金银纳米材料

日本北陆尖端科学技术大学院大学日前宣布，该校研究人员研制出金银纳米粒子，它可用于制作高灵敏度生物传感器，以帮助医生检查患者的血液、尿液或者基因诊断等。 　　研究人员首先制作出直径约14纳米(1纳米等于十亿分之一米)的金纳米粒子，然后在其表面覆盖厚度约4纳米的银薄膜，接着在银薄膜上再覆盖一层厚度为0.1纳米的金，形成了金夹银的结构。研究人员观察这种结构的特性后发现，其不仅具有与单纯银纳米粒子相同的灵敏度，而且还具有金的特性——化学稳定性高，而且容易与生物体内相关分子结合。 　　领导这项研究的该校副教授前之园信也说：“如果使用这种纳米粒子，生物传感器的性能将实现飞跃性提高，成本也将大幅降低。”

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

PM2.5颗粒对人体的危害已被公众熟知，那么只有PM2.5千分之一大小的纳米颗粒对人体是否有危害呢?答案是肯定的。前日，来蓉参加中国化学会第28届年会的不少科学家发表的研究成果显示，纳米颗粒对生物细胞具有相当“毒性”，纳米材料已对环境构成潜在威胁，或成人类未来面临的重要环境“杀手”。 　　纳米材料或成环境杀手 　　纳米材料已在化妆品、衣服等日常生活物品中出现，纳米技术也被预测为可能超越网络和基因技术而成为21世纪最有前途的技术。那么，纳米材料究竟会有哪些危害呢? 　　中国化学会第28届学术年会环境化学分会上，北京航空航天大学副教授范文宏，江苏大学杜道林、薛永来，以及中科院生态环境研究中心的专家，都报告了有关纳米材料的毒性研究成果。 　　江苏大学杜道林、薛永来做了关于“纳米二氧化钛通过ROS诱导的氧化损伤途径抑制水稻生长”的研究。薛永来前日在现场报告中表示，他们的研究表明，纳米二氧化钛除了对动物细胞有损伤外，对植物细胞也同样存在损害。 　　中科院生态环境研究中心有关专家在有关“纳米材料的潜在环境与健康风险”研究中也发现，纳米材料对生物细胞具有一定的危害作用，对细胞的凋亡、功能损伤甚至死亡都存在威胁。 　　纳米污染研究是未雨绸缪 　　北京航空航天大学副教授范文宏做了关于“不同表面改性二氧化钛与铜在大型水蚤体内的生物积累和生物毒性”的研究。前日，范文宏接受成都商报记者采访时表示，她的研究显示，即使本身毒性不显著的纳米材料，也可以使重金属在生物体内的毒性大大增强。 　　在范文宏的实验中，她把铜对大型水蚤的生物毒性，以及纳米二氧化钛和铜同时存在时对大型水蚤的生物毒性分别做了研究。结果发现，纳米二氧化钛和铜同时存在时，对大型水蚤的毒性有明显增强，纳米二氧化钛确实增加了大型水蚤对铜的毒性效应。 　　范文宏表示，纳米材料虽然现在已大量使用，但是还没有产生明显环境污染，估计短期也看不到其污染危害。目前对其环境影响的研究，“是前瞻性的研究，算是未雨绸缪。” 　　虽然自己做的是纳米材料在水环境中对生物的毒性研究，但范文宏认为，纳米材料对空气的潜在危害可能要大于对水环境的危害。不过，公众不必就此拒绝穿纳米材料的衣服，因为纳米材料一般要变成粉末才会显现出其危害性。就目前的纳米材料使用情况看，大规模的纳米环境污染短期内还谈不上，公众不必因学界的研究而产生恐慌。 　　纳米材料：纳米是长度计量单位，1纳米等于十亿分之一米。纳米技术是指研究结构尺寸在1到100纳米之间的材料的技术。用纳米技术制造的材料，通常会有许多优越的性能。纳米技术已广泛应用在电子、纺织、建材、化工、石油、汽车、军事装备等领域。

7月5日上午，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所与苏州大学联合共建的功能纳米材料与器件重点实验室揭牌成立。 　　功能纳米材料与器件重点实验室以苏州纳米所和苏州大学现有的重点实验室为基础，瞄准国家重大需求，开展高水平功能纳米材料与器件的基础研究和应用基础研究，围绕&ldquo 功能纳米材料的设计与可控制备&rdquo 、&ldquo 功能纳米材料与器件的界面调控&rdquo 、&ldquo 功能纳米器件与应用&rdquo 三大研究方向展开合作研究，为解决纳米战略新兴产业的核心技术问题提供科学依据。同时凝聚和培养相关领域科学发展所需的高层次人才，开展高层次国内外科技合作与交流，提升我国在功能纳米材料与器件领域的国际影响力。 　　苏州工业园区科技发展局副局长徐健表示，联合实验室的成立对于形成一加一大于二的合作优势，扩大交流机制，迈向国家重点实验室的发展目标，加速推进园区纳米技术及相关产业发展，具有重要而深远的意义。 　　中科院院士李述汤代表联合实验室作了情况汇报，详细介绍了实验室概况、研究水平与贡献、队伍建设与人才培养、开放交流与运行管理和实验室发展规划的基本情况。 　　苏州大学副校长袁银男希望联合实验室能够为高校与科研机构之间的合作树立新的标杆，为纳米技术人才培养注入新的活力，成为纳米科技合作研究、教育和创新方面的先行者与领导者，并最终建设成为国家重点实验室。 　　苏州纳米所所长杨辉回顾了苏州纳米所自成立以来与苏州大学在纳米技术研究领域的合作历程，期待双方以共建联合实验室为契机，进一步加强合作，共同为构筑纳米技术产业生态圈做出积极贡献。 揭牌仪式现场

自上世纪30年代起，异质结构的半导体器件就在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。在人们的现代生活中，以半导体异质结构为基础的发光二极管、场效应晶体管、太阳能电池等都得到了广泛的应用。因此，发展纳米材料的合成技术，制备具有纳米尺寸的“半导体—半导体异质结构”材料不仅是合成化学所面临的挑战，同时也是发展新型功能纳米材料的一个重要途径。 　　中国科学院化学研究所高明远课题组在具有特殊结构和形貌的纳米材料的合成方面开展了一系列研究工作，取得了突破性进展。该小组采用高温热分解和分步注射的方法，成功地制备了纳米“火柴”、不对称形貌的纳米“泪滴”等异质结纳米晶体以及In2S3纳米“铅笔”。 　　最近，该课题组在系统研究工作基础上，利用粒径不同的Cu1.94S的纳米颗粒作为催化剂，并在反应体系中加入硫醇作为表面配体。他们证明了导体 Cu1.94S纳米颗粒可以催化硫化铟纳米晶体的生长，形成具有“半导体—半导体异质结构”的纳米材料，而类似的催化作用之前只在金属类纳米颗粒中被观察发现。研究还表明在In2S3纳米晶体的形成过程中，由铜、铟前体化合物与反应介质十二硫醇的相互作用所导致的凝胶化现象可直接影响纳米材料的晶体生长动力学。据此，通过对凝胶化过程的控制，他们成功地实现了具有异质结构的火柴形及泪滴形的Cu2S-In2S3纳米材料以及铅笔形In2S3纳米材料的制备。 　　中国科学院汪明博士说，论文的重要意义在于揭示了异质结构纳米晶的形成的过程及其机理，表面配体与金属离子的配位作用所导致的凝胶化对纳米材料的生长，及得到的纳米材料的结构与形貌进行控制具有重要的普适意义。

越来越多的高科技已经进入到我们日常生活之中，比如纳米服装。将纳米级的微粒覆盖在纤维表面或镶嵌在纤维甚至分子间隙间，利用纳米微粒表面积大、表面能高等特点，在物质表面形成一个均匀的、厚度极薄的（肉眼观察不到、手摸感觉不到）、间隙极小（小于100nm）的‘气雾状’保护层。使得常温下尺寸远远大于100nm的水滴、油滴、尘埃、污渍甚至细菌都难以进入到布料内部而只能停留在布料表面，从而产生了防水、防油、防紫外线等特殊效果。但是这些衣物经过洗涤，直到最终被丢弃，其中的纳米颗粒又会对环境造成负担。如何测定和评价纳米科技纺织品的纳米颗粒数量和尺寸分布，是纺织行业面对的新课题。 二氧化钛（TiO2）纳米颗粒具有紫外线防护功能和抗菌特性，并且能够提高织物的亲水性并减少异味，因此被越来越多的应用到纺织行业。本应用报告使用单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS），研究了几种商业纺织产品中TiO2纳米颗粒的释放情况。样品用于评估的五种纺织样品均从当地商店购买，如表1所述。40％TiO2纳米颗粒（30-50 nm）悬浮液购自美国研究纳米材料公司（US Research Nanomaterials™ ，位于美国德克萨斯州休斯顿市）。为了促使纳米颗粒分散，将Triton X-100（购自西格玛奥德里奇公司Sigma- Aldrich™ ，位于美国密苏里州圣路易斯）添加到所有溶液中，最终浓度为0.0001％。实验测量总钛时，将0.25g的每种纺织样品切成小片，放入5mL浓硝酸（65％）和1mL的浓氢氟酸（49％）中，放入微波炉中消解。消解后，每个样品添加6mL 10％H3BrO3（v/v），放入微波炉中与HF络合15分钟。然后，用去离子水将样品定容至50mL，并采用常规ICP-MS进行分析。检查TiO2纳米颗粒从织物中的释放情况时，每个样品取400cm2，浸入200mL去离子水中。对容器超声处理15分钟，然后将其放在摇床上（每分钟150次）24小时。对容器进行第二次超声处理，然后取出等分液体进行分析。向空白去离子（DI）水中掺入2.7μg/L TiO2纳米颗粒，作为对照品。如有必要，用去离子水进一步稀释样品，并在两次稀释之间进行超声处理，以最大程度地减少纳米颗粒团聚。所有分析均在珀金埃尔默（PerkinElmer）的NexION® 电感耦合等离子体质谱仪上进行，该质谱仪上运行Syngistix™ 以用于ICP-MS软件。进行纳米颗粒分析时，使用Syngisitix纳米应用模块进行数据收集和处理。表2示出了进行TiO2纳米颗粒分析的NexION工作条件。实验结果图1示出了TiO2纳米颗粒（对照品）和三个样品的信号。这些图表清晰地显示了样品之间的差异：虽然TiO2纳米颗粒对照品显示出可重复的、均匀的粒度分布，但样品的纳米颗粒粒度分布更大，高达200nm。此外，同一类型的样品之间也存在差异，如样品A和D所示。样品B和样品C不含大量TiO2纳米颗粒。下面的表3和表4，分别为A~E样品中的总Ti含量和TiO2纳米颗粒的尺寸和浓度。婴儿连体衣A和B形成了有意思的对比：A含有的基本全是TiO2纳米颗粒，而B含有的基本都是其他形态的Ti离子。结论本研究表明，SP-ICP-MS能够检测和测定纺织品中释放的TiO2纳米颗粒。使用SP-ICP-MS可以快速分析大量颗粒，能够提供单个颗粒的信息，克服了常规纳米颗粒分析技术的局限性。本研究结果表明，各个纺织产品都含有粒度和浓度不等的TiO2纳米颗粒。了解更多应用资料和产品信息，扫描下方二维码，下载珀金埃尔默单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SPICP-MS）表征织物中TiO2纳米颗粒的释放相关资料。

无须感光成像、不会污染环境、印刷流程缩短……由我国自主研发的纳米材料绿色制版印刷技术，日前在中科院怀柔科教产业园纳米材料绿色打印印刷技术产业化基地开始运用于国家正式出版物印刷，且运行情况良好，标志着该技术从实验室走向市场，北京怀柔成为全球纳米材料绿色印刷原创地。 　　“纳米材料绿色制版技术摒弃了传统感光成像的思路，通过开发新型纳米转印材料，直接打印制版，实现真正的印刷制版数字化。”纳米材料绿色制版技术项目负责人、中科院化学所新材料实验室主任宋延林介绍说，非感光、无污染、低成本是纳米材料绿色制版技术的三大特点。 　　据了解，这项绿色节能技术成为取代激光照排和计算机直接制版技术的前沿印刷制版技术。使用纳米绿色版材，理论上是传统版材涂布成本的20% 从应用效果看，印刷品成品锐利度更高，文字更清晰，色彩更丰富。 　　据悉，北京纳米材料绿色打印技术产业化基地包括中科院化学所两项重大产业化项目，即基于纳米材料新一代制版技术项目和纳米材料绿色打印印刷线路板项目，未来产品包括纳米材料印刷线路板、绿色打印制版设备、打印介质及相关软件等。 　　今年4月，致力于纳米科技在能源、电子、环境、生物医药等四大领域应用的北京纳米科技产业园揭牌，并以下游应用带动上游纳米材料、纳米加工、纳米器件等产业链各环节实现快速聚集发展，预计可实现产值120亿元。产业园完全建成后，将成为国内重要的纳米科技研发生产基地。

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激发好奇心纳米材料纳米材料是近几十年来最伟大的技术成就所用的基石。它们为医药、可再生能源、化妆品、建筑材料、电子设备等领域的突破性改进奠定了基础。纳米材料具有形成新材料的潜力，因此其性质和相互作用成为研究的热点。安东帕是全球研究人员的可靠合作伙伴：世界排名前100位的大学中有96所，每天至少使用我们的一种仪器。安东帕独特而灵活的纳米材料研究仪器组合为客户实验室提供了前瞻性的解决方案，今天购买的仪器，也为未来提供了无数的可能性。纳米颗粒01纳米颗粒是一种用于许多不同领域的超细单元，从生物医学、制药到储能技术。由于它们的尺寸，很难进行跟踪和测量，但了解它们的特性是非常必要的，这样就可以设计它们来实现它们的目的。不同的测量技术可用于制备和表征纳米粒子，如微波合成、原子力显微镜、动态光散射、SAXS、激光衍射等。左右滑动查看更多022D材质单层材料是非常广泛应用的研究重点，包括纳米尺寸的应变计，用于人体植入的纳米晶TiO2涂层，以及原子台阶对生长现象的影响，或例如，研究阳极或阴极组件的2D材料结晶度，以便在电池中更快更有效地进行能量转移。安东帕公司的各种测量解决方案和不同技术在二维材料的表征中发挥着重要作用，如可进行温度控制的掠入射小角X射线散射（GISAXS）、原子力显微镜（AFM）、表面zeta电位或真密度仪。左右滑动查看更多复合材料03复合材料将两种或两种以上材料的不同特性结合在一起，形成一种新材料，其特性与单个部件不同。复合材料与固溶体和混合物的区别在于，它们各自的组分保持分离和区别。因此，研究和了解复合材料的性能对其应用至关重要。涉及到流变学研究或孔径表征金属有机框架（MOF）气体吸附分析仪。左右滑动查看更多04半导体在信息处理、全彩显示和新型传感器技术等领域，对纳米结构的理解和表征在前所未有的技术发展中起着至关重要的作用。安东帕的解决方案有助于我们时代的技术进步。它们包括颗粒尺寸的表征和表面zeta电位的研究，以改进化学机械抛光工艺，以及用掠入射小角X射线散射（GISAXS）分析纳米图形表面。

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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

p 　　 strong 爱沙尼亚塔尔图大学物理研究所选用了一款搭载Flow-UV& #8482 探测器的Uniqsis FlowSyn& #8482 连续流动反应器来帮助他们开发可用于下一代应用的新型纳米材料。 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 1-1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/aac6b0cc-ddae-46ee-b9eb-5de725939aa7.jpg" / /p p 　　材料科学研究小组的Aile Tamm博士在采购Uniqsis FlowSyn系统之前评估了不同种合成纳米材料的技术路径。 /p p 　　Aile Tamm博士谈到：“我们已研究过具有先进电磁性能的纳米颗粒和纳米复合材料。例如，我们已成功制备出含有平均粒径在5-50纳米的氧化铁、氧化铁铒、氧化锰铁和氧化镧微粒的薄固体膜粒子复合涂层。这些新型复合材料已被证明具有电子设备开发所需要的非线性饱和磁化及强制磁滞现象。除这些纳米材料以外，我们研究所也正在研究若干其他形式的纳米颗粒。” /p p 　　Uniqsis总经理，Paul Pergande评论道：“我们很高兴欢迎Tamm博士的知名研究团队加入到这一日渐发展的群体中来，这一群体涵盖了多家国际领先的使用Flowsyn来研究纳米颗粒合成的材料科学实验室。”他还补充道：“Flow-UV内嵌式二极管阵列探测器可被用于确定何时达到稳态，从而可确定何时开始与停止收集反应产物。紫外-可见吸收光谱测量法对于纳米颗粒分布具有特别重大的意义，并可提供有关粒径及是否发生团聚的信息。” /p p 　　FlowSyn& #8482 是一种被设计成可简单、安全、有效运行的集成化持续流动反应系统。FlowSyn& #8482 包含了一系列可进行单重或多重的均相或非均相反应的产品型号，并具有手动或自动运行功能。反应的范围通过Uniqsis的集成模块化流动化学系统的不断探究，已变得越来越广，并被越来越多发表于学术刊物和Uniqsis应用注释中的应用文章所证明。 /p p br/ /p p 　　获取更多有关FlowSyn& #8482 连续流动反应器的信息，及讨论该系统的试验请联系Uniqsis的电话+44-845-864-7747或电子邮箱 info@uniqsis.com /p p 　　Uniqsis擅于设计中等规格的，用于各种不同化学和药学研究应用的持续流动化学系统。公司目标是使初学者和经验丰富的使用者都易于使用我们的流动化学系统。 /p p /p

-整合与标准化纳米检测技术，瞄准国际纳米材料市场 - 独立行政法人 产业技术综合研究所 株式会社岛津制作所 日本电子株式会社 株式会社理学 ■ 要点 ■ ・ 产总研与日本检测・ 分析仪器厂家启动纳米材料检测技术的共同研究 ・ 应对欧洲等地日趋严格的纳米材料法规 ・ 争取全日本实现纳米材料测试技术标准化 ■ 概要 ■ 2013年6月1日，独立行政法人 产业技术综合研究所【理事长 中钵 良治】（以下称「产总研」）检测・ 计量标准领域【研究统括 三木 幸信】以及纳米技术・ 材料・ 制造领域【研究统括 金山 敏彦】、株式会社岛津制作所【董事会代表兼总经理 中本 晃】（以下称「岛津」）、日本电子株式会社【董事会代表兼总经理 栗原 权右卫门】（以下称「日本电子」）以及株式会社理学【董事会代表兼总经理 志村 晶】（以下称「理学」）共同成立「工业纳米材料检测解决方案开发联盟」（Consortium for Measurement Solutions for Industrial Use of Nanomaterials (COMS-NANO)） （以下称「纳米检测解决方案联盟」），致力于以开发纳米材料的粒径、特性测试方法・ 装置为目标的共同研究。 在粉体、微粒子领域，世界各国正大力开发更高度功能化的材料与更微小化的纳米材料。但人们担心纳米材料有可能对生物体造成影响，为此，欧洲一些国家开始导入有关纳米材料流通的申请制度。 为检测・ 测试纳米材料，采用基于电子显微镜的直接观察方法、利用光散射・ 衍射、X射线散射的检测方法以及比表面积测定法*1等间接测试方法。目前，有关粒径以及其分布、组成、杂质的检测方法尚没有国际标准。 纳米检测解决方案联盟将通过整合日本企业所擅长的纳米材料检测技术，推进纳米材料的检测装置开发以及其国际标准化，为日本纳米材料进军国际市场做出贡献。 工业纳米材料检测解决方案联盟的体制 ■ 背景 ■ 2000年，美国克林顿总统发表了国家纳米技术倡议宣言，以此为契机，纳米材料的研究开发在世界范围内大大加速。而在此之前，炭黑、二氧化硅（SiO2)、二氧化钛（TiO2）等作为功能性材料已经大量用于涂料、油墨、轮胎橡胶填充剂、化妆品等的生产制造当中。 伴随纳米技术在科学等领域的应用，因其革命性与未来不确定性，必须考虑提高社会对纳米技术的接受程度。对于有可能被人类摄取或散播在环境中的纳米材料，需要从预防原则的观点出发制定使用纳米材料的法规。法国从2013年1月起开始实施针对纳米材料流通的申请制度。 为促进纳米材料的产业化，迫切需要确立其检测方法。作为欧洲指令M/461*2，已经开始讨论纳米材料的物理化学特性测试，但测试方法的完备与标准化刚刚起步。 此前，产总研、岛津、日本电子以及理学以提高各自企业所擅长的检测技术为目的，分别小规模地开展了与纳米材料应用、纳米水平检测技术相关的共同研究。但纳米材料的应用与检测技术因企业而异。纳米检测解决方案联盟将整合检测技术，共同化・ 标准化各种纳米材料的应用与检测方法，促进多形态与多特性的纳米材料产业应用。 ■ 联盟内容 ■ 〇组织 运营委员会、知识产权委员会、事务局以及各种工作小组 〇事业内容 产总研、岛津、日本电子以及理学在纳米材料的物理化学特性检测・ 测试技术领域开展共同研究，构筑解决方案平台，帮助制造企业解决难题，强化日本检测分析技术能力，并为对应欧洲已开始导入的纳米材料法规，开发纳米材料的特性测试方法・ 装置。 ○参加机构 独立行政法人 产业技术综合研究所、株式会社岛津制作所、日本电子株式会社、株式会社理学 ■ 未来开展的活动 ■ 不仅与分析仪器厂家合作，还与相关的材料、化学厂家、制造装置厂家、分析服务公司、大学・ 公共研究结构联手，组织并推进满足实际需求的研究开发项目。在开发过程中，通过强化国际整合性、标准化与认证等基础面的工作，创造附加价值，开发安全可靠的纳米材料、粉体材料的特性测试方法和装置。 在定于2013年9月4日在日本幕张国际展览中心（日本千叶县千叶市）举办的JASIS2013（原日本分析展/科学仪器展）上，将召开「纳米材料检测技术」研讨会，讨论研究开发的进展与未来开展的活动。 【术语解说】 * 1 比表面积测定法 同一质量（体积）的纳米材料，因粒径不同，总全表面积也不同。气体吸附量与样品表面积相关，本方法通过测定一定质量的样品的气体吸附量，可以间接地测定纳米粒子的粒径。 * 2 欧洲指令M/461 欧洲议会向欧洲标准化机构CEN, CENELEC, ETSI发出的要求完备纳米技术及纳米材料相关标准的指示。 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。 目前，岛津企业管理（中国）有限公司在中国全境拥有13个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳及成都5个分析中心；覆盖全国30个省的销售代理商网络；60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站http://www.shimadzu.com.cn/an/。

近日，国际学术期刊《Surfaces and Interfaces》报道了中科院海洋所和中科院物理所合作，制备出七星瓢虫状银纳米颗粒的表面增强拉曼散射(SERS)基底，在模拟高压下实现10-6 M磷酸乙醇胺分子的检测，具有良好的灵敏度和耐压性，为未来深海原位检测低浓度的微生物代谢产物提供了新手段。由于深海环境极端复杂，深海原位探测面临巨大挑战。研究组在之前的工作中，利用自主研发的深海拉曼探针系统，成功实现了高温热液喷口流体温度、成分、矿物和上覆生物群落水的物理化学参数的原位检测。但是缺乏对深海原位一些大分子，特别是深海极端环境下生存的各种微生物的相关代谢产物和中间体的检测手段。同时，在国际上深海微生物细胞外代谢产物也无原位检测方法，传统的检测方法耗时久、成本高、灵敏度低。因此深海细胞外代谢产物的原位探测十分困难，面临巨大的挑战。研究团队利用高温退火工艺对镀银膜的石英进行热处理，成功制备类似七星瓢虫斑点样的银纳米颗粒SERS基底材料。该基底材料具有强抗氧化性，且可耐受深海高压环境，保障了2022年南海冷泉生态系统原位探测航次的成功，在满足深海原位探测需求的同时，也适用于极端工业环境的检测。

研究生雷斯东采用铜铟联硒化合物薄片研制了一个二维三像素相机，声称未来相机可以制造得像纸张一样薄。 　　腾讯科学讯 据国外媒体报道，目前，美国德克萨斯州莱斯大学科学家最新研制一种超薄成像设备，可使未来相机变得像纸张一样薄。他们采用仅原子厚度的铜铟联硒化合物(CIS)研制电荷耦合器，这是相机的一个重要组成部分。 　　该研究报告发表在近期出版的《纳米快报》上，这种二维三像素相机设备对光线探测具有独特的优势。 　　许多现代数码相机的图像传感器叫做电荷耦合器，这种手指甲盖大小的硅芯片包含着数百万个光敏二极管，它能够捕获像素进行拍摄。伴随着电荷耦合器尺寸逐渐缩小，未来可研制体积更小的相机。参与这项研究的研究生雷斯东(音译)说：&ldquo 传统电荷耦合器较厚、较硬，然而铜铟联硒化合物制成的电荷耦合器将超薄、透明、具有一定的弹性，是理想的2D成像设备组成部分。&rdquo 　　莱斯大学材料科学和纳米工程系资深研究员罗伯特-瓦塔尔(Robert Vajtai)博士称，铜铟联硒化合物对于光线具有较强的敏感性，这是因为捕获的电子消散得非常慢。有许多二维材料可以探测光线，但都不及铜铟联硒化合物如此高效。铜铟联硒化合物比之前我们所见的感光材料有效10倍。 　　雷斯东认为，未来在医学领域，铜铟联硒化合物可以结合其它2D电子技术应用于生物成像设备，起到实时监控的作用。

研究背景纳米氧化铁在催化、药物传递、光吸收材料等前沿研究中扮演者不可或缺的角色。纳米氧化铁的尺寸大小和粒径分布对材料性能表现非常重要。因此，高效制备一系列小粒径（＜10 nm）且平均粒径均一的纳米氧化铁颗粒变得尤为重要。康宁反应器印度团队与印度国家理工学院的研究人员合作，使用康宁微反应器合成氧化铁纳米颗粒（NPs），研究了不同操作参数对获得的NP特性的影响。氧化铁NPs的合成基于使用硝酸铁（III）前体和氢氧化钠作为还原剂的共沉淀和还原反应。使用透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱和X射线衍（XRD）分析对氧化铁纳米颗粒进行了表征。简介近年来，由于在磁存储设备、生物技术、水净化和生物医学应用领域的广泛应用，如热疗、化疗、磁共振诊断成像、磁感染和药物递送等，对高效合成磁性氧化铁NP的兴趣显著增加。该工作涉及使用Corning AFR微通道反应器通过共沉淀和还原法合成胶体氧化铁纳米颗粒，氧化铁纳米颗粒的XRD和TEM分析分别证实了其晶体性质和纳米尺寸范围。另外使用电子自旋共振光谱研究了氧化铁纳米颗粒的磁性，康宁微通道反应器制备的氧化铁纳米颗粒表现出超顺磁性行为。结果和讨论一. 氧化铁纳米颗粒形成的反应原理1.控制两个反应器中氧化铁纳米颗粒形成的总沉淀还原反应如下：2.随后，按照以下反应生成氧化铁：二. 共沉淀和还原反应生成氧化铁纳米颗粒共沉淀和还原反应是获得氧化铁纳米颗粒的最简单和最有效的化学途径。在通过反应器的过程中，九水合硝酸铁（III）被氢氧化钠还原，形成还原铁，随后稳定为氧化铁纳米颗粒。图1. AFR实验装置表1 康宁微反应器中的操作条件和结果在康宁AFR反应器中，氧化铁（磁铁矿Fe3O4或磁铁矿γ-Fe2O3）在室温下将碱水溶液添加到亚铁盐和铁盐混合物中形成。在反应器中，由于铁还原加速而形成黄棕色沉淀物，得到胶体氧化铁纳米颗粒如图1所示。在AFR反应器中合成氧化铁纳米颗粒的实验条件Fe(NO₃ )₃ 9H₂ O和NaOH溶液的流速在20- 60 ml/h。对于所有实验，还原剂与前体的摩尔比保持恒定为1:1。图2. 在AFR中具有不同流量的氧化铁np的紫外吸收光谱&trade .实验显示了在AFR反应器中不同流速所对应的结果：在CTAB表面活性剂存在下获得的λ最大值在480和490 nm之间；AFR中的心形设计使混合更佳；氧化铁NP的平均粒径通常随着流速的增加而减小，在50 ml/h的流速下获得最小粒径。在60和50 ml/h的较高流速下，分别观察到窄PSD超过6.77&minus 29.39 nm和3.76&minus 18.92 nm，如图3和表1所示；另一方面，在20 ml/h的较低流速下，在10.1&minus 43.82 nm，如图5和表1所示。从图5B所示的数据也可以确定，由于纳米粒子的引发和成核在50 ml/h下比在60 ml/h时发生得更快。因为颗粒大小取决于纳米粒子在反应器中的成核过程和停留时间，这也通过图5所示的TEM图像得到证实，图5显示制备的颗粒大小在2~8nm；图3所示数据&minus 对于表1中报告的PSD和平均粒径，可以确定粒径随着进料流速的增加而减小，这归因于较低的停留时间。在反应器中的较大停留时间（较低流速）为颗粒的团聚和晶体生长提供了更多的时间，从而获取更大的颗粒尺寸。图4A、B所示的TEM图像也证实。图3. 不同流速下氧化铁纳米颗粒的粒度分布（PSD）图4：50 ml/h的微反应器中合成的氧化铁纳米颗粒的透射电子显微镜图像图5：（A，B）使用CTAB作为表面活性剂在AFR中合成的氧化铁NP的TEM图像。总结通过共沉淀还原方法，在Corning AFR微通道设备中成功制备了稳定的胶体氧化铁纳米颗粒；流速即反应停留时间和混合模式的差异对所获得的氧化铁NP的粒度和PSD有显著影响，这反过来也影响材料稳定性和磁性；CTAB的使用，有助于合成稳定的氧化铁NP；反应流速是决定NP的平均粒径以及粒径分布的关键参数。氧化铁NP的平均粒径随着反应物流速的增加而减小；通过ESR光谱分析和基于使用永磁体的研究证实，制备的氧化铁NP表现出超顺磁性行为。总的来说，当前的工作证明了使用康宁微通道反应器，合成了更小更均一粒径的磁性氧化铁纳米颗粒。这项研究为后续其它纳米科学相关领域的研究提供里有效的实验支持和指导。参考文献：Green Process Synth 2018 7: 1–11

12月23日，苏州市纳米新材料协会成立大会暨第一次会员大会以线上形式召开。会议宣读了苏州市纳米新材料协会成立批文，汇报了协会筹备情况，审议通过了《苏州市纳米新材料协会章程（草案）》等相关文件，确认了协会第一届会长、副会长、秘书长、理事、监事。苏州市科技局高新处处长韩文佳，苏州纳米科技发展公司董事长、总裁张淑梅，苏州纳微科技股份有限公司董事长兼首席科学家江必旺，以及来自苏州各板块的初始会员企业负责人参加会议。纳米公司会场纳米技术是引领21世纪全球科技发展的重要力量。苏州工业园区从2006年就开始围绕第三代半导体、微纳制造、纳米新材料、纳米大健康等领域，布局发展纳米技术应用产业，截至2021年底，实现产值1255亿元，成为国家级纳米技术产业高地，跻身全球八大纳米产业集聚区。2021年以苏州工业园区为核心区的苏州市纳米新材料集群入选工信部第一批先进制造业集群。作为纳米新材料产业的主要集聚区，截至2022年9月底，苏州工业园区培育纳米新材料相关企业400余家，实现产值规模超370亿元，从业人数超过1.5万人，涌现上市企业7家。为贯彻落实江苏省“十四五”战略性新兴产业发展规划，进一步推动纳米新材料集群发展，在苏州市科技局的牵头推进下，苏州市纳米新材料协会应运而生。苏州市纳米新材料协会是由苏州市纳米新材料领域相关企事业单位自愿结成的全市性、行业性社会团体，将立足苏州，充分利用现有地方优势，搭建苏州市纳米新材料企业之间的桥梁，整合国内外纳米新材料产业技术资源，开展纳米新材料产业技术交流与合作，为苏州打造纳米新材料领域技术创新高地、人才高地和产业化高地提供有力支撑，推动纳米新材料产业和相关战略性新兴产业跨越式发展。在发起单位和上级有关部门的共同努力下，协会前期筹备组建工作进展顺利，明确了发展定位，搭建并健全了协会管理运行体系，同时经广泛征集筛选，会员队伍持续壮大，目前初始会员达52家。会上宣读了于会前进行的协会第一届会长、副会长、秘书长、理事、监事选举结果。纳微科技江必旺当选协会第一届会长，桐力光电石东、汉纳材料陈新江、纳维科技王建峰担任副会长，纳米公司仇苏宇担任秘书长，同时在52家初始会员单位中选举出12家理事单位、2家监事单位。园区科创委王正宇主持会议韩文佳宣读协会成立批文江必旺发言桐力光电石东发言海狸生物任辉发言南大光电王陆平发言作为协会发起单位和会长单位，江必旺博士表示，新材料是现代产业的基础支撑，其发展不仅关系到这个产业本身，而还关系到很多其它战略性新兴产业，是一个国家产业实力和竞争力的重要标志。苏州历代以来都保持着追求创新和精益求精的工匠文化，恰好契合了新兴产业的发展需求，正是基于这样的文化基因，以及各级政府的大力支持，苏州的纳米新材料产业才会实现从空白到国内领先的突破，同时以中国唯一一家新材料实验室落户苏州为契机，更好地承担国家重大需求。纳米新材料协会的创建会进一步促进纳米新材料产业的发展，为该领域的创业者提供一个很好的交流和合作平台。协会可以对接科研院所新材料领域技术专家资源，联系相关专家帮助创业公司解决核心技术问题；对接产业上下游关系，明确客户需求，加速创新成果产业化；对接政府资源关系，协同相关领域产业园及中试生产平台解决新材料创业过程中涉及的共性问题。我们非常欢迎新材料创始人积极参与纳米新材料协会，共同为苏州纳米新材料发展做出贡献。张淑梅代表苏州纳米科技发展有限公司对协会的成立表示祝贺，她表示，苏州纳米城是苏州纳米新材料产业的主要集聚区，集聚了一众创新企业、上市企业、成长型企业、明星企业，技术应用广泛辐射各领域、各环节。作为秘书长单位，纳米公司会把协会建设作为重要工作内容，切实发挥协调、联络、组织等功能，搭建好政企沟通平台，促进产业链上下游企业、科研院所联动发展，实现优势互补、合作共赢，打造社会组织服务企业的标杆，推动纳米新材料产业集群做大做强。

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近日，国家质检总局印发批复，正式批准全国新材料与纳米计量技术委员会成立。该技术委员会秘书处设在中国计量科学研究院。 　　据了解，近年来随着我国对新材料技术与纳米技术科学研究的不断深入，新材料产业，特别是其中的纳米材料产业日益发展壮大，对相关领域的计量工作提出了新的更高的要求。而我国对新材料与纳米计量领域的测量仪器、测量方法和标准物质的研究起步较晚，新材料与纳米计量技术发展相对滞后。在相关国家计量技术法规的制定方面，还没有形成一个统一的、能够满足新材料与纳米计量溯源要求的技术法规体系。全国新材料与纳米计量技术委员会成立以后，将积极推动建立我国新材料与纳米计量的量值溯源体系，实现新材料与纳米计量量值的准确一致。同时引导相关机构和人员大力开展新材料与纳米计量技术的研究，为新材料与纳米产业的发展提供有力的技术支撑。

近日，国际标准化组织(ISO)发布一份新的技术报告：《纳米材料分类的新标准——ISO/TR 11360：2010》。该标准为纳米材料的分类提供了更综合、更国际化的方法。 　　ISO表示，从新的医疗设备到最新的工具以及消费产品，创新的纳米技术推动着时代的发展。通过对纳米材料的理解和对逻辑分类的认识，让这项技术发展地更远、更快、更好。纳米材料的应用十分广泛，从电脑记忆存储到防晒霜都含有纳米技术。目前，各种物理、化学、力学、光学、生物学以及不同的内部/外部结构中都有纳米材料的存在。 　　据悉，ISO/TR 11360标准引入了一种叫做“纳米树”的系统。将纳米技术的变成逻辑概念，把现有的纳米材料看作纳米领域这棵大树上的一些分支，而纳米技术中最基础和最普遍的元素看作纳米树的主要枝干。各种纳米材料在结构、化学性质和其他方面都有所区别。 　　新的ISO/TR 11360标准的涵盖了科学、工程学、行业和政府等各方面，将会大大促进行业与消费者之间，以及政府与监管机构的交流和沟通。

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2月12日，北京纳米电子材料检测服务中心在怀柔区雁栖经济开发区正式启动运行，检测项目主要包括纳米材料分析、电子材料的可靠性、材料的失效分析与预防、半导体及相关领域检测分析等四大类。 　　据悉，检测中心采取创新合作共建模式，以中科纳通作为中心的发起者，提供场地和自有设备，同时负责中心的运营管理和市场拓展 国家纳米中心提供检测服务资质，制定纳米电子材料检测标准 开发区管委会担任共建平台的协调管理单位，并提供一部分检测设备 中科院电子所和微电子所等五家单位参与了建设。目前，检测中心已整合了大量高精尖的专业检测设备，具备检测纳米电子材料的物理、化学等方面性能的能力。 　　根据CCID数据预测，2014年中国新材料的测试服务业市场规模将达到220亿元人民币，材料测试服务对产业链起着重大的推动和促进作用。检测服务中心作为雁栖开发区第一家材料测试领域的科技服务机构适时成立，也是国内第一家专注服务于印刷电子产业、电子信息产业和光伏产业的第一、第二、第三方的检验机构。 　　作为纳米电子行业检测技术最高权威机构，该检测中心扎根北京纳米科技产业园、支撑怀柔和北京的纳米科技发展，辐射全国纳米科技产业。秉承“公平、公正”的原则，面向中国印刷电子材料行业，提供“专业化、市场化”检测认证服务，推动中国电子信息和光电产业的发展。通过不断努力争取成为国内领先、国际一流的纳米电子检测中心。中心也是开发区特色产业园区——纳米科技产业园公共服务平台建设的重要组成部分，其建立和发展对促进园区纳米科技产业成果转化落地，提升雁栖开发区乃至整个怀柔区的科技服务能力发挥着积极作用，同时对开发区大力发展科技服务产业，探索专业化、市场化园区服务模式具有重要的示范和引导意义。

环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘倩、江桂斌研究组近期在纳米材料转化过程同位素分馏方面取得重大突破，研究成果日前在线发表于Nature Nanotechnology，doi: 10.1038/nnano.2016.93 Impact Factor35.267，中科院生态环境中心为该工作唯一完成单位。　　该研究采用了天然稳定同位素来研究环境中纳米材料的过程和来源。研究人员首次发现了纳米银在自然转化过程中的稳定同位素分馏现象，通过多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)测定了纳米银在转化过程中天然银同位素组成的极细微变化。研究发现不同的环境过程能够导致不同的银同位素分馏效应，进而通过同位素变化揭示了纳米银在自然水体中的转化途径与机理。这种基于天然同位素组成的研究思路完全不同于常规的基于浓度或粒度的方法，不但可以提供反应过程中不依赖于浓度的多维信息，而且无需添加任何人为标记物或放射性标记物，因此为纳米研究提供了一种全新的研究手段。尤其是对于大时空尺度、难以人为加标的体系，该方法提供了一个可行的研究途径。该研究将稳定同位素技术拓展到一个全新的应用领域。　　特别值得一提的是，研究人员发现人工纳米材料与天然纳米材料在一些环境过程中具有显著不同的同位素分馏效应。这一现象为甄别环境中纳米材料的来源提供了一种潜在的方法，从而为更准确的环境纳米毒理学研究提供了可能。　　这一工作被Nature Nanotechnology审稿专家高度评价为“一项开创性的里程碑式的工作—a pioneering landmark study”。Nature Nanotechnology同期以“Nanoecotoxicology: Nanoparticle behaviour dissected”为题专门配发了两页篇幅的news and views评论文章，对该工作的背景和科学意义进行了详细解读，认为“这一发现具有相当的重要性—the importance of thefindings reported is substantial”，“这一开创性的工作证明了纳米材料的同位素分馏值得深入研究—the pioneering work of Liu and colleagues has demonstrated that this is an issue (isotopic analysis of nanoparticles) worth looking at”。　　该研究组在环境纳米材料方面已开展了系列研究工作，前期工作中发明了一种基于毛细管电泳-电感耦合等离子体质谱在线联用(CE-ICP-MS)的纳米材料表征新方法，可在单次检测中完成复杂环境介质及消费产品中纳米材料的种类鉴定、尺寸分布表征和相关离子检测，相关论文已以VIP paper发表于化学类顶级期刊《德国应用化学》(Angew Chem Int Edi., 2014, 53, 14476-14479)，成为继传统电镜、光散射技术之外的一种新的纳米材料表征技术。　　该研究得到了国家自然科学基金委、中科院环境健康先导专项、科技部973项目及中科院青年创新促进会的支持。通过银稳定同位素分馏揭示自然水体中纳米银的天然转化过程

合肥5月25日电近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队研制出一种高性能纤维素基纳米纸材料，其在极端条件下仍可保持优异的机械和电绝缘性能。相关成果日前发表于《先进材料》。随着人类对南极洲、月球和火星等极端环境探索的深入，不断出现的极端环境条件，包括强紫外线环境、原子氧和高低温交替环境等，成为今后深入探索的主要障碍。在极端环境下，材料的物理化学特性会发生变化，严重时甚至会导致重要设备和装置的损坏。在传统材料当中，金属和陶瓷本身具有出色的机械性能和对极端环境的耐受性，但金属材料面临密度过高重量过大的问题，而陶瓷材料则面临脆性和难以加工等问题。聚合物具有轻质和可塑的特点，但目前大多数聚合物基复合材料在极端环境长期服役会产生高温软化和低温脆性等问题。因此，设计和制备一种能长期在极端环境下服役的高性能防护材料是材料领域面临的难题之一。在大自然中，珍珠母的“砖-泥”结构为其提供了极好的力学性能。近年来，这种精巧的有序结构的其他功能（如隔水、隔氧以及对能量场的均匀分散等）逐渐成为研究热点。受天然珍珠母“砖-泥”结构的启发，研究人员首先采用气溶胶辅助生物合成方法，利用细菌产出的纤维素纳米纤维将分散的合成云母纳米片均匀而紧密地缠结得到复合水凝胶，然后通过热压的方式，得到最终的仿珍珠母结构的纳米纸材料。得益于纳米纸内部精细的“砖-泥”结构和连续三维网络，该纳米纸表现出高强度、高模量、高韧性、可折叠性和抗弯曲疲劳性等优异的力学性能。同时，材料内部的“砖-泥”结构充分发挥了云母的高介电强度，从而赋予了该纳米纸较高的电击穿强度。与纯纤维素纳米纸相比，该复合纳米纸的耐电晕寿命显著提高，甚至超过了商用聚酰亚胺薄膜。此外，该项研究中的高性能纤维素基纳米纸在高低温交替、紫外线和原子氧等极端条件下，仍表现出优异的综合性能，这为未来人们对极端环境的探索提供了一个极好的防护材料选择。

2020年4月1日，中国科学院合肥物质科学研究院官网发布“纳米材料环境转化过程对生态毒性影响及机制研究取得进展”。近期，中科院合肥研究院技术生物所黄青课题组以水生生态系统初级生产者藻类为受试对象，应用光谱技术对纳米氧化锌在含磷水体中的转化过程进行定性和定量分析，阐明了环境物质转化过程对小球藻毒性效应影响及其机制。相关成果已被英国皇家化学会期刊Environmental Science: nano接收发表。 随着纳米科技迅速发展，纳米材料对环境和生物潜在影响日益受到关注。纳米毒理学研究表明，环境过程对纳米材料毒性效应影响显著，使其毒性区别于原始状态纳米材料，但环境转化过程对毒性效应影响规律尚待阐明，这对纳米材料环境安全性评价非常重要。　研究人员利用拉曼光谱和XRD等光谱手段，发现随水体中磷含量的增加，纳米氧化锌先部分转变成晶体状磷酸锌，再转变成无定型磷酸锌。毒性效应检测结果表明，原始状态纳米氧化锌的毒性主要源自其释放的锌离子；在含磷水体中，纳米氧化锌发生物理化学转变，生成了低毒性的磷酸锌，使其毒性显著区别与原始状态的纳米氧化锌。此外，结合光合作用相关基因表达分析，研究人员揭示了纳米氧化锌物态变化对藻类光合作用产生影响，是纳米毒性效应差异的重要原因。　研究结果为利用光谱技术分析纳米材料环境转化的理化过程，阐明环境转化过程对毒性效应的影响及机制，以及合理评价纳米材料在真实环境水体中生态安全性提供了理论和实验基础。　　该研究受到国家重大研究计划、国家自然科学基金以及安徽省自然科学基金等课题的资助。光谱分析技术由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中的含量达10^-10(10的负10次方)克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用．光谱技术根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法叫光谱分析．其优点是灵敏，迅速．根据分析原理光谱分析可分为发射光谱分析与吸收光谱分析二种；根据被测成分的形态可分为原子光谱分析与分子光谱分析。光谱分析的被测成分是原子的称为原子光谱,被测成分是分子的则称为分子光谱。按波长区域不同，光谱可分为红外光谱、可见光谱和紫外光谱；按产生的本质不同，可分为原子光谱、分子光谱；按产生的方式不同，可分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱；按光谱表观形态不同，可分为线光谱、带光谱和连续光谱。现代光谱分析仪器有原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪(原子吸收分光光度计)、红外光谱仪等。

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

随着纳米技术的快速发展，越来越多的新型纳米材料不断出现并迅速应用在实际生活中。因此，发展快速、高通量的生物检测手段对纳米毒性的快速安全评估极为重要。流式细胞术是毒理学检测的常用技术，具有高通量、快速、准确的特点。但由于团聚的纳米材料在尺寸上同细菌相近，严重干扰检测结果，使得流式细胞术难以运用于纳米材料对细菌的毒性评估。　　近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所吴李君、陈少鹏课题组建立了基于PI-GFP双荧光标记的纳米材料细菌毒性检测方法：GFP绿色荧光表征细菌的生长，碘化丙啶PI红色荧光标记区分死、活细胞，在流式细胞仪上准确区分细菌与纳米材料，通过绿色荧光和红色荧光细胞的相对比例，反应纳米材料的毒性。对比单荧光标记，双荧光标记可以更准确地检测纳米材料的毒性。运用上述建立的双荧光报告系统，他们研究了水环境中金属离子及表面活性剂对纳米银毒性的影响，揭示了不同环境因子对纳米银细菌毒性的影响和机制。结果表明，双荧光报告检测系统可以较准确地反应纳米材料的毒性，适用于环境纳米材料生物学效应的评估。该研究成果已被国际毒理学期刊Cheomsphere (DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.04.074)接收。　　该研究受到国家重大研究计划、中科院先导专项B、国家自然科学基金以及研究院院长基金资助。　　双荧光报告基因系统检测纳米银生物毒性

近几十年来，纳米材料或纳米产品在能源、航空航天、农业、工业、生物医药等诸多领域得到了蓬勃发展和广泛应用。然而近些年报道的纳米材料对人类健康和环境安全造成的潜在负面影响引起了各界的担忧，这催生了“纳米毒理学”领域的诞生。该领域主要研究纳米材料或纳米产品在生命周期内对生物的不良健康影响，并进行安全性评估和风险管理，最终实现纳米材料的安全生产、使用和废弃。大量的基础毒理学研究和国际纳米技术标准表明纳米材料的物理化学性质包括化学组分、尺寸、形状、表面化学、结晶度、溶解度、氧化还原电位等会广泛地影响纳米材料与生物体在器官/组织、细胞和分子层次上的相互作用。因此，深入了解纳米材料的理化性质在介导不同水平纳米–生物相互作用中所扮演的角色具有重要意义，这不仅利于实现进行可靠的纳米毒性评估，也有助于设计更加安全的纳米产品。为此，赵宇亮/陈春英/谷战军团队在Particuology上发表综述文章，深入探讨了人造纳米材料的关键物理化学性质对诱发潜在生物毒性的影响。该文章首先概述了纳米材料如何在器官/组织、细胞和分子水平上与生物体发生相互作用，并在此基础上深入讨论了尺寸、形状、化学性质、表面化学，以及上述理化性质所介导的纳米材料的团聚/聚集、生物冠形成和降解等行为对其毒理学特征的影响。另外，该文章还介绍了研究纳米–生物相互作用的主要分析方法、不同地区和/或国家目前对含纳米材料产品的监管和立法框架，提出了纳米毒理学领域面临的挑战和可能的解决方案，以期为纳米材料的安全性评价提供参考。图1. 纳米材料的毒性相关特性及研究纳米–生物相互作用的分析方法器官、细胞、分子层面上的纳米-生物相互作用根据所处的生命周期阶段的不同，人造纳米材料对人类的主要暴露方式包括肺部吸入、口服摄取、皮肤接触和静脉注射等。大多数经肺、胃肠和皮肤暴露的纳米产品会被滞留在暴露器官中并可能在被机体逐渐清除之前诱发毒性；只有少数局部暴露的纳米材料可能被吸收到血液和/或淋巴循环。由于缓慢的剂量率、独特的吸收途径和特殊生物冠的生成/演变，非静脉注射的纳米材料在体内分布更广泛、更均匀。相比之下，静脉注射纳米材料则更快地从血流中清除，并主要聚集在富含单核-吞噬系统(MPS)的器官，如肝脏和脾脏。此外，无论暴露途径如何，进入体循环的纳米材料可能通过血脑屏障、血睾丸屏障和胎盘屏障，并对这些器官造成影响。基于纳米材料的性质，其代谢和排泄方式多种多样，主要发生在肝脏和肾脏。综上，根据纳米材料的毒物动力学过程，可以推断肺、肠、肝、脾和肾是纳米材料的主要毒性靶点。 图2. 器官、细胞和分子水平上的纳米生物相互作用。(a) 毒物动力学(即纳米材料在体内的吸收、分布、代谢和排泄) (b) 纳米材料的潜在毒性机制在细胞、亚细胞和分子水平上，纳米材料可能粘附、切割、嵌入细胞膜而造成膜损伤，或被细胞内化而进入细胞。包括网格蛋白依赖、小窝蛋白依赖、非网格蛋白和非小窝蛋白依赖的内吞、微胞饮和吞噬在内的多种胞吞途径是纳米材料进入细胞的主要方式。不同的内化途径将进一步影响其在细胞内的定位、命运和下游的细胞毒性。纳米材料通过多种毒性机制发挥细胞毒性，本质上可归因于其对细胞组分和结构的氧化损伤和物理损伤。一方面，纳米材料可以通过促进活性氧(ROS)的生成、消耗细胞内抗氧化系统和/或干扰线粒体的功能而引起氧化应激，造成脂质、蛋白质和核酸分子的氧化损伤。另一方面，纳米材料可能会改变生物大分子的构像和功能，通过直接的生物物理相互作用干扰或破坏细胞。二者可能引起的下游事件包括：细胞膜渗漏、线粒体功能障碍、溶酶体膜通透性(LMP)、内质网应激、刺激或阻断涉及细胞增殖和死亡、细胞骨架破坏、基因毒性等信号通路，最终导致炎症反应、细胞周期阻滞和细胞死亡（凋亡、坏死、自噬、铁死亡和焦亡等）。影响纳米材料毒性的关键特性 本节作者重点讨论了经合组织成立人造纳米材料工作组提出的11种典型纳米材料（包括纳米氧化铈、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、金纳米材料、银纳米材料、富勒烯、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、纳米粘土、二氧化硅、树状聚合物）的关键理化性质以及其所介导的团聚/聚集、形成生物冠和降解行为对不同水平纳米–生物相互作用的影响。化学组成纳米材料核心的化学本质决定了纳米材料的溶解性、催化活性、氧化还原能力、电离特性、与生物大分子的亲和性，从而决定了纳米材料的毒性及其机理。除了核心纳米材料的化学性质，表面涂层/接枝和元素掺杂等材料设计也会影响纳米材料的毒理学特征。元素掺杂通过改变纳米材料的催化性能和溶解特性而影响其毒性。另外，纳米材料制备过程中的金属和杂质残留、内毒素污染等也是其生物毒性的潜在来源。粒径经肺、胃肠、皮肤暴露的纳米材料，其吸收行为表现出不同的尺寸依赖性。体循环中的纳米材料因其尺寸不同可能发生：快速经肾脏清除、被肝脾吞噬而积聚、经胆汁排泄或实现相对长的血液循环而遍布全身，可见其分布和排泄行为也受尺寸的影响。在细胞水平，尺寸是影响纳米材料内吞途径的重要因素。另外，尺寸直接影响纳米材料造成氧化应激和物理破坏的能力。形状纳米材料可以制成多种形状，如纳米球、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米立方体、纳米片等。不同形状的纳米材料可能表现出不同的毒代动力学行为、细胞摄取和毒性效应。这可能与形状影响纳米材料晶面暴露、催化性能、生物冠形成等有关。表面特性由于纳米生物相互作用通常发生在纳米–生物界面上，故而纳米材料的表面性质（特别是表面电荷、表面疏水性和表面原子/基团）对其吸收、分布、排泄、细胞摄取及毒性潜力等至关重要。这些表面特性通过综合影响纳米材料在生物介质中的分散性、所形成的生物冠、与细胞表面配体的亲和力、核心纳米材料的ROS生成能力和有毒离子释放程度等方面而发挥作用。影响纳米材料毒性的生物转化行为纳米材料由于其超高的表面能而极不稳定，倾向于发生系列转变以降低其表面活性。形成团聚体、表面吸附生物分子而形成生物冠、发生降解是其常见的降低表面能的方式。聚集状态本质上，团聚对纳米材料的毒物动力学、细胞摄取和毒性的影响可归因于纳米材料表观尺寸的增强。在人体暴露前形成聚集体可极大地减小经肺、肠、皮肤的吸收而降低系统暴露风险和毒性。然而，纳米材料一旦进入或在机体中形成聚集体，似乎具有很高的毒性潜力。在细胞水平，团聚状态可以改变原始纳米材料的细胞内化途径和摄取程度而产生复杂的影响。总之，团聚状态对最终纳米毒性的影响仍存在争议，需进一步讨论。生物冠的形成及演化生物冠的形成及演化高度依赖于初级纳米材料的理化性质(如尺寸、表面化学、形状等)及其周围生物环境。它会改变原始纳米材料的合成特性并赋予其全新的生物特性。生物冠在介导纳米生物的吸收、血液循环、分布、代谢、细胞摄取和毒性机制等多种相互作用中发挥着主导作用。在大多数情况下，纳米材料表面生物冠的形成可缓解其非特异性的毒害作用，这可能与生物冠抑制细胞摄取、减少ROS生成、降低团聚率、减轻有毒表面活性剂诱导的细胞毒性，减缓纳米材料溶解及释放有毒金属离子等有关；然而生物冠可能具有激活免疫而诱发炎症、改变基因表达、诱发内质网应激、细胞凋亡等负面影响。生物降解纳米材料暴露可能会经历恶劣的胃肠道环境、肝细胞微粒体酶、MPS系统的酸性富含氧化性物质和离子的溶酶体环境，这都将挑战纳米材料的完整性并促进其降解。根据降解程度和速率、完整纳米材料和降解产物的毒性潜力，生物降解对纳米材料的毒理学特征具有深远的影响。例如，银纳米材料降解释放银离子已经被认为是其毒性作用的重要机制之一。而二硫化钼纳米片降解产生的钼酸盐可以参与肝细胞的钼酶合成并提高其活性。吸入不可降解的碳纳米管会长时间聚集在肺部而诱发肉芽肿、肺泡炎和纤维化反应。纳米毒理学研究的分析方法 本小节作者首先从分子层面探讨了用于原位分析蛋白冠结构、组成、形成动力学的先进技术，接着在细胞层面介绍了用于可视化纳米材料摄取、转位、毒性作用的高分辨显微镜成像和质谱成像技术、以及基于流式的单细胞技术和多组学技术；最后，在器官层面概述了纳米材料的体内定量方法和活体成像技术用以研究纳米材料的吸收、分布、代谢、排泄。图3. 针对不同水平纳米-生物相互作用的分析方法纳米产品的监管 现阶段，世界各国对含纳米材料产品的监管由现有的一般和特定行业的监管和立法体系覆盖。例如，不同领域纳米产品在欧盟的流通均须遵守the Registration, Evaluation, Authorization, and Restriction of Chemicals regulations和the Classification, Labelling and Packaging Regulation regulations。此外，欧洲食品安全局、欧洲医药局、健康和消费者保护联合研究中心以及欧洲工作安全与健康机构等细分机构还出台了针对本领域纳米产品的监管办法和指导。另外，各国普遍认为纳米材料的风险评估应在个案基础之上，可能的风险与特定的纳米材料和特定的用途有关。比如，美国的食品药品监督管理局(FDA)以特定纳米产品作为重心，通过上市前审查和/或上市后监管系对其进行监管。FDA针对纳米材料的详细监管参见“FDA’s Approach to Regulation of Nanotechnology Products”。美国的环境保护署还出台了一系列法规包括Toxic Substances Control Act, Federal Insecticide, Fungicide and Rodenticide Act, CleanAir Act, and Clean Water Act等对纳米材料整个生命周期进行监管。虽然目前纳米材料与普通化学品有着相似的监管和立法框架，但几乎所有的监管机构都对纳米材料安全性评价的几乎每个阶段都给予了特别的关注，并推出了指南或标准化。还有一些倡导者呼吁建立专门针对纳米材料的立法和监管框架。相信随着纳米材料风险评估的发展，对纳米材料的监管和立法将进一步完善。总结与展望 尽管纳米毒理学领域取得了巨大的进展，但纳米材料的安全性评价仍面临着严峻的挑战。第一，确定纳米材料毒性与其理化特性之间的因果关系非常困难。为此，通过精细的材料设计和制造提供一个可在单变量水平控制的覆盖广泛毒理学相关性质的纳米材料库尤为紧迫。第二，有相当一部分的毒理学研究忽略了诱导纳米毒性的现实情况。在这方面，有必要避免内毒素污染、未纯化或分离的有毒催化剂/表面活性剂和剂量过大而造成的毒性。第三，针对纳米材料在生物环境中的动态转化，特别是非静脉注射给药的纳米材料所形成的生物冠，对其毒性的影响仍然十分匮乏。第四，基于多组学技术的系统毒理学手段对微小的生物分子改变的解读具有挑战性，很难获得纳米材料毒性机制的整体图像。幸运的是，上述问题已经引起了广泛的关注，并有望通过精细的实验设计、先进的原位分析技术和生物信息学方法的发展来解决。这些努力将在纳米材料理化性质和纳米生物相互作用之间的因果关系方面带来重大突破，从而促进人造纳米材料的风险评估和管理，以及更好地设计生物兼容的新型纳米产品。

p style=" text-align: center " img style=" width: 600px height: 275px " title=" 1.jpg" border=" 0" alt=" 1.jpg" vspace=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/a72768ab-977d-40f8-a938-7e0e2f4d8e60.jpg" width=" 600" height=" 275" / /p p 　　 strong 项目名称 /strong ：纳米尺度下材料的奇异相变行为 /p p 　　 strong 申报单位 /strong ：材料科学与工程学院 /p p 　　 strong 负责人 /strong ：王勇 /p p 　　 strong 01& nbsp /strong strong 项目简介 /strong /p p 　　纳米材料因其优异的性能和独特的结构，目前已成为材料研究领域最重要的方向之一。如何发现并解读这些新颖的物理现象，尤其是异于传统尺度下的新行为，是当前研究的重点，然而传统的研究手段无法满足上述需要。该项目发展了新的原位表征技术对纳米尺度下材料的相变行为进行了系统研究，发现了纳米尺度下二级相变过程中两相共存新现象。 /p p 　　不同于体材料的相变理论，纳米材料的相变需要考虑表面的贡献。如何可控引入表面贡献是研究和理解纳米尺度下相变机制的关键。项目自主设计楔形纳米样品成功引入梯度表面贡献，对纳米尺度下Cu2Se材料的相变行为进行了精确控温的原位研究，项目取得如下创新性成果： /p p 　　(1)首次发现二级相变材料Cu2Se构成的楔形纳米晶体中两相可以热力学稳定共存、对温度响应灵敏，并实现了相界面的原子尺度操控。 /p p 　　(2) 基于朗道理论和纳米尺度下表面效应建立了新的热力学模型，成功解释了上述异于块体材料的新现象。 /p p 　　论文Nanoscale Behavior and Manipulation of the Phase Transition in Single Crystal Cu2Se，2018年11月13日在线发表于Advanced Materials。 /p p 　　研究发现了纳米尺度下二级相变过程中两相共存的新现象，建立新的热力学模型拓展了传统相变理论，并实现了原子尺度相变的精确操控，将对相变的认识扩展到纳米尺度，为纳米器件设计提供新思路。 /p p 　 strong 　02& nbsp /strong strong 项目团队 /strong /p p style=" text-align: center " img style=" width: 450px height: 391px " title=" 2.jpg" border=" 0" alt=" 2.jpg" vspace=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/df1f66bd-cd9d-4eb9-a12b-0e4289adcc40.jpg" width=" 450" height=" 391" / /p p style=" text-align: center " span style=" text-align: center color: rgb(0, 176, 240) " 图1. 课题组照片 /span /p p 　　项目负责人王勇教授：2006年于中科院物理研究所获博士学位，随后在澳大利亚昆士兰大学进行博士后研究。2010年到2011年，在美国加州大学洛杉矶分校进行访问研究，2012年回国加入浙江大学。目前主要从事纳米环境催化材料的研究，共发表SCI论文140余篇，其中3篇Nature Nanotechnology, 1篇Nature Materials，40余篇发表在影响因子10以上的高水平期刊上。现为浙大电镜中心主任，中国电镜学会理事，材料物理专委会副主任，中国材料学会青委会理事。获2012年青年千人及2013年香港求是科技基金会“求是杰出青年学者奖”。研究团队包括张泽院士，美国张绳百教授，硅酸盐所陈立东教授、史迅教授，澳洲孙成华教授。 /p p 　 strong 　03& nbsp /strong strong 科学解读 /strong /p p style=" text-align: center " img style=" width: 450px height: 244px " title=" 3.jpg" border=" 0" alt=" 3.jpg" vspace=" 0" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/46b35d02-6f28-449f-b95d-b81e67b8cb1a.jpg" width=" 450" height=" 244" / /p p style=" text-align: center " span style=" text-align: center color: rgb(0, 176, 240) " 图2. 纳米尺度相变示意图 /span /p p style=" text-align: center " img title=" 4.jpg" alt=" 4.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201904/uepic/b31c539b-2ee3-4697-bedf-2c9f2afc7e53.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图3. 原子尺度相界面操控 /span /p p 　　相变物质一般有高温相和低温相，根据传统理论，有的物质高低温两相可以同时存在(一级相变)，比如冰水混合物，但有些物质的高低温相不能同时存在(二级相变)，比如我们要研究的Cu2Se材料，它就像一山不容二虎一样，要么全是低温相，要么全是高温相。那么有没有可能突破传统的理论，实现Cu2Se的两相共存?针对这个挑战，我们进行了深入探索，发现适于体材料的传统理论没有考虑到表面的贡献，那么如果引入表面贡献会发生什么呢?如图1所示，一般的，体材料低温相加热到相变温度点就会全部变成高温相。我们巧妙地将Cu2Se材料制备成楔形的纳米样品后，惊奇地发现在相变点附近的一定温度范围内，低温相和高温相同时存在了!这显然违背了体材料的相变行为，其原因就是纳米尺度下，比表面积增大，表面贡献不能被忽视了。由于楔形样品表面贡献随其厚度而改变，从而改变了同一材料局域的相变温度，比如site 1和site 2有不同的相变温度，实现了两相共存，并且表面贡献的越大，其相变温度越低，所以高温相变是从边缘开始并逐渐向内推进。这样，我们实现了二级相变材料的两相共存，并通过精确控温又实现了相界面的原子尺度操控，以图一所示样品为例，升高温度(比如0.2度)，相界面从site 1迁移到site 2(精确移动3个原子层)，反之亦然。基于高温相与低温相物理性质不同，可以利用它们设计新型纳米器件。该工作发展最先进的原位技术重新研究了相变这一古老而且基础的物理现象，将对相变的认识拓展到纳米尺度，为纳米器件设计提供了新的思路。 /p

近年来，随着石墨烯及其优异的光、电等性质的不断发现，二维层状材料成为了目前材料领域的研究热点，受到了国内外研究者的广泛关注。其二维层状材料的层内以强的共价键或离子键结合而成，而层与层之间依靠弱的范德华力堆叠在一起形成一类新型材料。由于层间弱的相互作用力，在外力的作用下，层与层很容易相互剥离，从而可以形成二维层状材料。进一步，二维层状材料在晶格不匹配和方法不兼容的情况下，也非常容易和截然不同的原子层混合和匹配，从而衍生出许多范德华异质结构。 范德华（Van der waals）材料即上述具有范德华异质结构的材料，它由弱的范德华吸引力结合的单个原子平面组成。它们显示出几乎所有在固体中发现的光学现象: 包括金属中典型的自由电子等离子体振荡，半导体中的发光/激光和激子，以及缘体中典型的强烈声子谐振。这些现象体现在被称为化激元-激发的有限光物质混合模式中。当光处于远小于其波长的纳米尺度下时，能增强相应的电场强度，导致光与物质相互作用增强，从而表现出强的非线性、作用力增大和发射/吸收增强。由金属中的电子作用形成的表面等离子激元，成了近年来研究中为突出例子。然而，还有许多其他类型的激元，包括性缘体中的声子振动，半导体激子，超导体中的Cooper对以及（反）铁磁体中的自旋谐振形成的激元。 范德华材料中各种激元种类 范德华材料拥有一整套不同的激元种类，在所有已知材料中的具有高的自由度。德国neaspec公司提供的先进近场成像方法（s-SNOM）允许化波在范德华层或多层异质结构中传播时被激发和可视化，从而被广泛应用到范德华材料激元的研究中，为研究人员对范德华材料体系中激元的激发、传播、调控等研究提供了有力的工具。另一方面，范德华材料系统中激元的优点是它们具有的电可调性。此外，在由不同的范德华层构成的异质结构中，不同种类的激元相互作用，从而可以在原子尺度上实现激元的控制。德国neaspec公司提供的纳米光谱（nano-FTIR）和纳米成像成功被研究人员用于激元的调控等研究中，通过实验证实，研究人员已经成功开启了操控激元相关纳米光学现象的多种途径。 范德华材料中激元的先进近场光学可视化成像研究 研究人员对不同的金属、半导体和缘体等范德华材料中异质结构的新奇性能进行探索，促进了对光探测器、光伏器件、LED等电子器件设计的革新，并赋予这些器件诸多意想不到的特功能。同时，德国neaspec公司也伴随国内外广大研究人员的脚步，不断升改进其近场光学成像的功能，在其先进的近场光学成像（s-SNOM）和纳米光谱研究(Nano-FTIR)的基础上，不断拓展出例如TDS-THz纳米成像、针增强拉曼（TERS）、光诱导成像等新的技术，从而为广大研究人员提供强有力的研究工具和技术支持。参考文献 Basov,D. N et. al Polaritons in van der Waals materials, Science,354, aag1992 (2016). DOI: 10.1126/science.aag1992 相关产品链接太赫兹近场光学显微镜 — THz-NeaSNOM http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C270098.htm德国Neaspec纳米傅里叶红外光谱仪 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C194218.htm超高分辨散射式近场光学显微镜 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C170040.htm