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贵金属纳米结构

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贵金属纳米结构相关的论坛

  • 【求助】贵金属纳米颗粒透射电镜

    大家好,我是做的贵金属纳米颗粒直径大概在5纳米左右,我们学校的透射电镜下能观察的到,但老板让去做高分辨的时候,同一个样却怎么都看不到先前在学校看见的东西了,不知道大家有没有遇见这样的问题?非常急,希望大家能给予帮助~

  • 【分享】世界首个三维等离子标尺制成 在纳米尺度测结构

    最近,美国能源部劳伦斯-伯克利国家实验室与德国斯图加特大学研究人员合作,开发出了世界首个三维等离子标尺,能在纳米尺度上测量大分子系统在三维空间的结构。该标尺有助于科学家在研究生物的关键动力过程中,以前所未有的精度来测量DNA(脱氧核糖核酸)和酶的作用、蛋白质折叠、多肽运动、细胞膜震动等。研究论文发表在最新一期《科学》杂志上。  随着电子设备和生物学研究对象越来越小,人们需要一种能测量微小距离和结构变化的精确工具。此前有一种等离子标尺,是基于电子表面波(也叫“等离子体”)开发出的一种线性标尺。当光通过贵金属,如金或银纳米粒子的限定维度或结构时,就会产生这种等离子体或表面波。但目前的等离子标尺只能测量一维距离长度,在测量三维生物分子、软物质作用过程方面还有很大局限,其中等离子共振由于辐射衰减而变弱,多粒子间的简单耦合产生的光谱很模糊,很难转换为距离。  而新型三维等离子标尺克服了上述困难。该三维等离子标尺由5根金质纳米棒构成,其中一个垂直放在另外两对平行的纳米棒中间,形成双层H型结构。垂直的纳米棒和两对平行纳米棒之间会形成强耦合,阻止了辐射衰减,引起两个明显的四极共振,由此能产生高分辨率的等离子波谱。标尺中有任何结构上的变化,都会在波谱上产生明显变化。另外,5根金属棒的长度和方向都能独立控制,其自由度还能区分方向和结构变化的重要程度。   研究人员还用高精度电子束光刻和叠层纳米技术制作了一系列样品,将三维等离子标尺放在玻璃的绝缘介质中,嵌入样品进行测量,实验结果与计算出来的数据高度一致。与其他分子标尺相比,这种三维等离子标尺建立在化学染料和荧光共振能量转移的基础上,不会闪烁也不会产生光致褪色,在光稳定性和亮度上都很高。  谈到应用前景,该研究领导者、伯克利实验室负责人鲍尔·埃利维塞特说,这种三维等离子标尺是一种转换器,可将其附着在DNA或RNA链多个位点,或放在蛋白质、多肽的不同位置,再现复杂大分子的完整结构和生物过程,追踪这些过程的动态演变。(科技日报)

  • 【分享】微结构决定的具有均一米状形貌的新奇银纳米颗粒的高产率合成

    金属纳米颗粒由于其良好的电学、光学、热导、催化以及磁学性质而得到广泛的研究。近年来,金属纳米颗粒奇异的光学性质引起人们极大的兴趣。其中,金银纳米颗粒由于在可见和红外光频区有着很好的表面等离子体共振性质而格外引人注目,在表面增强光谱、生物检测等方面具有巨大的应用前景。通过控制纳米颗粒的形貌可以有效的调制金属纳米颗粒的表面等离子体共振性质。因此,获得不同形貌的金属纳米颗粒是最近兴起的表面等离子体光子学研究领域中重要的研究方向之一。 最近,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室徐红星研究员研究组的梁红艳同学和王文忠教授首次用多羟基醇还原法合成了一种外形为纺锤状的银纳米颗粒(Ag Nanorice),并与李建奇研究员研究组的杨槐馨副研究员合作,发现这种银纳米颗粒为六方相和立方相交生形成,内部存在孪晶,堆垛层错,多重调制等多种缺陷结构,并且缺陷密度在银纳米颗粒的不同部位有着明显区别,这种微结构突破了传统银纳米颗粒常规的单晶、孪晶特性,决定了具有均一米状形貌的新奇银纳米颗粒的高产率合成。该项研究的意义不仅在于为有效调制表面等离子体共振特性提供新的纳米结构,还在于这种堆垛结构可能打破晶体生长时晶体结构对形貌的限制,为设计合成所需形貌晶体带来曙光。这将丰富纳米晶体结构控制生长的内涵,深化对金属晶体生长规律的认识,拓展金属纳米结构在光谱分析、超灵敏检测等方向的应用,因而具有十分重要的实际意义。 该工作发表于近期的J. Am. Chem. Soc. 131,6068-6069(2009)上。此项研究获得国家自然科学基金委杰出青年基金,科技部重大项目,中科院知识创新工程和教育部的“985”和“211”等项目的资助。

  • 【分享】功能纳米结构可控生长的新途径

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

  • 【分享】纳米新材料"钯蓝"问世 或有望成治疗癌症新希望

    我国科学家制备出一种蓝色的新型钯纳米材料,它不仅具有很高的催化活性,而且或可成为癌症光热疗的“希望之星”。  日前,《自然—纳米技术》刊登了厦门大学化学化工学院郑南峰教授课题组的研究成果,题为“具等离子体光学和催化性能的钯纳米薄片”。  钯是一种稀贵金属,在化学中主要用做催化剂。但高比表面积的钯纳米材料多为黑色,被科学家们通俗地称为“钯黑”。郑南峰教授课题组的研究成果却发现,通过形貌的精细调控,纳米钯可以展示出绚丽的蓝色。实验表明,所制备出的这种蓝色钯纳米材料——“钯蓝”不仅拥有“漂亮的外表”,而且拥有独特的光学、催化等性能。  据了解,“钯蓝”由尺寸均一的六边形超薄钯纳米片组成,薄片的厚度仅为1.8纳米,边长可在20—200纳米间调控。郑南峰说:“这样超薄的结构特征不仅使‘钯蓝’具有高的比表面积,使催化性能更为优越,而且结合理论计算,我们还发现超薄结构是‘钯蓝’具有强近红外光吸收并呈现蓝色的主要原因。”  这样的发现使得课题组成员将之与当前用于肿瘤治疗的光热疗联系起来。经过一年多的反复实验,课题组发现,“钯蓝”的超薄厚度使其无法散射近红外光,所吸收的光被完全转化为热,导致周围环境快速升温,可直接应用于肿瘤的近红外光热疗。“同时,作为近红外光敏剂,‘钯蓝’的最大特点在于它的超高光热稳定性,这一特性是其他现有贵金属纳米近红外光敏剂所无法媲美的。”  郑南峰说,目前,课题组正在对“钯蓝”的催化、生物应用等进行更为深入系统的研究,并着手与厦大医学院等单位展开联合攻关。

  • 【转帖】研究提出金属纳米线制备新方法

    金属纳米线具有优异的电、光、磁与热学性能,在微电子、光电子、催化与传感器等领域具有诱人的应用前景。目前,基于多孔模板合成金属纳米线的实验室方法主要有电沉积法与无电沉积法。然而,这两种方法都有其不可克服的缺点。前者在制备过程中需要消耗电能 后者在合成过程中必须添加有机表面活性剂或需要对模板的孔壁进行敏化与活化处理,不仅实验过程复杂繁琐,而且会造成一定的环境污染。  最近,中国科学院固体物理研究所许巧玲博士发明了一种简单、经济、绿色、普适的金属纳米线制备方法,实现了单一金属纳米线的成分、异质纳米线的段数与成分以及纳米线形貌的可控生长。该方法既不需要使用电源,又不需要添加任何有机表面活性剂,也不需要对模板孔壁进行复杂的敏化与活化处理,而只需将一面蒸金、周围带铝的阳极氧化铝模板浸泡在金属氯化物的水溶液中,借助原电池原理,便可在氧化铝模板的纳米孔道里形成相应金属的纳米线。  采用该方法,获得了多种具有不同成分或结构的金属纳米线,包括金属单质纳米线(如Au、Pt、Pd、Cu、Ni与Co纳米线)、金属合金纳米线(如AuPt合金纳米线)、由具有不同性能的金属或合金组成的纳米线异质结(如两段的Au-Ni与三段的Au-Ni-Au纳米线异质结等)以及分支形貌的金属型纳米线(如Y分支形)。这些成分与形貌可控的金属纳米线在纳米科技的许多方面具有广泛的应用前景。这种方法可以进一步开发与拓宽,用于大批量合成人们所需要的各种金属型纳米线。相关研究结果申请了中国发明专利,撰写的论文发表在材料化学领域重要期刊《材料化学》(Chem.Mater)(21,2397–2402,2009)上。  该工作得到国家科技部“纳米研究”重大科学研究计划(No.2007CB936601)、国家自然科学基金杰出青年基金(No.50525207)和中科院百人计划资助。(来源:中国科学院固体物理研究所)

  • 小角x射线散射-纳米结构表征

    小角x射线散射(small angle x-ray scattering)SAXS是分析材料纳米结构的理想工具,适用于液体和固体等不同种类的样品分析.对尺度在1~100nm的超分子结构内部排列方式的准确理解有助于解释材料的宏观性质进而实现可控制备。。SAXS分析能提供的信息举例:聚合物和纳米复合物► 形状和内部结构► 结晶度► 周期性纳米结构► 取向性纤维► 内部结构► 结晶度► 比表面积► 取向性及其分布催化剂► 比表面(孔隙度)► 颗粒尺寸及分布► 结晶度表面活性剂与分散体系► 胶束尺寸和形状► 乳液形状和内部结构► 囊泡壁的内部结构► 颗粒集结成核现象液晶► 尺寸(分布)和形状► 聚集的有序度► 取向性生物材料► 蛋白质在溶液中的结构信息(形状、尺寸)► 内部结构► 聚集状态► 分子量

  • 【资料】金纳米颗粒微观结构首次得到揭示

    [B]“这是一项应该被写入教科书的重要发现” [/B]纳米颗粒的广泛应用并不意味着科学家对它们的微观结构了如指掌。美国科学家的一项最新研究,首次揭开了科研中经常用到的一种金纳米颗粒的神秘面纱。相关论文以封面文章的形式发表在10月19日的《科学》杂志上。 由于金的活动性弱且对空气和光线都不敏感,实验室中经常用金纳米颗粒作为示踪剂,比如探测样本中是否存在某种DNA或者蛋白质。为了防止不同金纳米颗粒的原子之间形成化学键,科学家经常在金纳米颗粒表面覆盖一层保护性分子层,最常用的是含硫的分子团。如果改造这些含硫分子团,使其具有特殊的绑定位点或者荧光标记,观察和区分金纳米颗粒将更加容易。 尽管如此,科学家对金纳米颗粒的结构却没有清晰的认识,有认为金纳米颗粒是胶质的,形状杂乱,大小不一,还有认为它们是具有同一尺寸和结构的离散分子。 在最新的研究中,美国斯坦福大学Roger Kornberg领导的小组成功制备出了有单层硫醇保护的金纳米颗粒晶体,并利用X射线结晶学技术,首次对它们的精确结构进行了成像。值得注意的是,制备晶体和确定结构一样,都是突破性的进展。

  • 西交大前沿院纳米结构与纳米能源材料课题组招收TEM博士后

    正在组建实验室,需要招人,压力大。请大家轻拍。西交大前沿院纳米结构与纳米能源材料课题组招收TEM博士后纳米结构与纳米能源材料课题组工作主要涉及高分辨电子显微学,电子能量损失谱,电子全息,纳米及能源材料的微结构分析,功能氧化物及强关联材料的物理性质与微结构关联性研究。先根据工作需要,招聘博士后3~5名。研究方向:先进电子显微方法及在凝聚态物理和材料科学中的应用1、应聘条件; (1)获得物理、材料或相关领域的博士学位, (2)有丰富透射电子显微镜(TEM)表征经验,有球差校正电镜表征经验者优先, (3)在一流的实验室从事过科研工作,有代表性的学术论文或著作2~3篇, (4)具有良好的英文阅读、写作和交流能力。2、岗位待遇:。 (1)5~10万元年薪+0~5万个人年终奖励(优秀者可获得最高15万元/年), (2)提供50-60平米住房居住, (3)优秀者在博士后期间可送美国著名大学或国家实验室合作交流。3、应聘材料 (1)一封cover letter, (2)详细的个人简历,包括完整的学习、工作经历,主要研究工作,完整论文清单, (3)三位推荐人姓名及联系方式。初选合格者将受邀来我校参加面试4、联系方式联系人:何佳清博士http://jiaqinghe.tripod.comE-mail:jiaqinghe@gmail.com课题组组长何佳清教授简介:何佳清博士2004年获得武汉大学和德国于利希研究中心联合培养的物理学博士学位,师从著名电子显微镜专家Knut Urban教授和王仁卉教授。博士毕业后2004-2008在美国布鲁克海文国家实验室从事博士后研究;后加入美国西北大学,被聘为研究助理教授,现为西安交通大学前沿科学技术研究院教授、电镜中心主任,国家“青年千人计划”获得者。何佳清博士在专业杂志上发表论文60余篇包括JACS(11篇),Nature或Nature姊妹期刊(4篇), Advanced (Functional/energy) Materials (4篇), Nano Letters(3篇),Angew.Chem, ACS Nano,Energy andEnvironmental Science (各1篇);其中第一作者或通讯作者文章20多篇,文章被引用超过700次,研究成果还被三十多个传统新闻媒体和网络媒体报道和转载。何佳清博士曾多次在国际会议上做口头报告,也被多所美国和中国大学和研究所特邀做学术报告。此外,何佳清博士还受邀担任许多国际上著名材料物理类杂志的长期审稿人,如PRL, PRB,APL,Nanotechnology, Journal of electron microscopy,Microscopyand Microanalysis等15种期刊。

  • 【求助】关于纳米金属颗粒的观察

    前一段时间看了几个样品,这些样品应该是经过还原后的纳米金属晶体,但XRD判定为无定形。电镜开始观察时通过电子衍射判断样品应该是无定形的,但样品经过电子束较长时间辐照之后(大约1分钟),在同一位置开始出现纳米颗粒,经过HRTEM分析,应该是金属纳米晶体。那么我觉得有两种可能:其一,电子束对样品起到了加热作用,本来是很小的原子簇,加热后逐渐张大,形成纳米晶,其二,样品不是金属态的,而是氧化态,经过电子束的还原,得到了相应晶体。当然也可能是二者的合力。那么如果只是用电镜如何判断是何种作用方式呢?谢谢!

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

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

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

  • 【特稿】浅谈纳米材料的应用

    有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”,由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相继投入巨资进行研究,美国从2000年启动了国家纳米计划,国际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次,与纳米技术有关的国际期刊也很多。纳米材料的特殊性质 纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径,导致了高扩散率,它对蠕变,超塑性有显著影响,并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质,往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比,纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。  1 力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低,位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型,其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大,增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大,所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生,这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史,由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、硬度大幅提高,使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。

  • 【求助】关于利用衍射信息确定100纳米颗粒的结构

    请教各位大侠一个人问题:小弟在自己的合金中发现了一些50~100纳米大的颗粒(应该是晶体), 现在用线扫描和面扫描确定了其大概成分,但是现在想用CBED或者SAED研究一下他的晶体结构. 现在的问题是颗粒太小,一没有Kikuchi band, 二获取衍射信息的时候,似乎来自颗粒上下的基体的信号比颗粒本身还强.现在先问问大家有什么建议? 还有这样的东西在场发射和普通灯丝下做EDS和SAED有什么区别吗?

  • 纳米片材料性质

    [font=微软雅黑][size=10.5000pt]由于纳米单元层都是一个动力学独立的片状颗粒,其空间位阻被降到最低,因此可以与任意大小的微粒同纳米层实现组装,进而合成一系列利用常规方法不能抽取的插层化合物,特别是插入体积非常大的客体分子。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]此外,剥离得到的纳米层通过剥离[/font]/重组技术可以制备新的纳米功能薄膜、纳米功能积层材料、有效高比表面积的催化材料材料以及有机-无机复合材料等。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]期待合成的纳米材料在磁性材料、选择性催化剂、选择性吸附剂,锂离子二次电池正极材料等方面得到广泛应用。[/size][/font][align=left][b][font=微软雅黑][size=12pt]层状化合物及分类[/size][/font][/b][/align][font=微软雅黑][size=10.5000pt]随着纳米复合材料的深入研究,另一类多功能的无机层状化合物已成为合成功能性复合材料重要的前驱物或基本组成单元。无机层状化合物的各类繁多,一般以层状主体是否带电来进行分类。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]阴离子型层状化学物:是指层间具有可交换阴离子或中性分子的层状结构主体,且层状主体构架是带正电荷的。其中比较有代表性的主要是:水滑石、类水滑石。它们的主体成份一般是由两种金属的氢氧化物构成,因此又称其为双金属氢氧化物。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt]阳离子型层状化合物:是由带负电结构单元通过共用边、角、面形成的层状框架或网络。片层电荷补偿是通过层间可移动的阳离子如钾离子或者纳离子等或中性分子来实现。其中比较有代表性的是蒙脱土、绿土、磷酸盐、硅酸盐、钛酸盐和砷酸盐和铌酸盐。[/size][/font][font=微软雅黑][size=10.5000pt][font=微软雅黑]中性层状化合物:即层状主体结构是电中性的。这类化合物层与层之间是范德华力维持,研究较多的是石墨、层状双硫氧化物、[/font]V[/size][/font][sub][font=微软雅黑][size=10.5000pt]2[/size][/font][/sub][font=微软雅黑][size=10.5000pt]O[/size][/font][sub][font=微软雅黑][size=10.5000pt]5[/size][/font][/sub][font=微软雅黑][size=10.5000pt]等。[/size][/font]

  • 纳米材料综述

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

  • 纳米抗体结构是什么?与普通抗体有什么区别

    [font=宋体][font=宋体]纳米抗体([/font][font=Calibri]Nanobody, Nb[/font][font=宋体]),又称为单域抗体([/font][font=Calibri]Single-domain antibodies, sdAbs[/font][font=宋体]),是来源于骆驼科动物和鲨鱼的一种独特的抗体,最初由比利时免疫学家[/font][font=Calibri]Hamers-Casterman[/font][font=宋体]于[/font][font=Calibri]1989[/font][font=宋体]年在分离骆驼血清中的抗体时偶然发现。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]传统抗体的结构类似于[/font][font=宋体]“[/font][font=Calibri]Y[/font][font=宋体]”形,是由两条重链和两条轻链构成的对称结构。一些骆驼科动物等在其生长进化的过程中,自身的免疫系统中出现了缺失轻链及重链[/font][font=Calibri]CH1[/font][font=宋体]结构但完全保留抗原结合活性的重链抗体([/font][font=Calibri]HCAb[/font][font=宋体])。[/font][font=Calibri]HCAb[/font][font=宋体]特异性结合抗原的区域为其重链的可变区,即[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]([/font][font=Calibri]Variable domain of heavy chain of heavy-chain antibody[/font][font=宋体])。[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]经重组表达后,可获得只含有单个结构域的最小单元抗原结合片段,即纳米抗体。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体仅有[/font][font=Calibri]12~14 kDa[/font][font=宋体],其晶体直径为[/font][font=Calibri]2.5 nm[/font][font=宋体],长[/font][font=Calibri]4 nm[/font][font=宋体],因此被认为是已知的可以与抗原结合的最小单位。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体([/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体])与普通抗体[/font][font=Calibri]VH[/font][font=宋体]具有相同的结构域,即[/font][font=Calibri]4[/font][font=宋体]个保守框架区([/font][font=Calibri]FR1/2/3/4[/font][font=宋体])和[/font][font=Calibri]3[/font][font=宋体]个互补决定区([/font][font=Calibri]CDR1/2/3[/font][font=宋体])。普通抗体的[/font][font=Calibri]VH[/font][font=宋体]中[/font][font=Calibri]FR2[/font][font=宋体]内有四个高度保守的疏水性氨基酸残基([/font][font=Calibri]V42[/font][font=宋体]、[/font][font=Calibri]G49[/font][font=宋体]、[/font][font=Calibri]L50[/font][font=宋体]和 [/font][font=Calibri]W52[/font][font=宋体]),而在[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体中,这四个氨基酸被替换成亲水性的氨基酸残基([/font][font=Calibri]F42[/font][font=宋体]或 [/font][font=Calibri]Y42[/font][font=宋体]、[/font][font=Calibri]E49[/font][font=宋体]、[/font][font=Calibri]R50[/font][font=宋体]和[/font][font=Calibri]G52[/font][font=宋体]),因此增加了纳米抗体的水溶性。此外,与普通抗体的[/font][font=Calibri]CDR3[/font][font=宋体]相比,纳米抗体的[/font][font=Calibri]CDR3[/font][font=宋体]较长一些,可形成凸形结构,从而增强对隐藏的肿瘤抗原表位识别的能力。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体与普通抗体的区别:[/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]普通抗体:[/b][/font][font=宋体]免疫原性:较高[/font][font=宋体][font=宋体]分子量大小:[/font][font=Calibri]150 kDa[/font][/font][font=宋体]半衰期:较长[/font][font=宋体]组织穿透力:较低[/font][font=宋体][font=Calibri]CDR3[/font][font=宋体]长度:平均[/font][font=Calibri]10[/font][font=宋体]个氨基酸残基[/font][/font][font=宋体]识别位点:较难识别隐藏位点[/font][font=宋体][font=宋体]稳定性:易失活,在高温或极端[/font][font=Calibri]pH[/font][font=宋体]下失效或分解[/font][/font][font=宋体]抗体表达:哺乳动物表达[/font][font=宋体]生产费用:较高[/font][font=宋体][font=宋体]工程化改造:[/font][font=宋体]“[/font][font=Calibri]Y[/font][font=宋体]”字型结构,不易改造[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体:[/b][/font][font=宋体]免疫原性:较低[/font][font=宋体][font=宋体]分子量大小:[/font][font=Calibri]12-14 kDa[/font][/font][font=宋体]半衰期:较短[/font][font=宋体]组织穿透力:较强,可穿过血脑屏障[/font][font=宋体][font=Calibri]CDR3[/font][font=宋体]长度:[/font][font=Calibri]16-24[/font][font=宋体]个氨基酸残基[/font][/font][font=宋体]识别位点:容易识别隐藏位点[/font][font=宋体][font=宋体]稳定性:高稳定性,在高温或极端[/font][font=Calibri]pH[/font][font=宋体]下保持稳定[/font][/font][font=宋体]抗体表达:哺乳动物或微生物表达[/font][font=宋体]生产费用:较低[/font][font=宋体]工程化改造:结构简单,容易改造[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体是一种非常有前景的下一代治疗性抗体技术,受到越来越多的研究机构和制药公司的关注。为支持纳米抗体药物的早期发现,义翘神州利用噬菌体抗体库技术自主研发了纳米抗体开发平台,已成功开发了多个纳米抗体候选分子。另外,我们的高通量纳米抗体表达平台,已成功表达和生产了多种纳米抗体形式,包括单价、多价或多特异性[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体],满足客户的各种定制需求。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体开发服务[/b][/font][font=宋体][font=宋体]不同于经典的杂交瘤技术制备单克隆抗体,纳米抗体开发的整个流程主要包括羊驼免疫、噬菌体文库构建、抗体筛选、表达纯化及验证等阶段。羊驼免疫后,从羊驼外周血分离[/font][font=Calibri]B[/font][font=宋体]淋巴细胞,提取总[/font][font=Calibri]RNA[/font][font=宋体],反转录为[/font][font=Calibri]cDNA[/font][font=宋体],以[/font][font=Calibri]cDNA[/font][font=宋体]为模板[/font][font=Calibri][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/jp][color=#3333ff]PCR[/color][/url][/font][font=宋体]扩增获得多样化的纳米抗体基因片段,然后将其连接到载体上,从而构建噬菌体文库。随后进行多轮淘洗步骤获得抗原特异性纳米抗体,并对其进行测序、表达和验证。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]义翘神州建立了[url=https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody][b]纳米抗体[/b][/url]开发平台,可提供一站式的纳米抗体定制服务,主要包括抗原设计与制备、羊驼免疫、文库构建、淘洗、单克隆鉴定、测序以及活性分析等实验步骤,已成功交付多个纳米抗体开发项目。获得的纳米抗体需要进行进一步的人源化改造,以降低其免疫原性,实现最佳的治疗效果。义翘神州提供的纳米抗体人源化服务,利用[/font][font=Calibri]CDR[/font][font=宋体]置换技术及计算机辅助结构模拟设计可对羊驼纳米抗体进行人源化改造,保证人源化程度 [/font][font=Calibri]95%[/font][font=宋体],成功率[/font][font=Calibri]100%[/font][font=宋体]。我们也提供体外药效评价解决方案,满足纳米抗体成药性评估、生物学活性测定等应用场景。更多详情可以参看:[/font][font=Calibri]https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody[/font][/font]

  • 【原创大赛】纳米阵列电极简述

    【原创大赛】纳米阵列电极简述

    纳米阵列电极是多个纳米电极的集合体。根据单个纳米电极的组合方式,纳米阵列电极可分为有序纳米阵列电极(nanoelectrode arrays) 和无序纳米阵列电极( nanoelectrode ensembles) 。纳米阵列电极不仅具有单个纳米电极高传质速率、低双电层充电电流、小时间常数、小IR 降及高信噪比等优势,而且由于成千上万个单个纳米电极集中在一个基体上,克服了单个纳米电极响应信号过小、易受干扰和难以操作等缺点,能极大地提高测量的灵敏度和可靠性,降低操作难度和测量成本。特别是作为人工组装的纳米结构体系,纳米阵列电极更能突出研究者的设计和创新理念。人们能够通过设计和组装实现对纳米阵列组成、结构和性能的有效控制。因而,纳米阵列电极自20 世纪80 年代诞生起就受到人们的普遍关注。迄今为止,人们已相继设计制作出如圆盘状、井状、叉指状、圆柱形、圆锥形、截锥形、球形和半球形等多种形状的纳米阵列电极,所用电极材料包括金属、半导体、高聚物和碳纳米管等多种材料。其在电化学分析、微型生物传感器、电催化和高能化学电源等领域已日益显示出广阔的应用前景。1、纳米阵列电极的制备方法1. 1 模板法模板法是选择具有纳米孔径的多孔材料作为模板,在模孔内合成纳米阵列,然后组装成纳米阵列电极。此方法通过调整模板的参数,可以实现对纳米电极结构和尺寸的有效控制。可采用纳米阵列孔洞膜做模板,通过电化学沉积法、溶胶一凝胶法、溶胶一凝胶一聚合法、化学气相沉积法等技术将纳米结构基元组装到模板孔洞中而形成纳米管或者纳米线的方法。常用的模板主要是有序孔洞阵列氧化铝模板(AAO)和含有孔洞有序分布的高分子模板。多孔阳极氧化铝模板是通过高纯铝片在适当温度的酸性溶液中阳极氧化制得。依阳极氧化时所加的氧化电压、电解液类型、电解温度及电解时间的不同,可得到不同孔径、孔深和孔间距的膜,这种膜是典型的具有纳米孔阵列的自组装微结构。Keller等在1953年报道了多孔阳极氧化铝的理想结构模型如图1所示,该模型指出多孔层是由许多六角柱形结构单元紧密有序地排列而构成的。Martin等在模板法制备纳米线方面做了开拓性工作,1989年他们在阳极氧化铝模板的孔道内合成了金纳米线,并研究了它的透光性能。此后,模板法得到了迅速发展。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509251646_567915_3043450_3.jpg图1 多孔阳极氧化铝的理想结构模型纳米阵列电极的模板法制作过程如图2所示,大致是先在通孔的模板膜的一面用各种方法覆盖一层金属。这层金属膜较厚是为了保证电极能覆盖所有的孔。然后将覆有金属的一面与导电基体接触或者直接将金属膜作为导电基体进行电沉积。通过溶解或部分溶解模板控制纳米线的长度,可得到不同类型的纳米阵列电极。如图2b为纳米孔阵列电极,图2c为纳米盘阵列电极,图2d、e为纳米线阵列电极。用化学沉积的方法填充模板时不需事先镀覆金属膜。例如,在金属已充满膜的纳米孔洞之后继续沉积,可在模板膜的两面均得到一层金属膜,去除其中的一层,另一层留作阵列电极的基体,则得到典型的纳米盘阵列电极。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509251646_567916_3043450_3.jpg图2 纳米阵列电极的模板法制作过程示意图1.2 刻蚀法刻蚀法是基于化学腐蚀或光化学反应,对材料进行加工的一种方法。在纳米阵列电极制备过程中,主要通过对电极覆盖层、阵列模板或电极材料进行加工,从而制备出各种立体形状的电极,是目前制备形状可控的纳米阵列电极较为有效的方法。目前主要的刻蚀方法有化学刻蚀法和光刻法。化学刻蚀操作简便,只要控制得当就能得到理想的纳米阵列电极。Crooks等报道了通过刻蚀覆盖在平面电极上的绝缘层来获得纳米孔阵列电极的方法。他们制得直径为60~80 nm 的Au (111) 有序凹进并且高度对称的六边形纳米阵列。具体做法是:选择一定面积的Au(111),其余部分用蜡覆盖,电化学方法纯化45 min 后,欠电位沉积单层铜;再将硫醇化学吸附在上层的铜上形成硫醇自组装层;最后在氰化物溶液中用化学刻蚀的方法扩大硫醇自组装层的缺陷,以制成凹进的Au (111) 纳米阵列电极。光刻法在制备有序带状纳米阵列电极方面具有特殊的优势。典型的制作过程如下:首先设计阵列的形状,采用气相沉积在绝缘基体上沉积厚度约为100 nm的薄层金属,再涂上一层光刻胶,然后在其上覆盖光刻模板,通过光照和选择性化学溶解得到阵列。Finot等采用电子束光刻及离子刻蚀的方法得到纳米插指阵列电极。其中单个插指电极的宽度为100 nm、电极间距离为200nm、电极面积为100 m×50 m,如图3所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/09/201509251646_567917_3043450_3.jpg图3 金插指阵列电极SEM图(1000×)1.3 自组装法自组装法通过非共价键之间的相互作用使纳米粒子聚合在一起,自发地在基底表面形成有序纳米结构薄层的一种方法,是近年来非常活跃的研究方法之一。在纳米阵列电极制备过程中,自组装层可作为电极反应的活性部分,也可作为惰性覆盖层。汪尔康等采用自下而上自组装法制成金纳米粒子阵列电极。他们首先将云母基体在巯基的作用下表面功能化,再将云母浸入到金胶溶液中,云母表面的硫醇基团将12 nm的金颗粒固定。不同的浸入时间获得的金阵列的密度不同,时间越长,得到的纳米金粒子阵列的密度越高。Radford等采用自组装法将氧化还原活性物质单层膜固定在以金为基体的单层十二烷基硫醇自组装膜上,制成纳米阵列电极。其中活性部分是固定在直链硫醇自组装层终端的氧化还原类物质,每个活泼的氧化还原分子相当于单个纳米电极。这种电极灵敏度高,可用来研究以氧化还原介质作电子传递媒介的生物大分子氧化还原反应机理。2、前人相关纳米阵列制备的研究高度取向的纳米阵列是以纳米颗粒、纳米线、纳米管为基本单元,采用物理和化学等方法在二维或三维空间构筑的纳米体系。高度取向的纳米阵列结构除具有一般纳米材料的性质外,它的量子效应突出,具有比无序的纳米材料更加优异的性能。纳米阵列结构很容易通过电、磁、光等外场实现对其性能的控制,从而使其成为设计纳米超微型器件的基础。目前,有序纳米结构材料已经在垂直磁记录、微电极束、光电元件、润滑、传感器、化学电源、多相催化等许多领域开始得到应用。2.1TiO2纳米管阵列的制备及其研究目前TiO2纳米管的制备方法主要有包括利用多孔氧化铝、有机聚合物和表面活性剂作为模板的模板合成法和利用TiO2纳米粉在碱性条件反应的水热合成法。其中最主要的方法是多孔氧化铝模板法和碱性条件下的水热合成法。在多孔氧化铝模板合成法中,通过调节工艺参数来控制,不同模板的孔径尺寸,可以制备出不同管径的纳米管,但难以合成直径较小的纳米管;而水热合成法虽然操作简单,且可以制得管径较小的纳米管,但纳米管的特征却严重依赖于颗粒的尺寸和晶相。同时这两种方法制备的纳米管是一种分散状态,不能直接固定在电极的表面。从高级氧化技术应用角度来看,TiO2固定薄膜比悬浮颗粒更为实用。美国科学家Grimes利用电化学阳极氧化的方法制备了TiO2纳米阵列材料,采用阳极氧化技术制备的TiO2纳米管分布均匀,以非常整齐的阵列形式均匀排列,纳米管与金属钛导电基底之间以肖特基势垒直接相连,结合牢固,不易被冲刷脱落。TiO2纳米阵列材料是制备工艺流程如表1所示。表1 TiO2纳米阵列材料是制备工艺流程 步 骤操 作 工 艺Ⅰ金属钛在含有F-的酸性电解质中迅速阳极溶解,阳极电流很大,并产生大量Ti4+离子(反应式(1))。接着Ti4+离子与介质中的含氧离子快速相互作用,并在Ti表面形成致密的TiO2薄膜,电流急剧降低(反应式(2))。Ⅱ多孔层的初始形成阶段,随着表面氧化层的形成,膜层承受的电场强度急剧增大,在氟离子和电场的共同作用下,在TjO2阻挡层发生局部蚀刻,形成许多不规则的微孔凹痕(反应式(3)),此时,电流呈轻微增大趋势。Ⅲ多孔膜的稳定生长阶段,电流完全由发生在阻挡层两侧的离子迁移提

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    [align=center][font=Verdana](2007 国社量标计证字第040号)[img]http://www.zgjljs.com/eWebEditor/UploadFile/2010815111612501.jpg[/img][/font][/align] 该装置是国内首个纳米计量标准,它是依托中国计量科学研究院长度所研制的计量型原子力显微镜纳米测量系统而建立的,而原子力显微镜的计量化是通过固接在其上的一体化无阿贝误差布局的三维激光干涉系统来实现测量结果直接溯源到激光波长和国际单位制的。该系统在测量原理、测量精度、可溯源性方面均达到了国际先进水平。 该标准主要用于承担我院参加国际计量局组织的纳米国际比对,并为国内微电子、集成电路行业提供关键量值溯源,为科研院所的纳米研究提供技术支持等任务,为我国纳米技术的研究和生产提供了有力的技术保障。[b]该标准的主要技术指标为:[/b]系统测量范围(x, y, z)=(70μm, 15μm, 15μm)系统测量分辨力(x, y, z)=(1nm, 0.25nm, 0.12nm)对台阶和线间隔类纳米几何结构参数的建标范围:台阶类及其它垂直结构:(0~2000) nm 线间隔类及其它水平结构:(0~20)μm对台阶和线间隔类纳米几何结构参数的测量不确定度:台阶类:U=1nm +2×10[sup]-4[/sup]×H,k=2 (H为台阶高度,H-nm)线间隔类:U=1nm +2×10[sup]-4[/sup]×L,k=2 (L为线间隔距离,L-nm)[font=宋体, MS Song] [/font]

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    华东理工大学研究人员利用自主搭建的多通道光谱仪器,观测到单个纳米粒子的光学信号,并通过将单粒子光谱技术与多种调控手段相结合,成功在线监测到单个金、银、铜纳米粒子的生长过程,同时将其应用于生物分子的实时追踪。相关成果已被德国《应用化学》杂志以“热门文章”接收,将在2012年首期杂志以内封面形式发表。文章的通讯作者是华东理工大学教授龙亿涛,第一作者为博士研究生秦利霞,以色列耶路撒冷希伯来大学参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金重大研究计划的资助。金、银、铜等贵金属纳米粒子具有等离子共振散射性质,这种散射光谱比现有的荧光光谱强度高且更稳定,已被广泛应用于生物传感、分子识别等领域。目前,单纳米颗粒水平的散射光谱仍处于新兴阶段,其在活细胞代谢的实时监测应用及物理学探究成为研究热点。此前,该课题组利用这一光谱仪器平台已成功捕获活细胞内NADH的分布图像并应用到抗癌药物的筛选。他们与中科院上海应用物理所合作,在DNA检测中也取得了创新性的成果。目前,该课题组在纳米光谱方面正开展更多的工作,以期实现单分子水平的生物分子检测追踪,获得更多生命活动的微观信息。《科学时报》 (2011-12-22 A2 综合)http://simg.instrument.com.cn/bbs/images/brow/em09510.gif

  • 纳米表征技术的新突破

    纳米表征技术的新突破 在“纳米”技术愈来愈广泛地开发应用的同时,人们可能会提出这样的问题∶如此微小的“纳米”是用何种科学手段检测的?北京科技大学方克明教授经过20多年的研究,探索出了一种新的方法———  “纳米”这个名词越来越引起人们的兴趣。大家知道“纳米”是一个非常微小的长度单位。具体地说,一纳米约一根头发粗细的万分之一。纳米技术应用到传统产品中,会极大地改善产品的性能。例如,碳纳米管是由一层或若干层碳原子卷曲而成的管状“纤维”,直径只有几到几十纳米。比重只有钢的六分之一,而强度却是钢的100倍。如果把碳纳米管制成绳索,是从月球上挂到地球表面而惟一不被自身重量所拉断的绳索。  在“纳米”技术愈来愈广泛地开发应用的同时,人们可能会提出这样的问题∶如此微小的“纳米”是用何种科学手段检测的?据了解,目前我国用来检测纳米的纳米表征技术正日趋成熟并取得了新的突破。  记者日前在采访中了解到,北京科技大学冶金学院博士生导师方克明教授经过20多年的研究,在纳米表征技术方面取得了新的突破,探索出了用透射电镜或高分辨电镜对纳米材料进行表征的新方法。该技术采用金属包埋法可以从纳米材料中切取纳米尺度的薄膜,然后用透射电镜或高分辨电镜研究纳米材料的微观形貌和微观结构。该技术的成功为我国纳米技术的发展提供了一种重要的检测手段,它荣获第十二届全国发明展览会金牌奖并取得了国家专利,目前在国内外处于该领域的领先水平。  纳米材料包括纳米颗粒及其以纳米颗粒为基础的材料;纳米纤维及其含有纳米纤维的材料;纳米界面及其含有纳米界面的材料。纳米材料的性能与其微观结构有着重要的关系。因此研究纳米材料微观结构的表征对认识纳米材料的特性,推动纳米材料的应用有着重要的意义。  透射电镜是研究材料的重要仪器之一,在纳米技术的基础研究及开发应用中也不例外。但是用透射电镜研究材料微观结构时,试样必须是透射电镜电子束可以穿透的纳米厚度的薄膜。单体的纳米颗粒或纳米纤维一般是透射电镜电子束可以直接穿透的。研究者通常把试样直接放在微栅上进行透射电镜观察。但是由于纳米颗粒或纳米纤维容易团聚,因此,用这种方法常常得不到理想的结果,有些研究内容也难以实施。比如∶纳米颗粒的表面改性的研究,纳米纤维的横切面研究都比较困难,研究界面问题则有更大的难度。因此,纳米材料的透射电镜研究,其样品制备问题是一个值得探讨的重要课题。对此,方克明教授进行了研究,探索了一种比较适用的制样方法。该方法可以从纳米颗粒或微米颗粒中直接切取可以进行透射电镜研究的薄膜,对进行纳米纤维横切面观察或纳米界面观察的制样也有很高的效率。  这一技术的特点是从纳米或微米尺度的试样中直接切取可供透射电镜或高分辨电镜研究的薄膜。试样可以为简单颗粒或表面改性后的包覆颗粒,对于纤维状试样,既可以切取横切面薄膜也可以切取纵切面薄膜。对含有界面的试样或纳米多层膜,该技术可以制备研究界面结构的透射电镜试样。技术的另一重要特点是不损伤试样的原始组织。制膜过程中不使用高温,不接触酸碱,必要时也可以不接触水或水溶液。  目前上述技术已应用于多项课题研究,如:沸石颗粒中半导体纳米团簇组装过程的研究;纳米碳纤维微观结构的高分辨电镜研究;纳米颗粒微观结构与尺寸的表征;多层膜层间结构的透射电镜研究;粉体颗粒表面改性的研究;电容钽粉颗粒渗氧层及介质膜的研究;铸铁中各种石墨微观结构的研究等。  该技术在全国已经获得了广泛应用,为北大、清华、中科院等上百个新材料科研课题组和企业提供了技术支持。为我国高新材料的深入研究提供了一种重要方法,引起了国内外的关注。  纳米表征技术是高新材料基础理论研究与实际应用交叉融合的技术。对我国高新材料产业的发展有着重要的推动作用。我们希望这项新技术能得到有关部门的关注并在全国更广泛地推广应用,以加速我国高新材料研究的进程,为我国高新技术产业的发展作出更大的贡献

  • 纳米气敏传感器研究进展

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

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