" alt=" 7.tif.jpg" width=" 600" height=" 479" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图6 镍基单晶高温合金1150 ℃有无应力的初始氧化行为与氧化动力学曲线 /span /p p style=" text-indent: 2em " 该仪器也可以用于原位高温拉伸EBSD研究，如图7为Inconel 740H为样品在650 ℃高温拉伸EBSD研究。实验结果表明，样品在650 ℃高温拉伸时，EBSD探头工作状态良好，花样识别率高，样品进入屈服阶段大应变量时标定率仍然可以保持在85%以上。通过该仪器与SEM和EBSD的结合，可以准确的判断晶粒的转动与变形滑移系的开启时的应力水平与对应显微组织状态，相关研究结果发表在 i Journal of Alloys and Compounds /i 820 (2020) 153424。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 290px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/3eac64ed-fa07-4a13-852a-f6dc6770a6e5.jpg" title=" 8.png" alt=" 8.png" width=" 600" height=" 290" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-indent: 0em " 图7 Inconel 740H 650 ℃原位拉伸组织结构和晶粒取向的演变过程 /span /p p style=" text-indent: 2em " 此外，利用该项目开发的仪器和研究方法，对增材制造钛合金快速凝固组织与室温和高温力学性能方面的研究也已经有系列成果发表，【 i Journal of Alloys and Compounds /i 817 (2020) 152781； i Materials Science & amp Engineering A /i 749 (2019) 48–55； i Materials Science & amp Engineering A /i 712 (2018) 199–205】。利用该项目开发的仪器和研究方法，对锂离子电池正极材料、负极材料在电化学力学耦合作用下的结构演变与性能的原位研究方面也有系列研究成果发表【 i Extreme Mechanics Letters /i 35 (2020) 100635； i ACS Energy Letters /i ,2019,4,1907-1917； i Electrochimica Acta /i 2018, 269, 241249】。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 该仪器研发成功已经引起了国内外相关学者的广泛关注，2020年6月16日美国材料学会会刊MRS Bulletin的“News & amp Analysis Materials News”专栏也特别撰文对这一成果进行了介绍（In situ mechanical testing in an SEM performed at 1150° C with submicron resolution）。波士顿大学Christos Athanasiou博士评论认为“The capabilities offered are exciting for many. The developed instrument paves the way for exploring new mechanisms, which could serve as guidelines for designing ultra-tough ceramic nanocomposites for demanding environments”（开发的仪器提供了令人兴奋的测试能力，该仪器为揭示材料高温变形新的机理铺平了道路，比如可以用于指导超韧纳米复合陶瓷材料的设计等）。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 该仪器成果已经承接了国内重点科研单位高温材料急需的原位测试需求。同时，通过科技成果转化，仪器产品已经在国内多家重点科研单位进行了推广应用，为这些单位的研究提供了强有力的实验和数据支持，促进了高温材料的研发。 /p p style=" text-indent: 2em " 博士生王晋、马晋遥、唐亮、桑利军，硕士生张文静、张宜旭等参与了仪器的功能开发与性能测试等，北京工业大学吕俊霞副研究员负责原位仪器的应用研究。这些工作也得到了北京市长城学者项目的支持。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 450px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/40e51be5-453d-4bf7-8279-acb7807dd7ea.jpg" title=" 9.jpg" alt=" 9.jpg" width=" 600" height=" 450" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 图8 仪器研发团队合影 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 相关文章链接： /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://doi.org/10.1063/1.5142807" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://doi.org/10.1063/1.5142807 /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://doi.org/10.1557/mrs.2020.172" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://doi.org/10.1557/mrs.2020.172 /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://doi.org/10.1038/s41598-020-59968-3" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://doi.org/10.1038/s41598-020-59968-3 /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://www.ams.org.cn/CN/Y2019/V55/I8/987" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://www.ams.org.cn/CN/Y2019/V55/I8/987 /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153424" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153424 /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152781" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152781 /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://doi.org/10.1016/j.eml.2020.100635" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://doi.org/10.1016/j.eml.2020.100635 /span /a /p p style=" text-indent: 2em " a href=" https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.01.111" target=" _blank" style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.01.111 /span /a /p p style=" text-indent: 2em " span style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " a href=" https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.11.106" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.11.106 /a /span /p p style=" text-indent: 2em " br/ /p p style=" text-align: right " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 【本文系仪器信息网专家约稿 ， /span /p p style=" text-align: right " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 作者：北京工业大学 张跃飞 研究员】 /span br/ /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " -------------------------------------- /span /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 延申阅读 /strong /span span style=" color: rgb(0, 0, 0) " br/ /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 6月16日，张跃飞研究员在 /span span style=" color: rgb(0, 0, 0) text-decoration: underline " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCEM2020/" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 176, 240) " span style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 176, 240) " “第六届电子显微学网络会议(iCEM 2020)” /span /a /span 第2分会场“原位电子显微学技术及应用”会场线上报告视频回放如下，报告题目《扫描电镜原位高温-拉伸-成像进展与应用》： /p script src=" https://p.bokecc.com/player?vid=D16537227F20FE939C33DC5901307461& siteid=D9180EE599D5BD46& autoStart=false& width=600& height=350& playerid=621F7722C6B7BD4E& playertype=1" type=" text/javascript" /script

20世纪90年代以来，人们对纳米材料正面效应的研究取得了丰硕成果，并形成了大量的实用产品，比如衣物中加入Ag纳米颗粒，可以抑菌；防晒产品中加入TiO2纳米颗粒，可以屏蔽紫外线。这些产品对我们提供便利的同时，也对环境造成了潜在的危害。2004年7月29日美国的《科学此刻》及2004年8月4日《自然》分别介绍了该研究小组的报告，对纳米污染发出预警。报告指出，“游离的纳米颗粒和纳米管可能会穿透细胞，产生毒性”；对于环境来说，“纳米科技可能是柄双刃剑”。通过获得纳米颗粒的环境行为和颗粒大小、溶解率、颗粒团聚以及与样品基体的相互作用的准确数据，可以帮助了解和评价这些新材料可能对环境健康造成危险的情况。常规ICP-MS只能将样品消解后，测试溶解态的离子浓度信息，并不能直接测定这些纳米颗粒的粒径、粒径分布和团聚等更具体的数据。单颗粒ICP-MS技术通过超快速的数据读取时间，可分析每个纳米颗粒产生的电子云，检测ppb级（μg／L）浓度纳米颗粒。本报告研究了银纳米颗粒在不同水体中的溶解动力学。样品银纳米颗粒：直径100纳米，购自NanoXact，NanoComposix，USA。采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）材料封装。水样：离子水（DI，18.3 M-欧姆.厘米），自来水（科罗拉多学院矿业校园，高尔顿.科罗拉多）和自然水（采集点距离河流岸边1米，采集后直接通过0.45微米的滤膜过滤）。样品处理ENP悬浮液通过用水稀释浓度20毫克/升的储备溶液制成，最终浓度50纳克/升。为了匹配观察到的峰强度SP-ICP-MS，采用2%HNO3（光谱级）溶解银标准（高纯度标准 QC-7-M），用于校准和稀释，最终浓度范围为0.1-1微克/升。实验结果首先分析了溶解在去离子水中的银纳米颗粒的单颗粒ICP-MS数据。初始浓度为50ng/L。绿色柱状图表示刚加入纳米颗粒时的测试结果，脉冲信号强度主要分布在400~700范围内，另有少部分在50左右及以下。红色柱状图表示24小时候纳米颗粒的测试结果，脉冲信号主要集中在100~300范围内，50以下还有较强的信号。脉冲信号强度正比于颗粒的粒径，24小时后脉冲强度下降，说明了银纳米颗粒的粒径减小，溶解的银离子信号在脉冲50以下。Syngistix软件可自动将脉冲强度换算成颗粒直径，上图显示了不同水样中，银纳米颗粒随着时间变化的粒径变化。在含氯离子自来水体系下溶解速度比其他两种溶剂都要快，这是由于氯可以作为氧化剂加快粒子溶解在这个系统。而自然水系里粒子的变化很小，这可能由于自然系统固有的复杂性，需要更多研究找到导致粒子稳定性的因素。上图总结了在去离子水，自来水和自然水中，银纳米颗粒的粒径变化趋势。利用瞬时质量的平均粒径,可以计算出粒子的溶解损失。模型化计算粒子的几何表面积(假设球形质量的粒子), 损失质量/表面积(摩尔/ cm2)和时间可以计算得到溶解速率常数。在24小时内，遵循一阶动力学规律。总结溶解电势不同可能是区分粒子溶解过程和离子溶解过程的一个关键因素。这项研究在表明通过SP-ICP-MS定量计算Ag粒子的溶解率是可行的。使用SP-ICP-MS技术，通过原始粒子直径来计算溶解率比通过溶液中Ag离子增加来计算其溶解率更加直接。想要了解更多详情，请扫描二维码下载完整的应用报告。想了解更多关于单细胞单颗粒ICP-MS 应用么？珀金埃尔默将于2020年6月9日 14:00举办“单细胞ICP-MS网络研讨会”， 为您提供一个突破时间地域限制的学习交流的平台。本次研讨会邀请到中国科学院高能物理研究所副研究员王萌博士， PerkinElmer无机产品技术经理，高级工程师高光晔做精彩分享。识别下方二维码或点击阅读原文即可预约直播席位。

近日，在四川大学滨江楼空天学院会议室，空天科学与工程学院举行中英联合应用研发中心成立暨挂牌仪式，这标志着“航空航天工程微纳米力学中英联合应用研发中心”正式成立。Micro Materials公司Adrian Harris工程师、北京正通远恒科技有限公司赵小星工程师作为嘉宾出席了此次挂牌仪式，空天科学与工程学院院长王家序教授、副院长兼直属党支部书记高志华，以及学院教职工代表、学生代表出席了仪式。仪式由周青华老师主持。首先，周青华老师代表学院致欢迎辞，并简要介绍了学院情况。他说，空天学院具有在航空航天领域研究的优良背景和坚实基础，是在充分结合国家重大需求和学科发展前沿的基础之上重建的，微纳米力学特别是纳米测试系统在航空宇航学科的研究和航空航天工程领域的发展中都起到不可替代的重要作用。此次“航空航天工程微纳米力学中英联合应用研发中心”的正式成立，是与会双方共同的心愿，希望双方通过合作与交流，在航空航天工程微纳米力学领域取得更多的成果。Micro Materials公司Adrian Harris工程师向中英联合应用研发中心的成立表示祝贺，并介绍了公司的研究领域与突出成果。Micro Materials是一家专注于纳米力学领域的优秀企业，在全球范围内已成立超过300家中心，具有在学术界和工业界的客户，包括剑桥大学、麻省理工、牛津大学、理论、通用、西门子等。此次联合应用研发中心的成立，将有力促进空天学院在微纳米力学发展中的国际合作与交流，进一步提升空天学院的国际影响力。最后，各位老师和Micro Materials公司代表、北京正通远恒科技有限公司代表一行共同为“航空航天工程微纳米力学中英联合应用研发中心”挂牌，并合影留念。

2016年6月13-15日，巴黎，法国 2016年能量纳米技术和能量纳米材料国际会议将于2016年6月13-15号在法国巴黎召开。所有被会议接受的文章将作为会议论文集发表在Key Engineering Materials (ISSN: ISSN: 1662-9795, Trans Tech Publications)上，并提交EI核心，Scopus检索。 大会召开时间为3天，6月13日为大会注册日，6月14日为会议召开日,6月15日暂定为巴黎一日游。此次大会将为能量纳米技术相关专业的科研人事提供面对面的交流与合作讨论。我们热忱欢迎从事相关技术研究的专家、学者和专业技术人员向ICNNE2016踊跃投稿，并积极参加大会。 大会委员会 国际咨询委员会 Prof. Peter Lund, 阿尔托大学理工学院, 芬兰Prof. Jordi Llorca, 纳米工程研究中心， 西班牙Prof. Sergej NEPIJKO, 美因茨大学, 德国Prof. Mohamed HABOUSSI, 巴黎大学, 法国 大会主席 Assoc. Prof. Salma BARBOURA, 巴黎大学, 法国Prof. Dr. Jean-Jacques DELAUNAY, 东京大学，日本 程序委员会主席 Prof. Sofoklis Makridis, 马其顿西部大学, 希腊Prof. ZITOUNE Redouane, 图卢兹大学, 法国Prof. Zdeněk Chobola, 布尔诺理工大学, 捷克共和国Prof. Witold Daniel Dobrowolski, 波兰科学院, 波兰 投稿主题 纳米技术与材料科学材料科学与工程:纳米技术在纳米科学和纳米技术先进的应用程序碳纳米管与生物分子纳米材料纳电子学纳米系统纳米力学纳米操作纳米磁学纳米光学和纳米光子学纳米线纳米流体力学纳米生物纳米科学与技术分子电子学 请将您的论文于2016年3月1日之前投至会议邮箱：icnne@saise.org更多疑问，请咨询会议负责人：聂老师

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

style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p 　　微纳加工方法分为“自上而下”和“自下而上”两种基本类型。前者是目前广泛应用于微纳加工领域的主流技术，但其由于受到物理极限的制约，一般加工分辨率在几十纳米量级上。后者则可在更小的尺度（包括分子尺度）上实现加工，被认为是一种突破物理限制的有效途径。然而，“自下而上”的组装方法由于科学认知和实验技术的不足，导致其在低缺陷、大面积、组装过程、组装结构等四个方面存在持续的挑战。相对而言，组装结构面临的障碍最大。这其中最重要问题是如何实现组装对称性的可调控，组装对称性可调控对于组装结构多样性和组装体功能的丰富至关重要。一般而言，由于形状互补性，组装结构对称性受到组装单元的形貌限制，四方单元易于形成四方密排结构，而球型则形成六方密排对称结构。由于在组装动力学过程中组装单元间的复杂力平衡和热力学最小原理的要求，打破形状依赖的组装结构对称性或是难以实现的目标。 /p p 　　中国科学院国家纳米科学中心和中科院纳米科学卓越中心刘前课题组与吴晓春课题组、邓珂课题组，以及美国科罗拉多大学Ivan I. Smalyukh课题组合作，通过引入一种新概念的主导控制力，首次实现了纳米金棒的四方对称性组装，一举突破了一直以来八面体金棒只能是形状依赖的六方对称结构的实验结果。这一结果在八面体银和钯纳米棒上也得到了实现，展示了这种方法的普适性。多尺度模拟计算进一步揭示这种控制力主导了非形状依赖的组装过程，并解释了四方对称比六方对称具有更高的热力学稳定性的实验结果。这一方法开辟了打破形状依赖组装对称性的新途径，为组装结构的多样性和纳米材料组装结构的可设计、可控提供了有力工具，将为推动纳米组装技术的进步提供助力。 /p p 　　该项工作是刘前课题组前期研究的进一步拓展，相关研究结果在线发表在《自然· 通讯》上，研究工作获得了国家重点研发计划纳米科技重点专项、中科院战略性先导科技专项A、国家基金委和欧盟项目的支持。 /p p br/ /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171116335815903956.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/363e43be-098e-40e6-9983-f0fef4b2e479.jpg" uploadpic=" W020171116335815903956.jpg" / /p p style=" text-align: center " 多尺度模拟计算揭示四方对称的主导控制力和更小的热力学势能 /p

零折射率为光提速　　 在细心加工的波导里(图左)，光波产生了一个带状图案(中间)，但是，由于波导的宽度不同，某一特定波长的光波能无限快地传播，从而照亮整个波导。 图片来源：AMOLF and University of Pennsylvania 　　一个由物理学家和工程师组成的研究小组日前宣称，在一个纳米尺度的装置内，可见光的速度能达到无限快。当然，该小发明并不会带来瞬时通信，爱因斯坦相对论中提出的著名速度限制也仍然有效，但是，这个小东西将有各种各样的用途，包括在一种光学电路中充当一个要素。 　　“这样一个东西是十分有趣的，并且可能是有用的。”美国佐治亚理工学院电气工程师Wenshan Cai提到。Cai没有参与这项研究。 　　在真空中，光大约以3亿米/秒的速度传播。而在诸如玻璃等物质中，其传播速度会变慢。但是，科学家们能使用奇怪的方法操纵光和物质的交互作用，来调整光的折射率，例如使其变成负数，这样能带来光的弯曲。 　　《科学》杂志在线报道称，现在，荷兰原子和分子物理学研究所物理学家Albert Polman、美国宾夕法尼亚大学电气工程师Nader Engheta及其同事们实现了一个非常奇特的“壮举”。 　　他们发明了一个微小装置，在这里，可见光的折射率为零，因此，光波以一个特别的波长快速传播，速度甚至达到无限快。 　　这个装置包含一个85纳米厚、2000纳米长，被银环绕的绝缘二氧化硅矩形杆，光通常无法穿透这个矩形杆。结果是形成了一个被称为波导的光传送空间。 　　研究人员还做成了二氧化硅宽度从120纳米到400纳米的不同装置，并将研究成果发表在了《物理评论快报》上。 　　这里，光的表现不同，因为电磁场必须服从确定的“边界条件”。一般而言，对向传播光波的高峰和低谷重叠，就产生了明亮和黑暗的条带。一旦截止波长正确，就会发生有趣的事情。那时整个波导被照亮，而不是产生条带状的图案。因此，光沿着波导的长度同步振荡。 　　之前，Engheta领导的研究小组也曾制造出较长波长辐射的零折射率。不过，在可见光上重复这项工作更加困难，因为设备太小而无法容纳光源。 　　因此，研究人员通过击中一个电子束在波导里产生所有波长的光，并且测量了泄漏的光量。研究人员发现，以特殊波长照射出去的光量取决于电子束是否进入某一点，这里对于这个波长来说可能有一个光亮或黑暗的点。因此通过沿着波导扫描电子束，并检测输出量，研究人员追踪了每个波长的光图像。 　　为何这一现象没有违反相对论?因为光有两种速度，Engheta解释道。“相速度”是指一个给定波长传播速度多快，而“群速度”指的是光运送能量或信息的速度有多快。而只有群速度必然比光在真空中传播的速度慢。 　　这个设备将有多种用途，Engheta说，它能够帮助制作出期望中的纳米级光学电路导管。 　　一批这样的波导甚至能够制出一种有零折射率的疏松材料。但是，制造这种排列可能十分具有挑战性，Cai说：“理论上很简单，但操作上很困难。”

近日，中国科学院近代物理研究所材料研究中心与俄罗斯杜布纳联合核子研究所合作，研发出一种孔径小于10纳米的固态纳米孔制备新技术。相关研究成果发表在《纳米快报》(Nano Letters)上。 　　高质量固态纳米孔的制备是DNA测序、纳流器件以及纳滤膜等应用的关键技术。当前，在无机薄膜材料中制备固态纳米孔的主流方法是聚焦离子/电子束刻蚀。该方法在制备过程中需实时反馈，更适合于单个纳米孔的制备。因此，探索孔径可调、孔密度可控和无需实时反馈的固态纳米孔快速制备技术具有重要的科学意义。 　　科研人员基于兰州重离子研究装置(HIRFL)，利用快重离子作用于WO3纳米片材料，实现了直接“打孔”的制备方法。同时，科研人员利用分子动力学模拟对物理机理进行解释，发现重离子在材料中的沉积能量会引起材料局域瞬时熔融喷发，以及熔融相的粘度和表面张力大小是决定纳米孔形成的关键因素。 　　该方法通过改变重离子的电子能损调控孔径大小，改变重离子辐照注量调节孔密度，使得整个制孔过程一步完成，不涉及化学蚀刻，具有一定的普适性和应用潜力。 　　该工作为重离子束应用于固态纳米孔制备开辟了新途径，并为解释重离子在固体材料中潜径迹形成的微观机理提供了重要的理论依据。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会等的支持。图：快重离子在WO3纳米片中直接形成纳米孔示例 图/徐丽君 翟鹏飞

蛋白质复合物是高度动态的实体，在组装、翻译后修饰和非共价相互作用方面表现出巨大的多样性，使它们能够在各种生物过程中发挥关键作用。天然状态下蛋白质复合物的异质性、动态性和低丰度给使用传统结构生物学技术进行研究带来了挑战。基于此，美国威斯康星大学麦迪逊分校葛瑛教授团队近期开发了一种天然纳米蛋白质组学策略，用于直接从人体心脏组织中富集内源性心肌钙蛋白 (cTn) 复合物并随后进行天然自上而下质谱分析。在非变性条件下，使用肽功能化的超顺磁性纳米粒子对 cTn 复合物进行富集和纯化，以实现 cTn 复合物的同位素解析，揭示其复杂的结构和组装。此外，nTDMS 阐明了 cTn 复合物的化学计量和组成，定位 Ca2+ 结合域，定义 cTn-Ca2+ 结合动力学，并提供蛋白质形态的高分辨率图谱。这种天然纳米蛋白质组学策略为内源天然蛋白质复合物的结构表征开辟了范例。（论文链接：）这一研究为深入了解心脏组织中内源性蛋白质复合物的神秘世界提供了一种前所未有的工具和方法。这不仅有助于揭示心脏疾病的分子机制，还为未来开发相关治疗方法提供了重要的基础。这项创新的纳米蛋白质组学技术将为生物医学研究开辟新的可能性，为科学家们提供了更深层次的洞察力，以探索蛋白质相互作用的微妙之处。

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。

2023年5月23日，由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC 279）主持制定的国家标准《纳米科技术语 第12部分：纳米科技中的量子现象》正式发布，标准于2023年12月1日正式实施。北京泊菲莱科技有限公司作为标准主要起草单位深度参与此标准从制定到发布的全过程。助力产业发展中国有“兵马未动粮草先行”之古训，在当今高科技纳米技术领域，中国权威人士又提出纳米技术研究标准应先行。国家标准委主任李忠海认为，长期以来，在传统的工业领域中总是先有产品后有标准。但在高新技术领域的标准化工作中，必须改变传统的标准化工作的思维方式，提倡理念的创新。在纳米材料的标准化工作中，应提倡标准先行，用标准引导产业化发展，用标准来规范市场。纳米材料标准化是一项面向全新材料领域、具有前瞻性的标准工作，涉及多学科、多领域。2001年中国国家科技部将“纳米材料标准及数据库”列入基础性重大研究项目；2003年12月经国家标准委批准成立了“全国纳米材料标准化联合工作组”，目前已开展了近15项纳米材料标准的研究制定工作。2023年5月23日，由北京泊菲莱科技有限公司作为主要起草单位的国家标准《纳米科技术语 第12部分：纳米科技中的量子现象》（Nanotechnologies-Vocabulary-Part 12: Quantum phenomena in nanotechnology）发布（GB/T 30544.12—2023/ISO/TS 80004-12:2016, IDT）。该标准的制定及发布，将为纳米科技在与量子相关的生产、应用、检验、流通、科研等领域，提供统一技术用语的基本依据，是开展纳米科技量子相关各种技术标准研究及制定工作的重要基础及前提。北京泊菲莱科技有限公司创立于2006年，是集研发、生产、销售、服务于一体的国家级高新技术企业，致力于开发智能化、高精度、高性能的高科技设备企业。泊菲莱科技拥有多种自主知识产权，现已应用于新能源、药物合成、精细化工等各类科研领域，在立足于国内市场的同时，多款产品也远销海外。泊菲莱科技荣获国家级高新技术企业、中关村高新技术企业，企业通过ISO9001质量管理体系认证，符合GB/T27922-2011《商品售后服务评价体系》五星级标准。泊菲莱科技不仅拥有雄厚的研发实力，也一直秉持着“以客户为中心”的服务理念和“创见、实干、卓越”的企业精神，作为科技型高新企业，积极创导高科技智能设备等尖端科技，不断革新，不断挑战，以卓越创新的进取精神，推动自身的不断成长和壮大。2005年4月我国颁布第一批七项纳米领域的国家标准，其中就有《纳米材料术语》（GB/T 19619—2004,terminology for nanomaterials）。这项标准规定了纳米材料一般概念和按技术分类的具体概念的术语。分为一般概念、纳米材料的种类、特性、制备方法、处理方法和表征方法6类，共68个术语。其中对纳米尺度的定义是在1到100纳米范围的几何尺度，没有涉及性质变化。近年来，很多企业意识到参与标准制定的战略意义，形成了共识：一流的企业制定标准，二流的企业销售服务，三流的企业售卖产品。随着我国纳米科技国标的发布，作为标准主要起草单位，泊菲莱科技将在行业中更具话语权，进一步引领相关产业发展。 相关背景 纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是动态科学(动态力学)和现代科学(混沌物理、智能量子、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等 。这七个相对独立又相互渗透的学科和纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征这三个研究领域。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。其中，纳米物理学和纳米化学是纳米技术的理论基础，而纳米电子学是纳米技术最重要的内容。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。用纳米材料制作的器材重量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。

据美国物理学家组织网近日报道，斯坦福大学的研究人员将一种普通棉纱浸入银纳米线和碳纳米管的混合液中，制成了一种高效、廉价的新型净水过滤器，其能杀灭水中98%的细菌，杀菌速度是传统微孔网筛过滤器的8万倍。研究成果发表在近期出版的《纳米快报》杂志上。 　　碳纳米管具有良好的导电性，98%以上的埃希氏大肠杆菌只要在20伏的电流中呆上几秒就会被杀死。银也能杀菌，巴氏灭菌法和冰箱出现以前，人们常常在牛奶瓶底放一枚银币来消毒。 　　斯坦福大学材料研究生物工程专家小组的莎拉海尔肖恩称，碳纳米管和银这两种材料“携手”制成的过滤器可最大限度地发挥杀菌效能。其中的银纳米线能够杀死任何滞留在孔隙中的细菌，因此避免了传统过滤器普遍存在的一大缺陷，即细菌会在过滤器上形成生物膜从而污损设备。 　　传统的过滤器都采用物理方法来吸附细菌，而新型过滤器内含有的棉花纤维包了一层“纳米外套”，其形成的电场可以杀死流经的细菌，而且棉花纤维有多层，厚达6.4厘米，足以杀死水中的大部分细菌。 　　斯坦福大学材料科学与工程副教授崔毅(音译)介绍说，该新式过滤器的成本也很低。一方面，银纳米线所用的银很少，成本几乎可以忽略不计。另一方面，所需的电流很少。纳米材料的吸附性很高，银纳米线较长的一端和纳米管连接，另一端伸入棉花纤维中间的空隙，在棉纤维上会生成一层光滑无间隙的覆层，导电效果很好，因此，电流强度只需几毫安，一块小型太阳能电池或一对12伏的汽车电池就能满足。而传统的过滤器要用电泵把水抽进微孔，耗电量大，在实验室里过滤等量的水，新型过滤器的耗电量仅为传统过滤器的1/5。 　　崔毅也表示，新型过滤器的净化速度非常快。传统过滤器的过滤微孔很小，将细菌从水中吸附分离时很容易阻塞微孔 而新型过滤器孔隙比较大，只杀灭细菌却不吸附细菌，因此，不会减缓水流的速度，净水速度是传统过滤器的8万倍。这种过滤器在无法用氯气来给水消毒的偏远地区很实用，可以大大减少以水为介质进行传播的霍乱、伤寒和肝炎等疾病的大面积扩散。 　　研究人员计划下一步研发针对不同类型的细菌进行过滤的过滤器，并测试多重组合过滤器。

Nature Communications：纳米红外研究无机纳米颗粒-聚合物复合材料界面效应布鲁克纳米表面事业部 魏琳琳 博士英文题目：Nature Communications: Unraveling bilayer interfacial features and their effects in polar polymer nanocomposites摘要以聚合物为基体，无机纳米粒子为填料的聚合物纳米复合材料具有优异的力学、电学和热学性能。纳米颗粒和聚合物之间的界面效应通常被认为是实现这些性能增强的关键因素。然而，如何理解界面效应以及界面微区的结构与性能是聚合物纳米复合材料领域长期面临的基础性难题。近期，来自武汉理工大学、清华大学、伍伦贡大学等学校的科学家们将Bruker的光热诱导纳米红外技术与其他先进技术相结合，直接探索纳米颗粒-聚合物纳米级界面区域。研究发现无机纳米颗粒与聚合物基体的界面存在强极性构型的“双界面层”结构，包括10纳米厚的内层和大于100纳米的外层界面。分子动力学及相场模拟结果表明纳米颗粒表面电势以及颗粒间距的协同作用是形成界面极性构型的关键作用机制。这项研究的结果有助于阐明界面处的相互作用机制，并为制备纳米复合材料以获得最佳性能提供有价值的见解。利用无机纳米粒子/聚合物复合材料的高极性“双界面层”行为，科学家们在具有超低无机填料含量的纳米复合材料中获得了显著增强的介电及压电性能。相关研究成果以Unraveling bilayer interfacial features and their effects in polar polymer nanocomposites为题，发表在Nature Communications上。实验内容实验选择典型的铁电聚合物PVDF作为基体，填充TiO2纳米颗粒。其中PVDF膜层的厚度低于纳米颗粒的直径，使TiO2能够暴露在膜层表面（图1 a）。图1b，c 样品表面和横截面的SEM图像显示颗粒表面存在约10nm的包裹层。HADDF和碳成像图（图1d，f）进一步表明10nm的结合层富含碳元素，为有机碳链键合在纳米颗粒表面。采用布鲁克nanoIR3纳米红外系统进一步研究了界面区域的化学结构（图1 e f）。采用PVDF极性构象的波数（866cm-1）和非极性构象的吸收波数（766cm-1）进行红外成像，分别对应图1f中图和右图。红外成像图显示纳米颗粒周围存在100nm以上强极性构象区域。压电力显微镜（PFM）采集平行于膜平面和垂直于膜平面的L-PFM图像及面外V-PFM图像，结果显示颗粒的L-PFM呈现一半亮一半暗的结构，V-PFM呈现全亮的结构。表明纳米颗粒/聚合物的内层界面区域内偶极子的极化方向垂直于纳米颗粒表面。综合以上的观测结果，作者揭示了无机纳米颗粒与聚合物基体的界面存在强极性构型的“双界面层”结构， 由10nm的极性偶极子内层界面的和100nm强极性构象的外层界面组成。 图1 直接观测无机纳米颗粒与聚合物基体的“双界面层”结构作者采用nanoIR3纳米红外系统进一步研究了纳米颗粒的间距对界面效应的影响（图2）。距离较远的纳米颗粒会形成强极性构象结构界面（图2 b左图）；距离相对较近的纳米颗粒，其界面区域相互重叠，将抑制极性构象的形成（图2 b中图）；纳米颗粒相互连接时，界面区域也倾向于相互合并（图2 b右图）。FTIR检测不同TiO2纳米颗粒含量的宏观材料中极性构象的比例（840 cm&minus 1/766 cm&minus 1及 1279 cm&minus 1/766 cm&minus 1峰强比），TiO2纳米颗粒含量0.35%时极性构象最多，继续增加纳米颗粒含量，由于纳米颗粒间距变小，界面区域相互重叠使极性构象含量降低。分子动力学及相场模拟表明极性构象界面的形成取决于纳米颗粒表面电势以及颗粒间距的协同作用。图2 纳米颗粒/聚合物复合材料界面极性区域采用纳米叠层设计（Al2O3/PVDF/ Al2O3）表征单一界面层的贡献。纳米叠层纳米复合材料的介电常数εr与PVDF的膜厚具有很大的相关性，并随着PVDF膜厚的减小而增加。由于界面极性层的影响，纳米叠层纳米复合材料显示出比Al2O3（εr~9.8）和PVDF（εr~7.8）更高的εr。而Al2O3 (15 nm)/PVDF (10 nm)/Al2O3 (15 nm)/PVDF (10 nm)/Al2O3 (15 nm)，包含两层内层界面层结构，表现出86 J/cm3的超高介电能量密度，远高于文献报道的纳米复合材料的介电能量密度。同时具有76%的能量效率，与大多数介电聚合物或纳米复合材料相当。图3 内层界面层增强复合材料介电性能 总结借助于布鲁克纳米红外系统，直接观测到纳米颗粒-聚合物复合材料的极性界面构象，并研究了颗粒间距对极性构象的影响。结合其他科学工具的结果，本文的工作促进了对聚合物纳米复合材料中界面基础科学问题的理解，可为高性能极性聚合物复合材料的设计与开发提供指导，并推动介电储能、电卡制冷、柔性压电传感等高新前沿技术领域的发展。 本文相关链接：Unraveling bilayer interfacial features and their effects in polar polymer nanocomposites [J] Nature Communications volume 14, Article number: 5707 (2023)https://www.nature.com/articles/s41467-023-41479-0

NanoForce纳米力学测试系统 在2014年MRS秋季会议和展览会上，布鲁克展示了NanoForce纳米压痕和纳米力学测试系统，此系统有利于纳米科学的发展。纳米材料不仅用于研究中，还越来越多的用于产品设计流程中，并且在工业中扮演重要的角色。判断纳米材料是否适合特定环境的应用需要对材料的特性进行稳健性分析。这个新的NanoForce系统支持完整的纳米力学特性分析，可以将学术研究和产品开发中的纳米压痕测量扩展成全面的纳米材料行为研究。这些材料样品的几何形状也很广泛，包括薄膜、纳米结构、微机电系统和各式各样的设备组件等。 　　&ldquo 纳米压痕是一种实验技术，很大程度上促进了纳米尺度上对材料特性的理解，同时也促进了很多现代材料科学的发展。&rdquo 俄亥俄杰出学者Bharat Bhushan和俄亥俄州立大学材料科学教授Howard D. Winbigler说。&ldquo 布鲁克在开发NanoForce系统上投入了很多资源，而当像布鲁克这样知名和有技术实力的公司在这一领域有如此大的投入时，说明纳米压痕技术又向前迈进了重要一步。&rdquo 　　&ldquo NanoForce是纳米力学测试的一个重要突破，因为它简化了纳米尺度上的精确测量过程，即使这个过程是应用于最复杂的情况。&rdquo 布鲁克TMT事业部总经理James Earle补充说。&ldquo 这个平台的发布标志着布鲁克进入了纳米压痕和完整的纳米力学特性领域，给我们的客户提供了一种发现纳米材料真正应用潜力的方法。&rdquo 　　关于NanoForce纳米力学测试系统　　 　　得益于电磁驱动技术的准确性，经过几十年的纳米力学研究，NanoForce系统将纳米压痕技术延伸成真正的纳米力学测试系统。NanoForce 的NanoScript测量和控制软件能实现根据记录和计算数据实时控制实验。基于布鲁克的Dimension Icon® AFM产品家族，创新的龙门设计和封闭室使系统具有优秀的位置精度和防噪声防震动效果，从而为应用于纳米材料科学创造了一个最优的测试环境。真空样品盘方便了样品的添加，内置式安全设备可以在X-Y平台转换过程中保护磁头组件。 　　关于布鲁克 　　布鲁克是一个高性能科学仪器提供商，提供分子学、细胞学和材料学研究以及工业、诊断、临床和应用分析的解决方案。

p img style=" WIDTH: 600px HEIGHT: 75px" title=" sj0213xuan01_副本.jpg" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/insimg/8c21f2e9-490e-4a10-b5be-359d731bbccf.jpg" width=" 600" height=" 75" / /p p strong span style=" COLOR: rgb(0,0,0)" “复合/纳米材料的形貌及粒度表征”网络主题研讨会 /span /strong /p p br/ strong span style=" COLOR: rgb(0,0,0)" 会议时间：2015年12月9日 14:00-17:00 /span /strong /p p br/ 报告日程： /p p br/ span style=" COLOR: rgb(112,48,160)" strong 报告一：纳米材料的形貌和粒度分析方法及应用 /strong /span /p p br/ 报告人：朱永法 /p p br/ 清华大学化学系教授、博导，分析化学研究所副所长,国家电子能谱中心副主任。从事半导体薄膜材料的表面物理化学、纳米材料的合成与性能、环境催化以及光催化的研究工作。 /p p br/ 报告概要： /p p br/ 主要讲述了纳米材料最常用的三种形貌分析方法的原理和应用特点以及粒度分析的方法和在纳米材料研究方面的应用实例。目前最常用的形貌分析方法是扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜。扫描电镜视场广，样品制备简单，不会产生信息失真，可以观察形貌以及实现颗粒大小的分布统计。透射电镜可以观察纳米材料的形貌和颗粒大小，但视野范围小，样品制备过程容易产生大颗粒的丢失现象，但可以区分聚集态和一次粒子的信息。原子力显微镜可以观察薄膜的颗粒大小，也可以观察分散态的纳米材料的形貌及大小。此外，还可以测量颗粒的厚度以及薄膜的粗糙度分布。激光粒度仪是测量颗粒大小常用的方法，但无法观察纳米材料的形貌，是一种统计颗粒直径分布，容易失真。此外，很多纳米材料分散在溶液中，可能是水合方式存在，获得的是水合颗粒大小的分布，并不是真实的材料颗粒大小，但可以获得粒度分布的信息。此外，通过XRD和拉曼光谱还可以获得纳米材料晶粒大小的数据。 /p p br/ span style=" COLOR: rgb(112,48,160)" strong 报告二：基于PeakForce Tapping模式的纳米材料表征 /strong /span /p p br/ 报告人： 孙昊 /p p br/ 布鲁克中国北方区客户服务主管 /p p br/ 报告提纲： /p p br/ PeakForce Tapping是由Bruker公司发明的一种新的基本成像模式。与传统的Contact、Tapping模式相比，PeakForce Tapping具有探针-样品作用力小、能够自动优化反馈回路、能够进行定量力学成像等优点。基于PeakForce Tapping模式，Bruker公司发展了一系列扩展成像技术，如智能成像（ScanAsyst），它可以轻易实现绝大部分常见样品的扫描参数自动优化，使刚入门的客户也能非常容易地得到专家级的图像；定量纳米力学成像（PeakForce QNM）可以在扫描形貌的同时实时定量地分析出样品的模量与粘滞力，为纳米力学测量带来了革新；峰值力表面电势测量（PFKPFM）与峰值力导电性测量（PFTUNA）使得在软样品表面同时的电学和力学测量成为可能。在这个Webinar中，我们将介绍基于PeakForce Tapping的一系列新的成像技术在纳米表征中的应用。 /p p br/ span style=" COLOR: rgb(112,48,160)" strong 报告三：纳米材料的粒度表征 /strong /span /p p br/ 报告人：方瑛 /p p br/ HORIBA 应用工程师 /p p br/ 报告概要： /p p br/ 颗粒的尺寸会影响纳米材料的各种性能，而溶液的电位则会影响纳米乳液的稳定性。纳米颗粒分析仪可以表征纳米颗粒的粒径和电位，报告会介绍粒径和Zeta电位的测试原理，重点会介绍颗粒分析在纳米材料中的应用。 /p p br/ span style=" COLOR: rgb(112,48,160)" strong 报告四：尺度表征用纳米标准样品 /strong /span /p p br/ 报告人：刘忍肖 /p p br/ 博士，高级工程师，国家纳米科学中心/中科院纳米标准与检测重点实验室，主要工作领域为纳米技术标准化，承担了十余项纳米技术标准制修订、纳米标准物质/标准样品的研制工作；从事与纳米技术相关的标准化科研工作，参与两项国家重大科学研究计划项目和一项质检公益性行业科研专项，承担国家自然科学基金和北京市自然科学基金项目。 /p p br/ 报告提纲： /p p br/ 纳米标准样品概况；尺度表征用纳米标准样品；示例：粒度、台阶高度纳米标准样品。 /p p br/ 报名条件：仪器信息网个人用户，自助报名当天参会。 br/ br/ span style=" COLOR: rgb(255,0,0)" strong 报名方式：扫描下方二维码或点击链接。 /strong /span br/ br/ img title=" 12-9纳米材料研讨会.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/insimg/3c15c368-57fd-486a-a4ab-b1df6999103e.jpg" / br/ br/ 仪器信息网“复合/纳米材料的形貌及粒度表征”网络主题研讨会 /p p br/ a title=" “纳米材料的形貌及粒度表征应用技术”网络主题研讨会" href=" http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/1749" target=" _blank" http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/1749 /a /p

一基本介绍高温纳米压痕仪的主要用途是获得薄膜和材料在一定温度下的微观力学性能，其力学性能随温度变化的特性具有巨大的工业和科学意义。但高温测量中存在热漂移，信号稳定性（噪声），表面氧化和尖端样品反应的困难，安东帕研发了一种新型的高温真空纳米压痕仪，该压痕仪能够完成在特定温度下的超稳定的测量，是一款商业化的高温纳米压痕仪。二工作原理该系统基于超纳米压痕测试仪（UNHT），该测试仪利用一种主动表面参照技术，该技术包括两个独立的轴，一个用于表面参照，另一个用于压痕。在这种对称结构和差分深度测量技术中使用的极硬且热膨胀系数非常低的材料导致系统的柔量可忽略不计，并且热漂移率非常低。这样就可以进行稳定且长期的测量（例如蠕变测试），而不必担心漂移和噪声。每个轴都有自己的执行器，位移和负载传感器。对于两个轴，通过压电执行器A1和A2施加位移。压头和基准上的负载是从弹簧K1和K2的位移获得的，这些位移是用电容式传感器C1和C2测量的。压头的位移是通过差分电容传感器C3相对于基准进行测量的。精确的反馈回路确保连续控制压头和基准上的法向力。三针尖与样品表面温度的匹配-热漂移最小化实验过程中热电偶读取的温度不是压头和参比端以及样品表面的真实温度。因此，压头和样品的表面温度需要精确匹配，以避免热量流过触点，从而避免热漂移。我们开发了以下3个步骤的程序来匹配此压头的尖端样品表面温度：a.将压头尖端放在距离样品表面约100微米以内的位置，并使用PID控制将样品和尖端加热到目标温度。现在，安装在压痕头上的热电偶将直接与样品表面接触。将样品表面温度调节至目标温度。温度稳定后，请切换至恒定功率模式以防止瞬时温度波动b.温度粗调：通过调整针尖加热过程中热电偶的温度，以最大程度地减大载荷压入样品表面时引起针尖的温度变化c.温度微调：进一步微调针尖加热过程中的功率，以达到零热漂移率(a) 长时间蠕变测试时的压痕温度(b) 通过粗调压头温度，以最大程度减少接触产生时的温度变化(c) 直接在热漂移测量过程中微调压头的加热功率安东帕中国总部销售热线：+86 4008202259售后热线：+86 4008203230官网：www.anton-paar.cn在线商城：shop.anton-paar.cn

碳纳米纸是以碳纳米材料(碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯等)为主制成的纸状材料。1998年，诺贝尔奖获得者Richard Smalley首次合成了碳纳米纸——buckypaper(巴基纸)。此后，比表面积远大于碳纤维纸，有着良好的导电导热性、透气透液性和化学稳定性的碳纳米纸，逐渐走入了人们的视野。　　据报道，2008年美国佛罗里达州立大学的科研人员开发出一种看上去像复写纸的碳纳米纸，比重仅为钢的1/10，但强度达到了钢的250倍。这种碳纳米纸用碳纳米管制成， 即buckypaper。因为质量轻强度高，以及其他优良特性，成形的碳纳米纸一问世，美国等发达国家就将其应用于军事、航天等领域，而它在国外的商业化发展也已经初具规模。　　“碳纳米纸在航天科技、锂离子电池、燃料电池、吸波材料、导热材料、力学增强材料、阻燃材料、过滤材料、生物材料等方面都有巨大的应用潜力。但碳纳米纸的产业化和商业化在国内相关领域仍是空白。”昆明纳太科技有限公司创始人刘铸曾表示，其创业的目标就是实现中国制造碳纳米纸的量产，打破国外在高新战略材料上的垄断。　　为此，纳太科技自主研发出一套连续生产碳纳米纸的工艺技术和生产设备，成为目前中国唯一一家具备低成本连续生产碳纳米纸的企业，主营碳纳米纸及碳纳米复合材料，并进行碳纳米纸市场终端产品应用方案的设计。所开发的包括碳纳米纸在内的各类产品，用途颇广，在新能源、流体净化、高导热应用、航空航天复合材料等领域均有十分广阔的市场前景。图为国内自主研发的纯碳纳米纸　　据了解，纳太科技利用碳纳米材料的抗菌、微细、导电等特性，结合其他人工纤维复合成型，开发出应用于净化领域的碳纳米纸产品，可进行高效空气净化和水净化。其新一代碳纳米高效抗菌空气滤膜经过国家空调设备质量监督检验中心检测，0.3微米颗粒过滤效率达到99.9997%，阻力212.2Pa 经过广东微生物研究所检测金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗菌率达99.9%，抗霉菌等级为最高的0级，极具市场竞争力。而其开发的应用于新能源领域的碳纳米纸产品，不同的型号可分别用在锂离子电池阴极、电化学超级电容器、燃料电池气体扩散层和金属空气电池气体扩散层等。空滤纸　　纳太纳米纸究竟有哪些神奇之处?在不同的行业可以应用到何种程度?这些疑问都可以在第七届中国国际纳米技术产业博览会上得到解答。　　据悉，由江苏省纳米技术产业创新中心主办的第七届中国国际纳米技术产业博览会(简称纳博会)将于2016年10月26日-28日在苏州国际博览中心举办，这是中国最具规模和影响力的纳米技术应用产业交流大会，也是纳米企业形象展示、产品推介、技术交流、市场拓展的最佳舞台。本届大会期间，包括昆明纳太、厦门纳诺泰克、天津中正华美、台湾奈星、合肥开尔等在内的众多国内外纳米材料企业将齐聚苏州，展现纳米新新材料的神奇世界。更多详情可登陆纳博会网址：www.chinanosz.com

对新型电子和功能材料的重视，以及对更轻重量和更可持续结构材料的需求，大大推动了聚合物、2D材料和陶瓷等材料的研究。然而，从飞机发动机到家用电器的众多工程应用仍然依赖于金属的高强度和耐用性。因此，金属材料的研究一直持续进行中，而且新材料及其新工艺的开发仍是当下材料界的研究热点，包括高品质高强钢、不锈钢、耐热钢及高温合金等材料[1-4]。大多数金属材料工程应用中必须考虑其强度和韧性。纳米级的第二相弥散强化既能够提高材料强度，又能改善材料韧性的方法之一，因此它对开发新的高性能材料非常有帮助，引起研究者的兴趣。目前，已经有文献报道纳米析出相Nanoprecipitates（NPs）可以大大提高材料的力学性能、耐蚀性、高温性能等。金属材料的性能强化机理与第二相的特征参数及分布有着密切的关系，很多材料强度计算模型也是基于第二相尺寸及百分含量进行计算的。如Friedel和Orowan模型，Friedel切过机制模型:其中r为粒子半径，f为析出相体积分数Orowan绕过机制模型:其中d为粒子半径上述模型说明材料的屈服强度与其内部第二相粒子的平均直径密切相关。此外，纳米析出物类型、尺寸和数量等对疲劳、蠕变等力学性能也有较大影响。因此 NPs的定量表征工作尤为重要。特别是基于当前众多材料均是利用NPs改善材料的力学性能、耐蚀性能、耐热性能、韧性等，析出相定量工作具有较为广泛的实际应用意义，简便、高效定量测试方法的开发工作尤为必要。金属材料的表面形貌与材料的服役过程中表面摩擦行为、腐蚀行为等密不可分，因此对表面形貌的定量分析显得极为有意义。同时金属材料里面的纳米析出相的力学性能一直是材料力学表征的难点，主要受限于尺寸问题，使得众多力学测量设备无能为力。而标准AFM的探针曲率半径为10nm左右，牛津AFM的AMFM技术可以完美解决金属纳米析出物的定量力学问题。表面形貌的定量统计目前， 传统的金属材料NPs的研究主要使用XRD，SEM和TEM。其中，XRD可以表征NPs平均尺寸，但仅能给出粒度范围，尺寸定量精度有限，无法同时获得NPs在材料内的分布。SEM可以表征NPs，但统计结果容易受到表面起伏的影响。由于材料表面腐蚀原因造成某些部位凸起也有可能被统计成析出物颗粒。而TEM可以观察NPs，但在定量统计NPs含量存在问题，主要是纳米析出相在金属材料晶粒和晶界上随机分布导致部分NPs以及边界不明显，从而导致后面的统计出现较大偏差。如图1所示，通过SEM和TEM检测贝氏体钢析出相的尺寸存在明显差异。因此本文推荐使用原子力显微镜检测的方法对金属领域中NPs的定量进行快速且精确的表征。图1 贝氏体钢微观形貌(a)SEM结果(b)TEM结果原子力显微镜(AFM)是一种高精度、快速的表征样品表面特征的技术，可以用来定量表征金属中的NPs。它不仅可以测量颗粒的大小，还可以定量测量其力学和电学性能。技术的进步使得Oxford AFM成像比上一代原子力显微镜的速度更快，操作更容易，数据更可靠。此外，AFM的样品制备要求与其它技术相比更方便，实际使用极具有优势。AFM可以通过形貌、相位图以及材料的力学性质图直接分析NPs。图2给出了高温合金经过抛光之后的析出相的AFM形貌图和相位图，图中可以清楚观察到NPs呈弥散分布，类圆形，尺寸主要分布在10-50nm，该结果与TEM观察结果一致，也说明了AFM表征粒子尺寸信息的准确性。图2 高温合金AFM形貌图，相位图和TEM图

4月18日，科技日报记者从中国科学技术大学获悉，该校俞书宏院士、管庆方副研究员等科研人员，利用合成云母和细菌纤维素，合成了一种具有优异机械和电绝缘性能，对极端条件具有良好耐受性的纳米纸张材料，该材料表现出优异的交替高温和低温耐受性、抗紫外线和原子氧特性。这项研究成果日前发表在《先进材料》上。　　这种纳米纸张材料，具有较高的抗拉强度、优异的可折叠性、抗弯曲疲劳性、较高的电击穿强度。与纤维素纳米材料相比，这种纳米纸张材料的电晕阻力寿命显著提高，甚至超过了商用聚酰亚胺薄膜。　　如果把地球上的功能材料应用于火星和月球等极端环境，其在应用过程中的可靠性取决于其对极端环境的耐受性。通常，在这些极端环境中，一些不利因素包括紫外线、原子氧和高低温交替等，容易导致材料的物理化学性质发生变化，更有甚者会导致重要设备失效。　　为了解决这些挑战，人们使用和开发了各种基于金属、陶瓷和聚合物的材料。其中，金属和陶瓷具有优异的力学性能和对极端环境的容忍度。但金属基材料同陶瓷基材料相比密度高；而陶瓷基材料也存在因太脆而不能制备成特定形状的缺点；聚合物虽然具备轻质和可塑性的优点，但大多数聚合物基复合材料存在着高温耐软化性能差、低温脆性、耐热冲击性能差等问题。　　研究人员介绍，他们选用的细菌纤维素，具有高纯度、高结晶度、高弹性模量和天然三维网络结构。研究人员先将细菌纤维素的菌株木马孢杆菌引入固体培养基表面，为细菌纤维素的生长提供稳定的培养基—空气界面。在随后的细菌纤维素生长过程中，他们通过气溶胶辅助给料系统，为复合水凝胶的形成提供了条件。最后，通过热压，他们将得到的复合水凝胶组装成致密的云母纳米堆，得到了纳米纸张材料，其机械和介质强度性能优于大多数商业云母纸。　　为了验证该材料对极高温和极低温交替环境的耐受性，研究人员引入了快速热冲击试验。他们将该纳米纸张材料在烤箱和液氮之间来回交替，如此一来，材料被快速加热到120℃，然后冷却到-196℃。随后，研究人员测试了该材料在20次热冲击循环后的力学性能。在热冲击后，该材料的力学性能没有明显下降，强度保持在初始值的98%。　　为了进一步测试该材料对紫外线的抵抗力，他们将其在强紫外线照射下暴露216小时，力学性能和电学性能检测结果表明，该材料仍保持了90%的介电强度和99%的抗拉强度。此外，这种纳米纸张材料对原子氧也具有良好的耐受性，在原子氧大通量辐照6小时后，该材料的介电强度仍保持在96%。　　研究人员表示，这项研究将为未来对极端环境的探索提供一种材料选择。

第一作者：苏佳娜通讯作者：陈澄宇、崔理华通讯单位：华南农业大学资源环境学院封面图成果简介近日，华南农业大学资源环境学院陈澄宇副教授与崔理华教授等在环境领域著名学术期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Differential Photoaging Effects on Colored Nanoplastics in Aquatic Environments: Physicochemical Properties and Aggregation Kinetics”的封面论文。纳米塑料（NPs）具有不同颜色，可能会影响其在水环境中的光老化过程。该论文研究了光照对5种彩色NPs的理化性质和凝聚动力学的影响。光降解率和光氧化度排序为白色»黄色红色蓝色»黑色NPs，说明颜色波长较长的NPs光老化较快。褪色过程依次为变色（2-14天，白色NPs除外）、变黄（10-16天）、黄度褪色（18天）、变透明（20-22天）。白色NPs展现出不同于其它颜色NPs的光老化顺序（C–H → C–OH → C=O → O–C=O）。光降解主要由单线态氧（1O2）控制，产生的13种化学物质以有机酸为主。原始NPs的整体胶体稳定性排序为蓝色黄色红色黑色白色。光照16天后，白色和其它颜色NPs在NaCl溶液中的凝聚减慢，其临界聚沉浓度（CCC）分别提高了82.14%和0.85-7.90%。相反，光照降低了白色NPs（67.37%）和其它颜色NPs（33.33−37.58%）的CCC值，促进其在CaCl2溶液中的凝聚。研究结果表明，彩色NPs经历的光老化过程不同于白色/透明NPs，强调了颜色在其环境命运和运输中的重要作用。引言微/纳米塑料（MPs/NPs）通过颜料附着不同颜色，广泛用于制药和个人护理产品、油漆、涂料和电子产品，而次要MPs/NPs可能来自彩色塑料的分解或在光照过程中获得颜色。颜色诱导的MPs/NPs在水环境中的差异分布及其对水体生物的风险引起了人们对其环境行为的关注。在自然环境下暴露于阳光照射下，NPs的颜色可能是其光老化过程中一个重要但被忽视的因素。光照如何影响水中不同颜色NPs的物理化学性质和凝聚动力学尚不清楚。本研究的目的是研究紫外线照射对水环境中五种颜色NPs的物理化学性质和凝聚动力学的不同影响。本论文系统比较了彩色NPs光照后的性质变化特征，对原始和光老化NPs在电解质溶液中的凝聚动力学进行了量化，并采用微观表征来阐明光老化机制。结果表明，NPs的颜色对其在水环境中的命运和迁移有重要影响。图文导读光照对5种颜色NPs悬浮液性质的影响图1：（a） 0-24 天光照期间的颜色；（b-f）光吸收；（g）溶液pH；（h）总有机碳（TOC）含量；（i）18和（j）20天后溶液中光降解产物的峰面积黄、红、蓝、黑四种颜色NPs的颜色变化经历了如下四个步骤，而白色NPs只经历了最后三个步骤：（步骤1）颜色褪色，（步骤2）变黄，（步骤3）黄度褪色，（步骤4）变透明。在步骤2中，白色、黄色、红色、蓝色和黑色NPs悬浮液分别经过10、10、10、14和16天的照射后逐渐变黄，这可能是通过延长共轭序列在聚合物主链上形成和积累了不饱和单元。光老化速率为白色»黄色红色蓝色»黑色NPs。光照对5种颜色NPs颗粒性质的影响图2：光照前后的（a）流体动力直径（Dh）和（b）ζ 电位；（c）由XPS分析确定的O/C比值和（d）由FTIR分析计算的校正羰基吸光度值；基于FTIR光谱的光照0、2、10、14、16天后 2D-COS（e-i）同步和（j-n）异步相关谱图5种颜色NPs的Dh持续下降，在14-16天内下降最显著，黑色NPs下降最慢。DLS和SEM结果均表明，0-16天的尺寸减小百分比为黄色白色蓝色红色黑色。白色、黄色和红色NPs的O/C比值和羰基吸光度的拟合斜率（m）远高于蓝色和黑色NPs。白色、黄色和红色NPs的光氧化越强，表明碳链断裂越强，这可能与它们更小的粒径有关。同时，它们形成更多的含氧基团可以解释它们的负电位增强。由于形成不饱和结构（如羰基）会引起塑性变黄，因此，特别是在10−16天光照期间，5种颜色NPs的O/C比和羰基吸光度增加。光照对5种颜色NPs在盐溶液中胶体稳定性的影响图3：5种颜色NPs的附着效率（α）与（a-e） NaCl和（f-j） CaCl2浓度的关系；（k-o） ζ 电位与电解质浓度的关系；（p-t） 300 mM NaCl溶液中总相互作用能（VT）光照16天后，5种颜色NPs在NaCl溶液中的稳定性曲线均向右偏移，CCC增加82.14%（白色）7.90%（黑色）5.88%（红色）3.85%（黄色）0.85%（蓝色）。这些结果表明，紫外线照射稳定了NPs在NaCl溶液中的凝聚，其中白色NPs比其他颜色NPs的作用更强。在NaCl溶液中光照后，白色NPs的 ζ 电位变得更负，特别是在浓度低于100 mM时。在CaCl2浓度≤15 mM时，16 天光照促进了5种颜色NPs的凝聚。在照射过程中，钙与颗粒表面形成的含氧（如羧基）官能团桥连，促进NPs在CaCl2溶液中的凝聚行为。5种颜色NPs可能的光老化机制图4：（a）根据2D-COS结果所得光老化顺序的变化；（b）基于UPLC-Q-TOF-MS、EPR和ROS猝灭分析的光降解过程白色NPs的光老化顺序为C–H ® C–OH ® C=O ® O–C=O，黄色、红色和蓝色NPs的光老化顺序为C–OH® O–C=O® C=O ® C–H，黑色NPs的光老化顺序为 C–OH® C=O/O–C=O® C–H。根据光降解产物，光照18和20天后用UPLC-Q-TOF-MS对产物进行分析。途径1−3与脂肪碳链断裂有关，形成P145、P175和P173，而途径4−10与芳香碳链断裂有关，产生P121、P137、P153、P165、P197、P149、P179、P207和P225。EPR和ROS猝灭结果表明，5种颜色NPs的光老化机制均受ROS参与的过程控制，其中ROS的贡献排序为1O2 O2•− •OH。小结该研究表明，水环境中NPs的颜色在其光老化过程中起着关键作用。光老化速率和光氧化程度依次为白色»黄色红色蓝色»黑色NPs。这一结果表明，具有较长颜色波长（如黄色）的NPs可能会吸收较短波长但能量较高的光（如紫外线），因此比具有较短颜色波长（如蓝色）的NPs经历更快的光老化。因此，考虑到NPs的环境持久性及其光降解产物的危害，颜色波长较短的NPs（如蓝色）可能经历较慢的光老化，从而具有较长的存活时间，并在较长的时间内将有机酸释放到水环境中。然而，就塑料的制造和使用而言，颜色波长较短的塑料（例如蓝色）可能具有更高的抗紫外线性，以防止破碎形成MPs和NPs。同时，还应考虑色素在NPs的透光性和光降解中的作用。不同颜色的NPs在光照过程中均逐渐褪色和变黄，这表明颜色可能是水环境中NPs光老化状态的一个指标，并且黄色NPs样品也可能来自各种颜色的NPs。同时，光老化NPs的褪色和变黄可能影响水动物对其的摄食和对植物的生长抑制。与白色/透明NPs相比，彩色NPs表现出不同的光老化序列和光氧化程度。凝聚动力学对比进一步表明，光老化对白色NPs的环境迁移影响强于其它颜色NPs。因此，可能不适宜直接将白色/透明NPs的环境行为直接延伸至各种颜色NPs，需在未来研究中进一步阐明颜色对NPs和MPs的环境命运、运输和风险的影响。本研究获得李永涛教授团队支持，依托华南农业大学中英环境科学研究中心（国际联合实验室）与广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室等科研平台，获得了国家自然科学基金面上项目、广东省“珠江人才计划”创新创业海外引进（青年）团队项目、广东省自然科学基金青年提升项目与面上项目等项目资助。作者简介第一作者：苏佳娜，女，中共党员，硕士研究生，毕业于华南农业大学资源环境学院。以第一、第二作者身份在Environmental Science & Technology和Environment International发表SCI论文。通讯作者：陈澄宇，中共党员，华南农业大学资源环境学院副教授，硕士生导师，美国罗格斯大学博士，主要从事纳米颗粒环境行为研究。入选广东省珠江人才计划引进创新创业（青年）团队、广州市科学技术协会青年人才托举工程、华南农业大学高层次引进人才。主持国家自然科学基金2项、广东省自然科学基金2项、广州市基础研究项目、新泽西州水资源研究所科研基金等项目。近年来发表论文52篇，其中以第一或通讯（含共同）作者发表论文30篇，包括中科院一区13篇、二区7篇，发表在Environmental Science & Technology（3篇，2篇封面）、Water Research（5篇）、Chemical Engineering Journal（2篇）、Journal of Hazardous Materials、Environment International等领域权威学术期刊。曾获国家建设高水平大学公派博士留学基金资助、新泽西州John J. Lagrosa Award、罗格斯大学Summa Cum Laude Award等奖项。担任Biochar、Carbon Research、Reviews of Environmental Contamination and Toxicology和生态环境学报青年编委、Frontiers in Environmental Chemistry客座编委以及Eco-Environment & Health青年（预备）编委，担任十余个期刊审稿人。通讯作者：崔理华，男，博士，现任华南农业大学资源环境学院环境科学与工程系教授，兼任广东高校污水生态处理与水体修复工程技术研究中心主任和畜禽养殖污染控制与资源化技术国家工程实验室华南分中心主任及广东省环境科学学会理事。主要从事城镇与农村污水以及污水处理厂尾水人工湿地生态处理、规模化养猪场废水厌氧-生化-生态处理组合工艺、城市河流水环境生态修复治理以及养殖池塘尾水生态治理技术等研究、设计与工程施工。主持和参加部省级课题30余项，发表论文120余篇，其中，SCI收录论文50余篇。申请及授权国家发明专利20余项，主持设计农村生活污水人工湿地处理工程5000余座，获得中国发明协会一等奖以及广东省、生态环境部、中国环境保护产业协会、广州市科学技术奖励二等奖各1项；参与设计与施工的规模化养猪场废水处理工程400余座以及主持养殖池塘尾水生态治理工程施工5项；主持和参与城市河流黑臭水体综合整治与河流水环境生态修复治理工程设计、施工与运营服务项目10余项。文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.3c04808