纳米晶体机械性能

食品铝箔袋材质分为两种，一种是一般性的包装，另一种是适合高温蒸煮适用的，一般性包装采用的材质的：PE、NY、AL、PE，高温蒸煮采用的材质是：PET、NY、AL、CPP。对食品包装进行检测与控制的指标主要包括:阻隔性能、物理机械性能、卫生性能、厚度、溶剂残留、耐蒸煮性能、密封性能、瓶盖扭力、顶空气体分析、印刷质量、卷封性能等。1.食品包装材料的阻隔性：WVTR-C6水蒸气透过率及GTR-V3氧气透过率测试仪 食品变质的主要原因是微生物的生长和繁殖，环境中的氧气和水蒸气，会透过包装材料来影响食品的品质。所以包装材料的氧气和水蒸气透过率的高低与其保质期直接有着非常紧密的关系，食品变质的另一个主要原因是油脂等成分的氧化变质，因此要求食品包装应具有很好的阻隔作用。二、食品包装材料的物理机械性能：1.抗拉伸强度、断裂伸长性能：ETT-AM拉力试验机食品包装最基本的功能是作为承载食品的容器，这就要求其材料要有一定的强度来防止意外的破裂，包材的抗拉伸强度、断裂伸长是最基本的性能要求，我们可以利用ETT-AM电子拉力试验机进行恒速拉伸试验来得到拉伸强度和断裂伸长率。2.厚度：PTT-03薄膜测厚仪包装材料的厚度和宽度必须满足一定的要求，可以用PTT-03薄膜测厚仪，在一定的标准压强范围内来测量薄膜或片材的厚度。3.热封性能：HST-01热封试验仪热封性能直接影响食品包装的整体物理性能。选择合适的热封参数(温度、压强、时间)对包装材料进行热封，以达到热封强度，热封效果可以使用ETT-AM电子拉力试验机对封口进行热封强度的测试。4.摩擦系数：PCF-03摩擦系数仪摩擦系数是用来表征软塑包装材料在使用过程中与材料自身或与包装机械等其他物体接触且发生相对运动时所产生阻力大小的物理量，包装材料摩擦系数偏大或偏小均会对生产过程产生不利影响，如摩擦系数偏大，包装材料发涩，则需要较大的拉拽力才能使卷轴转动进行抽卷制袋，这不仅增大了能耗，降低了生产效率，甚至有可能使包装材料发生拉伸变形，影响其阻隔性能及抗冲击、抗穿刺等物理机械性能 而摩擦系数偏小，则易导致材料在使用过程中出现打滑、跑偏、叠料不稳、产生错边等问题，因此控制软塑包装卷膜的摩擦系数在适宜的范围内对提高其使用方便性具有重要意义。5.撕裂度测量撕裂强度的试验实际上主要测量撕裂增生所需的能量，主要的测量方法有裤形法和埃莱门多夫撕裂法，优选恒定半径试样的埃莱门多夫法撕裂度仪。对于消费者而言，材料的耐撕裂性能是关系到包装物是否易开封的一个主要指标。6、食品包装材料的密封性：LT-02密封试验仪及LT-03泄漏与密封强度试验仪密封性能是指包装密封的可靠性，通过该项测试可以确保整个产品包装密封的完整性，防止因产品密封性能不好，而导致泄漏、污染、变质等问题。有正压和负压两种测试方法可选用。食品的质量安全直接影响到国民健康，包装作为食品的重要组成部分，在产品出厂后的质量保护方面扮演重要角色。食品用塑料包装产品应符合《食品用包装容器工具等制品生产许可通则》及《食品用塑料包装容器工具等制品生产许可审查细则》的要求；相关企业应根据产品应用对包装各项性能进行检测和评价，以确保保持连续生产合格产品的能力。

当我们通过不断的实验得到了一个兼顾效率、稳定性、经济性的冻干工艺后，冻干机会很尽责地为我们带来有漂亮外观的冻干产品，不过这也代表着，作为研发人员我们的工作还没有结束——对于得到的冻干产品，我们有必要去对其做进一步的研究，以分析样品在保存中的稳定性。一般而言，需要做的分析主要分为三个类别：残留水分分析、热分析和机械性能分析。在上一篇《Biopharma冻干教学：浅谈冻干产品的热分析》中，我们已经为大家介绍了热分析相关的内容，本文我们将对这三种分析中的另一种进行一个简单的介绍。在本次的文章中给大家带来的是机械性能分析相关的内容。在定义上，样品在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为样品的机械性能（或称为力学性能）。机械性能的高低，决定了它的保存条件和保存寿命。虽然机械性能是评价冻干样品时的一个重要属性，但目前可用的分析技术却寥寥无几。很多团体内部有自己的评估系统，但多少都显得有些主观，且需要大量的操作培训。Biopharma在该问题上做出了创新，并给出了科学且客观的解决方案。接下来我们对此进行说明。1、传统方法不足以深入探究机械强度首先我们可以对冻干失败的样品类型做出一个分类，从1~9分别为：1. 沸腾/熔化2. 塌缩3. 起皮4. 凸起5. 爬壁/起雾6. 完全塌陷7. 边缘塌陷8. 保存时塌陷/后续塌陷9. 未能形成饼状/结构脆弱使用扫描电镜（SEM）对这些样品进行分析，可检查他们的表面、横截面和孔隙率，我们可以根据这些微观参数信息对不同的形态进行一个归类，如层状(Lamellar-like)、纤维状(Fibrous)、树突状(Dendritic)等。但这也仅仅只能让我们可以确定不同的冻干条件对于同一个样品会带来不同的微观形态，却不足以探究不同形态对于机械强度的影响。2、杨氏模量：很难直接应用于冻干样品在传统材料行业，其实早已有通过计算杨氏模量（Young‘s Modulus’）来评价机械性能的方法。但这样的方法却很难直接应用到冻干样品上来，因为冻干样品相较于大多数材料而言更轻也更脆弱。3、Micropress分析设备由Biopharma研发的Micropress分析设备在容器适配，微小力控制，数据采集方便专门针对冻干样品的特性进行了优化，是目前市面上为数不多的冻干机械性能分析设备。通过对样品进行简单的操作，可快速获取样品的杨氏模量和强度信息。得益于Micropress的易用性和便捷性，可以很轻松的对同一批次内的样品进行快速分析，从而评价一整批样品的平均性能。另外，对于冻干辅料对于样品强度的影响，Micropress也可轻松提供数据作为参考。想要了解更多请关注德祥公众号与莱奥德创官方公众号LYO INNOVATION莱奥德创冻干科技，赋能创新Lyo technology enables innovation 关于莱奥德创：上海莱奥德创生物科技有限公司由德祥科技有限公司创办，专注于提供先进的冻干设备应用和制剂开发相关服务。德祥科技有限公司服务冻干行业十余年，在涉及冷冻干燥领域的工艺开发/工艺优化/商业化等各方面拥有丰富的经验，迄今为止已为500+客户提供冻干设备及相关服务。客户产品类型涵盖：蛋白、抗体、ADC、疫苗、核酸、多肽、脂质体、IVD、食品等领域。依托与合作伙伴美国SP Scientific和英国Biopharma Group的紧密合作，掌握先进的冻干理念与技术，使用*的冻干设备和软件致力于促进中国生物医药技术创新升级，助力中国大健康行业的持续发展。Our Mission :莱奥德创冻干工场专注于提供先进的冻干设备应用和制剂开发相关服务，致力于促进中国生物医药技术创新升级，助力中国大健康行业的持续发展。Our Vision :做冻干工艺的创新者，为生物医药开发提供*制剂产品解决方案。

5月13日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家 建造了可由三磷酸腺苷(ATP)驱动和控制的生物纳米电子混合晶体管 。他们称，新型晶体管是首个整合的生物电子系统，其将为义肢等电子修复设备与人体的融合提供重要途径。相关研究发布在近期出版的《纳米快报》(Nano Letters)上。　　三磷酸腺苷可作为细胞内能量传递的“分子通货”，储存和传递化学能，为人体新陈代谢提供所需能量；其在核酸合成中亦具有重要作用。　　该实验室的研究人员亚历山大诺伊表示，离子泵蛋白是新型晶体管装置中最核心的部分。此次开发的晶体管由处于两个电极之间的碳纳米管组成，起半导体的作用。纳米管的末端附有绝缘聚合物涂层，而整个系统则包裹于双层油脂膜之中，与活体细胞膜的原理相似。当科学家将电压加在电极之上时，含有三磷酸腺苷、钾离子和钠离子的溶液便会倾泻而出，覆盖在晶体管装置表面，并引发电极之间电流的流动。使用的三磷酸腺苷越多，产生的电流也越强烈。　　科学家解释说，之所以会产生如此效果，是由于双层油脂膜内的蛋白质在接触三磷酸腺苷时会表现得如同“离子泵”一般。在每个周期中，蛋白质会往一个方向抽送3个钠离子，并向相反方向抽送2个钾离子，致使1个电荷在“离子泵”的作用下越过双层油脂膜抵达纳米管之中。随着离子的不断累积，其将在纳米管中部的周围产生电场，从而提升纳米晶体管的传导性。　　耶路撒冷希伯来大学的伊特玛维尔纳表示，这一生物电子系统通过离子运动将纳米层级的机械能转化为了电能，从而为晶体管的运行提供了支持。在这种情况下，晶体管可被用于制造由生物信号驱动和控制的电子设备。例如，这一进展能使电子仪器不需电池或其他外界电力供给便可永存于体内，而义肢等人体修复器械也有望直接与人体 神经系统 “连线”。诺伊希望，这种技术将来能被用于建设无缝生物电子界面之中，以实现生物体和机器的更好沟通。

据国外媒体报道，美国科学家发现一种用量子力学的神奇作用力使很小的物体漂浮未来的方法。他们表示，可以用这种方法研制微型纳米机械。　　研究人员用彼此排斥的某些分子组合，发现并检测了一种在分子水平中扮演重要角色的力。研究人员们说，这种排斥力可被用于使分子停留在高处，实际上就是让它们漂浮起来，可据此为微型设备研制无摩擦力的部件。美国马萨诸塞州哈佛大学应用物理学家费德里克卡巴索在《自然》杂志上发表了他的研究成果，他在论文中说，他认为这种力的发现使一系列全新小机械的诞生成为可能。　　目前，这个包括美国国立卫生研究院(NIH)研究人员在内的科研小组并没有成功地使一个物体漂浮起来。但卡巴索指出，他现在知道如何做到这一点。这位应用物理学家表示：“这是一个我们确信可操作的实验。”他的科研小组已经为此申请了专利。　　美国国立卫生研究院国立儿童健康及人类发育研究所亚历山大杜安博士说：“通过减少阻碍运动和促成损耗的摩擦力，这项新技术为微小甚至分子水平下改善机械性能提供了一种理论方法。纳米力学这种新兴技术已具有改善医学和其他领域的潜在作用。”　　该发现涉及量子力学和控制自然界最小颗粒的原理。通过改变和组合分子，科学家可以发明用于外科手术、食品和燃料制造以及提高电脑速度的微型机器。这一发现源自卡巴索担任电信设备制造商朗讯科技研究部门贝尔实验室物理研究副主管时从事的工作。朗讯科技公司现在叫阿尔卡特-朗讯公司。　　这位应用物理学家表示：“当时我就开始想怎样才能把这些神奇的量子力学力量用于技术中。”目前，贝尔实验室已开始研究名为“微型机电系统”(MEMS)的新设备，这种新技术用于测量汽车减速的气囊传感器。卡巴索表示：“我们开始考虑使用纳米技术或微观力学。”　　他知道，设备变得越来越小时，它们就会产生众所周知的“卡西米尔力”，这是一种在两个非常微小的金属表面进行非常密切的接触时发挥作用的引力。在微小物体中，这种力会使活动部分粘在一起，这就是所谓的静摩擦力在起作用。一个俄罗斯研究小组预测，这种力被取消时可用于材料的正确组合。　　研究人员在卡巴索实验中把一个涂有黄金的球浸入一种液体中，并在这个球第一次被吸到金属板上时对这个力进行了测量，然后它遭到一块由硅石制成的板子的排斥。卡巴索说：“接下来它就漂了起来。我们现在只能做到这一点。”

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。

焊接也被称作熔接，通常是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。焊接工艺多用于制造业，主要用途就是把小的金属材料连接成大的（按图纸或需要的尺寸），或通过连接（焊接）做出所需要的几何体。诸如造船厂、飞机制造业、汽车制造、桥梁等都离不开焊接。热源能量的分布即热量的传播和分布很大程度上与这些参数相关，然而由于热量的分布是呈现梯度的，从而造成焊缝周围的材料会受到影响，即所谓的“热影响区”（HAZ）。热影响区的形成原理非常简单，在焊缝周围的材料受到了热源的影响，而温度低于材料的熔点，但其温度足以让周围材料的显微组织发生变化。显微组织的变化可导致机械性能的变化，如可能会出现硬度增加和屈服强度降低。同时由于显微组织的发生变化，热影响区更容易出现开裂和腐蚀情况，所以热影响区通常是构件最薄弱的结构点。因此，了解热影响区和减少焊接所产生的不良热效应是至关重要。焊缝和热影响区的典型尺寸通常为数百微米至几毫米。为了研究由于焊接过程引起的局部材料变化，仪器化压痕测试方法是首选，因为它们提供了合适的位移分辨率。例如，安东帕微观组合测试仪（MCT3）可以获取焊缝或热影响区等等不同区域的硬度、弹性模量等力学性能。磨损量和摩擦性能可以很容易地通过摩擦磨损分析仪来测量，该分析仪测量摩擦系数并可用于估计磨损率。微观组合测试仪MCT3本文将展示焊缝及其邻近局部区域的机械性能的表征手段的实际例子，同时也将总结所用表征手段对于焊接工艺好坏的评定和意义。焊缝横截面的硬度分布情况图1： 焊缝及其热影响区的横截面的视图和相对应位置上的硬度变化情况如图1所示，使用Anton-Paar微观组合测试仪MCT3对采用弧焊工艺对球墨铸铁进行焊接后所产生的热影响区进行表征。简单来说，就是在焊缝截面上沿着从母材到焊缝的方向采用MCT3对材料进行压痕测试。压痕试验主要在两个位置上进行：焊缝区域横截面和焊缝顶面。使用的最大载荷为5 N，加载和卸载速率选择为30 N/min，在最大载荷下保载1 sec。具体是沿着从未受影响的母材穿过HAZ到焊芯进行压痕测试，单个压痕的间距为0.25 mm。压痕测试的大致位置和相应硬度分布如图1所示，结果清楚地表明了焊缝附近硬度的变化情况。靠近焊缝–在HAZ中–硬度在过渡区降低之前显著增加，在远离焊缝的未受影响母材中稳定在~3 GPa。在焊缝的上表面上发现了类似的结果（过渡区和热影响区的硬度增加），这证实了在横截面上获得的结果。该应用案例展示的是仪器化压痕测试方法对于测量焊接工艺产生的热影响区HAZ的材料性能变化的意义所在，用图1中所示的方法可以直观的获取相应位置的力学性能变化情况。从而，有助于科研人员及焊接工作者去估算HAZ的区域尺寸以及所检测出的焊缝及其周围局部区域的力学性能是否达标，更为如何优化焊接工艺参数提供一份助力。堆焊工艺下焊缝的摩擦学性能研究堆焊是将硬质金属焊接在母材上的一种工艺，旨在提高母材的耐磨性，是一个很广泛的焊接应用。它用于磨机锤、挤压螺钉、高性能轴承和土方设备。它也可用于压水反应堆的阀座和泵。与其他部件摩擦接触的此类堆焊焊缝的磨损和摩擦学性能对于实际应用至关重要。以下示例显示了对球墨铸铁进行的摩擦学试验，其中铸铁的堆焊层采用等离子转移电弧工艺焊接。图2： 热影响区和母材的摩擦系数变化情况由于焊接工艺也属于快速凝固的一种冷却方式，从而得到了3mm厚度的热影响区且发现该HAZ的微观结构中存在渗碳体结构，而且硬度明显高于铸铁。总共进行了两次摩擦试验：一次在母材上，另一次在焊接材料的热影响区内。在线性往复模式下均进行共5000次循环的摩擦学表征试验，而且在最大固定载荷为1 N情况下的最大线速度为1.6 cm/s，选取的摩擦副为直径为6 mm的100Cr6钢球。摩擦试验结果如图2所示：焊接层的热影响区（HAZ）的摩擦系数（~0.8）高于母材（~0.5）。图3： 采用表面轮廓仪测量并记录母材和热影响区的磨损轨迹轮廓图3展示的是运用表面轮廓仪采集并记录母材和热影响区在摩擦学试验后磨损轨迹的轮廓。通过比较图3的结果表明，热影响区的磨损远高于母材；母材的耐磨性高于热硬化区的耐磨性。图2和图3的表明，焊接工艺对焊接层热硬化区的摩擦系数和耐磨性产生了负面影响，尽管同一层的硬度有所增加。该问题的解决方案可以是改变焊接参数以提高热硬化区的耐磨性，或者减小其尺寸以最小化其对零件耐磨性的负面影响。总的来说，Anton-Paar自研自产的压痕仪和摩擦学表征仪器均能为焊接工艺的研究和生产提供非常大的助力，其新一代检测手段的开发对于焊接行业是非常有意义的。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

2015年4月22日，中国科学仪器行业的&ldquo 达沃斯论坛&rdquo &mdash &mdash 2015 (第九届)中国科学仪器发展年会(ACCSI 2015)在北京京仪大酒店召开。&ldquo 2014年度科学仪器优秀新产品&rdquo 评选是历年中国科学仪器发展年会的重要活动之一。旨在将2014年在中国仪器市场上推出的、创新性突出的国内外仪器产品全面、公正、客观的展现给广大的国内用户。本次新品评选中，有253家国内外仪器厂商共587台仪器进行初评，依据仪器的创新点、市场前景、用户评价等评审，最终由166台仪器新品入围，入围几率约28.3%。入围名单进行10天公示后，邀请了超过60余位业内资深专家按照严格的评审程序进行网上评议，对入围的新品逐一进行打分、推荐并提交评审意见，最终评选出26台仪器新品获奖，获奖率约4.4%。 布鲁克公司的UMT-TriboLab机械性能与摩擦测试仪脱颖而出，获得了本次科学仪器优秀新品奖。布鲁克纳米表面仪器部TMT产品亚太区产品经理李念青先生出席了本次年会并代表纳米表面仪器部领取了优秀新产品奖。亚太区TMT产品经理李念青先生上台领奖公司网址：www.bruker.com/cn邮箱地址：sales.asia@bruker-nano.com联系电话：400 890-5666 【获奖产品介绍】UMT-TriboLab机械性能与摩擦测试仪§ 首次实现免工具更换功能模块及功能模块自动识别： 遵从模块化和通用性的效率原则，TriboLab可根据需要添加附件到标准驱动上，提供最大的灵活性。TriboLab通过更换模块即可实现几乎所有摩擦学测试，包括旋转、线性、往复及环块等运动方式，及温度、湿度、气氛和液体腔等环境控制。TriboLab通过专利的内置识别芯片，实现免工具驱动更换，自动匹配，TriboID组件自动识别的功能，极大提高使用效率和减小配置文件错误的可能。§ 新设计的高效TriboScrip可视化试验设计软件： TriboScript软件简化了测试脚本编写、数据分析和报告输出，提升了效率。通过与测试硬件上TriboID芯片的互动，TriboScript&ldquo 了解&rdquo 配置，优化菜单，在菜单上只显示活动的功能。与其它测试工具需要用户费力地编写脚本不同，TriboScript采用了一个简单的、可视化的用户界面。简单地将图标拖放到工作区，再将几个图标嵌套在一起，您就可得到一个完整的测试脚本。用户几乎不可能犯致命的错误，因为只有相互兼容的图标才可能连接在一起。另外，系统会提示任何所需的变量，例如速度或力。通过TriboScrip软件，可以使TriboLab成为最简单易用、最有效的实验机。§ 最低噪音水平的力学传感器及各种先进传感器提供了试验最全面的数据： &ldquo 黄金&rdquo 系列传感器具有业界领先的噪音水平，传感器的测量范围从1毫牛到2千牛，给客户提供高度准确、高度可重复的测试数据。仪器还预留了六个传感器端口集成到测试程序，可以实时监测并记录包括摩擦噪声、摩擦配副间电阻、摩擦配副的电容等信号。这些额外变量的测量，结合横向力的变化，可以帮助研究者更深地了解研究区域的动态变化。 请点击进入了解更多产品信息！

中国科学技术大学俞书宏院士团队研制出了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》。 复合纳米纸的的制备与结构示意图 中国科大供图随着人类对南极洲、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，已经成为今后深入探索的主要障碍。在这些极端环境下，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)也逐渐成为研究热点。受天然珍珠母“砖-泥”结构的启发，在此次工作中，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，该项研究报道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。

纳米压痕仪您可以使用安东帕的多功能压痕仪精确得到薄膜、涂层或基体的机械特性，例如硬度和弹性模量。仪器可以测试几乎所有材料，无论是软的、硬的、易碎的还是可延展的材料。也可以在纳米尺度上对材料的蠕变、疲劳和应力 - 应变进行研究。载荷范围大：从纳米到宏观尺度安东帕的纳米压痕仪的载荷范围大，因此几乎提供市面上最多的功能且适用性最强的解决方案。这些专用的压痕测试仪涵盖纳米、微米和宏观尺度，可用于研究无数种材料，包括金属、陶瓷、半导体和聚合物等。纳米压痕测量纳米压痕测量让您能获得材料的机械性能，如硬度、弹性模量或蠕变。在压痕测试过程中，会持续记录载荷和位移，并在仪器的实时提供载荷和位移曲线。直接得到硬度和弹性模量与传统的微米硬度测试仪相反，安东帕压痕仪不仅能够得到样品的硬度，也能够基于高精度的仪器化压入测试 (IIT) 技术得到样品的弹性模量。独特的表面参比技术真正使安东帕压痕仪远远优于其他同类仪器的设计特性是其独特的表面参比系统。我们的仪器设计结合了涵盖整个压痕仪的顶表面参比技术，对大量的压痕测试提供一致的参比。高框架刚度得益于安东帕独特的表面参比技术，纳米压痕仪的将框架距离减至最小，提供极高的框架刚度，从而直接结果就是非常高的测量精度。原子力显微镜：Tosca 系列安东帕Tosca 系列以独特的方式将先进技术与高时效操作相结合，使这款 AFM 成为非常适合科学家和工业用户等群体的纳米技术分析工具。有两种不同的型号可供选择：Tosca 400 或 Tosca 200，前者适合大样品，属于高端 AFM，后者适合中型样品以及预算有限的用户。两者提供的性能、灵活性和质量水平相同。采用模块化理念，为未来的发展做好准备现在你获得的这款仪器已经可以满足未来的需求。其设计为为不远的将来能够扩展多种功能和可能性。可以在当前系统中添加新功能和模式。设计稳固，适用于工业应用安东帕 AFM 的设计专注于工业应用。仪器的机械和电子元件已经通过耐久性测试进行了全面检查。所有关键部件都必须通过这些测试，以确保能够在运行现场多年无故障运行。 紧凑型仪器，体积小巧仪器的两大部分——主机和控制器——在实验室空间和功能方面都做了优化。安东帕的 AFM 集先进的自动化与高精度于一体，同时只需要很少的空间。例如，压电陶瓷 驱动器仍留有充足空间用于安装其他模式或模块的电子扩展卡。 切尽在掌控安东帕 AFM 简化了与仪器的交互，操作非常简单。您只需将样品放在样品台上，安装悬臂梁，然后关闭仓门即可。其余的活动（比如样品定位、接触过程等等）均由软件来执行和控制。 数秒中内即可更换悬臂梁压电陶瓷驱动器 设计精巧，您可以使用我们的悬臂梁更换工具，非常轻松、快速地更换悬臂梁。只需将压电陶瓷驱动器放入工具中，然后向内或向外滑动悬臂梁。无需用镊子将悬臂梁放入压电陶瓷驱动器中，并且能保证悬臂处于最佳放置。

【科学背景】随着纳米科技的迅猛发展，二维纳米材料作为一类重要的新兴材料，因其独特的电子、光学和机械性能，引起了广泛的关注。其中，钛碳化物（Ti3C2Tx）MXene纳米片由于其优异的机械性能和电导率，显示出在航空航天和电子器件等领域的巨大应用潜力。然而，将MXene纳米片从单层的优异性能扩展到宏观尺度的应用中却面临着诸多挑战。目前报道的组装方法如真空过滤、刮刀涂布和空间限制蒸发等，虽然在一定程度上可以制备MXene薄膜，但仍然存在诸如取向度不高、孔隙率较大以及界面相互作用弱等问题。例如，通过真空过滤制备的MXene薄膜取向度仅为0.64，其机械性能显著低于单层MXene的理论值。有鉴于此，北京航空航天大学的程群峰教授团队在“Science”期刊上发表了题为“Ultrastrong MXene film induced by sequential bridging with liquid metal”的研究论文。一种新的制备策略——利用液态金属（LM）和细菌纤维素（BC）依次桥接MXene纳米片，被提出并成功实施。这种方法不仅通过LM纳米粒子有效减少了MXene薄膜的孔隙，还通过BC提供的氢键和LM提供的配位键显著增强了MXene纳米片之间的界面相互作用。研究结果表明，这种LBM薄膜不仅具有极高的拉伸强度，还表现出优异的电磁屏蔽效率，为MXene纳米片在宏观尺度应用中的进一步开发提供了新的思路和方法。【科学图文】 图1：LBM薄膜的制备原理及表征。图2. LBM薄膜的界面相互作用表征。图3. LBM薄膜的力学性能和断裂机理。图4. 电磁干扰屏蔽效能的表现。【科学结论】本文克服钛碳化物（Ti3C2Tx）MXene纳米片组装过程中的关键挑战，提出了一种创新的策略，即利用液态金属（LM）和细菌纤维素（BC）依次桥接MXene纳米片，成功制备了超强的宏观LBM薄膜。通过LM纳米粒子的引入，有效减少了薄膜的空隙，同时利用BC提供的氢键和LM提供的配位键显著增强了MXene纳米片之间的界面相互作用。这些改进不仅显著提高了MXene纳米片在薄膜中的应力传递效率，还赋予了LBM薄膜优异的电磁屏蔽性能。这一研究不仅为MXene纳米片及其他二维纳米材料在高性能材料领域的应用提供了新的设计思路和解决方案，还展示了多层次、多材料协同作用的重要性和潜力。未来的研究可以进一步探索和优化这种组装策略，以扩展其在能源存储、传感器技术和柔性电子设备等领域的应用，从而推动纳米材料设计和制备技术的发展，实现更广泛的实际应用和产业化转化。文献信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado4257

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% "//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 176, 240) text-align: center text-indent: 0em " Hysitron PI 89 SEM PicoIndenter：提供卓越的范围和灵活性/span/pp 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™ ，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。/pp 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。/pp 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。/pp 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。”/pp 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 " /span/pp style="text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong关于Hysitron PI 89 SEM PicoIndenter/strong/span/pp 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。/pp style="text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "关于Hysitron/span/strong/pp 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。/pp 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。/ppbr//p

垂直沟道纳米器件因其对栅长限制小、布线灵活及便于3D一体集成等优势，在1纳米逻辑器件/10纳米 DRAM存储器及以下技术代的集成电路先进制造技术方面具有巨大应用潜力。要实现垂直沟道纳米晶体管的大规模制造，须对其沟道尺寸和栅极长度进行精准控制。对于高性能垂直单晶沟道纳米晶体管，现阶段控制沟道尺寸的最好方法是采用先进光刻和刻蚀技术，但该技术控制精度有限，导致器件性能波动过大，不能满足集成电路大规模先进制造的要求。中国科学院微电子研究所研究员朱慧珑团队在实现对栅极长度和位置精准控制的基础上，提出并研发出了一种C型单晶纳米片沟道的新型垂直器件（VCNFET）以及与CMOS技术相兼容的“双面处理新工艺”，其突出优势是沟道厚度及栅长/位置均由外延层薄膜厚度定义并可实现纳米级控制，为大规模制造高性能器件奠定了基础，研制出的硅基器件亚阈值摆幅（SS）以及漏致势垒降低（DIBL）分别为61mV/dec和8mV/V，电流开关比达6.28x109，电学性能优异。相关研究成果于近日以Vertical C-Shaped-Channel Nanosheet FETs Featured with Precise Control of both Channel-Thickness and Gate-Length为题发表在IEEE Electron Device Letters上。论文链接 图1 (a) 垂直纳米片器件的TEM截面图 (b) 器件沟道中心位置的纳米束衍射花样 (c) 外延硅沟道的TEM俯视图 (d)-(f) 器件截面的EDS能谱图图2 垂直纳米片器件的转移输出特性曲

光子晶体又称光子禁带材料。从结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体，其物理思想可类比半导体晶体。通过设计，这类晶体中光场的分布和传播可以被调控，从而达到控制光子运动的目的，并使得某一频率范围的光子不能在其中传播，形成光子带隙。 光子晶体中介质折射率的周期性结构不仅能在光子色散能带中诱发形成完整的光子带隙，而且在特定条件下还可以产生一维（1D）手性边界态或具有Dirac（或Weyl）准粒子行为的奇异光子色散能带。原则上，光子晶体的概念也适用于控制“纳米光”的传播。该“纳米光”指的是限域在导电介质表面的光子和电子的一种耦合电磁振荡行为，即表面等离子体激元（SPPs）。该SPP的波长，λp，相比入射光λ0来说多可减少三个数量。如果要想构筑纳米光子晶体，我们需要在λp尺度上实现周期性介电结构，传统方法中采用top-down技术来构建纳米光子晶体，该方法在加工和制造方面具有较大的限制和挑战。 2018年12月，美国哥伦比亚大学D.N. Basov教授在Science上发表了题为Photonic crystals for nano-light in moiré graphene superlattices的全文文章。研究者利用存在于转角双层石墨烯结构（twisted bilayer grapheme, TBG）中的莫尔（moiré）超晶格结构，成功构筑了纳米光子晶体，并利用德国neaspec公司的neaSNOM纳米高分辨红外近场成像显微镜研究了其近场光导和SPP特性，证明了其作为纳米光子晶体对SPP传播的调控。 正常机械解理的双层石墨烯是AB堆叠方式，但是，当把其中的一层相对于另一层旋转一个角度，就会形成AB和BA堆叠方式相间排列的莫尔超晶格结构，AB畴区和BA畴区之间是AA堆叠方式的畴壁，如图例1A所示。如果通过门电压对该双层石墨烯施加一个垂直电场，会在AB畴区和BA畴区打开一个带隙，从AB畴区到BA畴区堆叠次序的反转连同能带结构的反转则会在畴壁上形成拓扑保护的一维边界态，如图例1C。一维边界态的存在会使得畴壁上光学跃迁更加容易，表现为畴壁上增强的光导能力。研究者通过德国neaspec公司的neaSNOM高分辨率散射式近场红外光学显微镜对样品进行近场纳米光学成像，在近场光学振幅成像中观察到了转角双层石墨烯上六重简并的周期性亮线图案，成功可视化了这种光导增强的孤子超晶格网络。从近场光学振幅成像上可以看到孤子超晶格周期长度大约为260nm，据此，研究者推断对应的转角大约为0.06°。 图例1：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）对转角双层石墨烯（TGB）进行近场纳米光学成像研究的结果。A:实验示意图（AB,BA,和AA表示石墨烯不同堆叠类型）；B：近场纳米光学振幅成像及TEM图；C:畴壁上电子能带结构。 不仅孤子超晶格的周期性和等离激元的波长相匹配，而且之前的研究表明，双层石墨烯中的孤子对SPP具有散射行为，转角双层石墨烯中规律的孤子结构所形成的周期性散射源恰好满足了作为纳米光子晶体的条件。接下来研究孤子超晶格对SPP的光子晶体效应，实验中研究者利用neaSNOM近场光学显微镜的针作为SPP发射源，并通过改变门电压和入射光波长改变SPP的波长，在该器件上同时得到了两组近场光学振幅图和相位图(如图例2B和2C)。从图中可以看到，λp=135 nm和λp=282 nm的情况下，近场光学振幅图和相位图表现出截然不同的周期性明暗图案，这种周期性明暗分布正是SPP在孤子超晶格传播过程中干涉效应的显现，近场光学振幅图、相位图和理论计算结果显示出的吻合性。对近场光学成像的傅里叶变换使得研究者可以进入动量空间研究其光子能带结构，结合模拟计算，对光子能带结构的研究表明，虽然孤子对SPP的散射较弱，还不足以形成纳米光学带隙，但是转角双层石墨烯中SPP的传播毫无疑问符合纳米光子能带色散行为。 图例2：散射式近场光学显微镜（neaSNOM）研究石墨烯超晶格中等离激元（SPP）传播近场光学成像结果。A,C: 通过改变门电压和入射光波长，λp分别为135nm和282nm下近场光学成像结果（同时获得近场光学振幅成像和相位成像）；B,D: 模拟计算结果。 在该项工作中，研究者利用转角双层石墨烯设计实现了石墨烯SPP纳米光子晶体，并利用德国neaspec散射式近场光学显微镜从几个途径进行了研究。先，畴壁区域增强的光导响应来源于孤子的一维拓扑边界态，neaSNOM近场光学显微镜以高的分辨率可视化了孤子超晶格网络。其次，双层石墨烯纳米光子晶体的主要参数（周期性、能带结构）可以通过改变转角角度和静电场等实现连续调控，这可以突破标准top-down或光刻等技术来构筑纳米光子晶体的限制和挑战。在电中性点附近，孤子被预言具有拓扑保护的一维等离激元模式，此时，双层石墨烯纳米光子晶体作为一维等离激元的二维网络载体，可能会展现出很有意思的光学现象。 特别值得指出的两点是：1.即使研究者通过0.06°的超小转角制造了高达260nm的孤子超晶格周期长度，如果没有neaSNOM近场光学显微镜高的空间分辨率（取决于针曲率半径，高可达10nm），清晰地看到孤子超晶格网络依然是非常困难的。2.neaSNOM近场光学显微镜具有的伪外差相位解调模块，可以同时实现高信噪比下的近场光学信号振幅成像和相位成像。该项工作中实验结果和模拟计算结果的吻合很好地证明了这一点。作为二维材料纳米光学领域为专业的研究工具，neaspec近场光学显微镜已经助力国际和国内多个研究机构在为的杂志发表了诸多研究成果。不仅是在纳米光学成像领域，neaspec开放兼容的设计使得它在纳米傅里叶红外光谱（nano-FTIR）、太赫兹（THz）、拉曼、荧光、超快、光诱导等多个领域均有广泛应用。

近日，西安交通大学材料学院单智伟教授团队与材料创新设计中心团队合作，研究发现数十、甚至百纳米级别的金刚石颗粒可以在远低于钢铁熔点的温度下，以颗粒而非单个原子的形式，自驱动地进入钢铁晶体内部并且持续向内“行走”，最大行程可达数毫米且主体部分始终保持金刚石晶体结构。关于这一发现及其背后的物理机制的文章，以《纳米金刚石颗粒在铁晶体内部中的运动》（“Inward motion of diamond nanoparticles inside an iron crystal”）为题发表在《自然通讯》杂志上。西安交通大学为该工作的第一作者单位和唯一通讯单位，西安交通大学王悦存副教授、王旭东博士、丁俊教授为共同第一作者；西安交通大学单智伟教授和马恩教授为本文通讯作者；为该研究作出重要贡献的还有美国麻省理工学院李巨教授、西安交通大学张伟教授、沈阳理工大学段占强教授、贾春德教授和西安交通大学的梁倍铭硕士、黄龙超博士，范传伟工程师及博士研究生徐伟、刘章、郑芮，硕士研究生左玲玲等。该研究得到了国家自然科学基金委、西安交大青年拔尖人才计划、西安交通大学王宽诚青年学者等项目的支持。钢铁渗碳的历史可以追溯到两千年多年前，其主要过程是：外界碳源（固/液/气）在高温下分解为活性碳原子并逐渐渗入进钢铁，从而使低碳钢工件拥有高碳表面，再经淬火、回火处理，获得高硬度、高耐磨的表面。传统认知中，渗碳所用的碳源必须要先分解成活性碳原子，然后才能在浓度梯度驱动下，以单个原子的形式扩散进入铁晶格并间隙固溶其中，过饱和后以碳化物或石墨的形式析出。然而，进入的碳无法以最理想的强化相——金刚石出现。由此引发了一个科学上的创新思考：金刚石小颗粒有没有可能整体进入钢铁晶体中，并且保留金刚石结构。为验证这一大胆设想，研究团队以金刚石纳米颗粒和高纯铁及低碳钢为对象（图1a, b），利用原位透射电子显微镜对加热过程中金刚石纳米颗粒的运动过程进行实时观察：当表面附着有金刚石颗粒的钢铁被加热到一定温度后，其表面氧化膜首先发生分解，暴露出新鲜的铁原子。然后这些铁原子迅速向上扩散覆盖金刚石颗粒的表面，金刚石颗粒在毛细应力驱动下被快速“吞没”进钢铁基底中。冷却至室温后观察发现：金刚石颗粒不仅能够大量进入到钢铁内部（图1c），并且沉入深度可达到纳米金刚石颗粒自身尺寸的数千倍以上（毫米级）。图1d示意了整个进入过程。结合第一性原理计算、蒙特卡洛模拟及多维度表征，进一步揭示了纳米金刚石颗粒在钢铁晶体内部运动的微观机制：在铁的催化作用下，金刚石颗粒表面发生石墨化并部分溶解，在钢铁基底中及纳米金刚石颗粒周围分别形成长程和局部的碳浓度暨化学势梯度。在与此伴生的铁化学势梯度驱动下，金刚石周围的铁沿着金刚石和铁基底的界面不断上涌并形成一个向下局部应力，“推动”着金刚石向下前进。铁原子在金刚石颗粒表面的石墨层内的界面扩散，恰好为其远程迁移提供了快速通道（铁原子沿此通道向上迁移的速率得以高于铁晶格中碳原子向下运动的速率）。图1 （a）研究中所用的纳米金刚石粉的透射电镜表征；（b）纳米金刚石颗粒进入纯铁基底中的原位扫描观察；（c）纳米金刚石颗粒在铁内部的透射表征；（d）纳米金刚石自驱动进入钢铁基底的全过程及原理示意。由于纳米金刚石具有超高强度、热导率、化学稳定性与低热膨胀系数、低摩擦系数、超高等特点，是一种理想的金属强化粒子。基于上述发现，将纳米金刚石渗入进钢铁材料中，形成钢铁和金刚石的梯度复合材料，有可能大幅改善钢铁的表面性能，如硬度、导热性和耐磨性等。中国是最大的人造金刚石制造国，生产了世界上90%以上的人造金刚石，其中作为副产品的纳米金刚石粉的价格仅为~2000元/公斤。初步估算显示1公斤纳米金刚石粉能处理10吨的钢材（形成mm级的硬化层）。中国的钢铁年产量超过10亿吨，占世界总产量的一半以上，同时，中国也是钢铁的最大使用国，应用需求非常旺盛。该研究为钢铁材料的表面强化提供了新的思路和方法。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48692-5#citeas

【科学背景】钛碳化物（Ti3C2Tx）MXene纳米片由于其优异的机械性能和电导率，在航空航天和电子器件等领域显示出了广泛的应用前景，成为当前研究的热点。然而，将MXene纳米片有效地组装成宏观薄膜以应用于实际中却面临诸多挑战。现有的组装方法如真空过滤、刮刀涂布和空间限制蒸发法，尽管取得了一定的进展，但MXene薄膜的取向度和孔隙率仍然难以令人满意，导致其力学性能未能完全发挥。针对这些问题，北京航空航天大学的程群峰教授团提出了利用液态金属（LM）和细菌纤维素（BC）依次桥接MXene纳米片的新方法。通过此方法，LM纳米粒子有效地减少了薄膜中的空隙，而BC提供的氢键和LM的配位键显著增强了MXene纳米片之间的界面相互作用。结果表明，所制备的LBM薄膜不仅具有超强的拉伸强度，还具有优异的电磁屏蔽性能。【科学图文】 图1：LBM薄膜的制备原理及表征。图2. LBM薄膜的界面相互作用表征。图3. LBM薄膜的力学性能和断裂机理。图4. 电磁干扰屏蔽效能的表现。【科学结论】本研究通过利用液态金属（LM）和细菌纤维素（BC）依次桥接钛碳化物（Ti3C2Tx）MXene纳米片，成功制备了超强的宏观LBM薄膜，为解决MXene纳米片组装中的关键问题提供了新的思路和方法。传统方法中，MXene薄膜常面临取向度不足、空隙多等挑战，限制了其在实际应用中的性能表现。LM纳米粒子的引入显著减少了薄膜的空隙率，而BC提供的氢键和LM提供的配位键则加强了MXene纳米片之间的界面相互作用，进一步提高了薄膜的应力传递效率。此外，新方法不仅改善了MXene薄膜的结构完整性，还赋予了LBM薄膜优异的电磁屏蔽性能，拓展了其在电子器件和航空航天等领域的潜在应用。这一研究不仅为MXene纳米片的可控组装提供了新的科学方法，也为其他二维纳米片材料的高效利用提供了借鉴。未来的研究可以进一步探索LM和BC在其他二维材料组装中的应用潜力，推动这些材料在能源存储、传感器和可穿戴设备等领域的广泛应用。文献信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado4257

据近日发表在《今日材料化学》杂志上的研究，由美国宾夕法尼亚州立大学和寺崎生物医学创新研究所科学家组成的合作团队已设计出了一种应对癌症药物副作用的方法。他们开发以植物为基础的“毛状纳米晶体”，可去除血液中多余的化疗药物。这一方案或对癌症治疗方案产生重大影响。　　毛状纤维素纳米晶是一种从植物细胞壁的主要成分发展而来的纳米颗粒，经过改造，其两端都有大量的聚合物链“毛发”。这些毛发大大提高了纳米晶体的潜在药物捕获能力，显著超过了传统的纳米粒子和其他材料。　　为了生产能够捕获化疗药物的毛状纤维素纳米晶体，研究人员对针叶木浆中的纤维素纤维进行了化学处理，并在毛发上赋予负电荷，使它们在血液中发现的带电分子面前保持稳定。而传统纳米粒子暴露在血液中时，其电荷可能会变得惰性或减少，从而限制了它可以结合到的正电荷药物分子的数量。　　科学家们已尝试了许多方法从血液中去除不必要的化疗药物，特别是广泛使用的药物阿霉素（DOX），但效果有待提升。研究人员此次在人血清中测试了纳米晶体的结合功效后发现，每克毛状纤维素纳米晶体可从血清中有效去除超过6000毫克的DOX。与现有的其他方法相比，这意味着DOX捕获量增加了两到三个数量级。　　此外，DOX的捕获是在加入纳米晶体后立即发生的，并且纳米晶体对全血中的红细胞和人脐细胞的生长没有毒性或有害影响。除了从体内去除多余的化疗药物外，毛状纤维素纳米晶体还可从体内去除其他物质，如毒素和成瘾药物。实验还证明了纳米晶体在其他分离应用中的有效性，例如从电子废物中回收有价值的元素。

据外媒报道，发光二极管(LED)是照明行业的无名英雄。它们运行效率高，散发的热量少，持续时间长。现在，科学家们正在研究一种新材料以使LED在消费电子、医药和安全领域的应用变得更有效且寿命更长。来自美国能源部(DOE)阿贡国家实验室、布鲁克海文国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室和SLAC国家加速器实验室的研究人员报告称，他们已经为此类LED制备了稳定的钙钛矿纳米晶体。来自中国台湾地区的研究院也在这项研究中做出了贡献。钙钛矿是一类具有特殊晶体结构的材料，具有吸光和发光的特性，在一系列节能应用中非常有用，包括太阳能电池和各种探测器。虽然钙钛矿纳米晶体是一种新型LED材料的主要候选材料，但在测试中证明其不稳定。研究小组将纳米晶体稳定在多孔结构中，这种多孔结构被称为金属有机框架，简称MOF。基于地球上丰富的材料并在室温下制造，这些LED有朝一日可能会使成本更低的电视和消费电子产品以及更好的伽马射线成像设备，甚至是用于医学、安全扫描和科学研究的自供电X射线探测器。“我们通过将钙钛矿材料封装在MOF结构中来解决其稳定性问题，”DOE用户设施办公室Argonne的奈米材料中心(CNM)的科学家Xuedan Ma说道，“我们的研究表明，这种方法使我们能大幅提高发光纳米晶体的亮度和稳定性。”美国洛斯阿拉莫斯大学前J. R. Oppenheimer博士后Hsinhan Tsai补充称：“在MOF中结合钙钛矿纳米晶体的有趣概念已经以粉末形式被证明，但这是我们首次成功地将其集成为LED的发射层。”之前试图制造纳米晶体LED的尝试被纳米晶体降解回不需要的体积相所阻碍，这使其失去了纳米晶体的优势并削弱了它们作为实用LED的潜力。大块物质由数十亿个原子组成。像钙钛矿这样的材料在纳米阶段是由几个到几千个原子组成的，因此表现不同。在他们的新方法中，研究小组通过在MOF的矩阵中制造纳米晶体来稳定纳米晶体，就像网球被铁丝网夹住一样。他们使用框架中的铅节点作为金属前体，卤化物盐作为有机材料。卤化物盐的溶液中含有甲基溴化铵，它跟框架中的铅反应并在基体中的铅核周围组装纳米晶体。由于基质会使纳米晶体保持分离，所以它们不会相互作用和降解。这种方法是基于一种解决方案涂层的方法，比目前广泛使用的用于制造无机LED的真空处理要便宜得多。MOF稳定的LED可以制造出明亮的红色、蓝色和绿色光以及每种光的不同色调。洛斯阿拉莫斯国家实验室综合纳米技术中心的科学家Wanyi Nie说道：“在这项工作中，我们首次证明了在MOF中稳定的钙钛矿纳米晶体将创造出各种颜色的明亮、稳定的LED。我们可以创造不同的颜色、提高颜色纯度并提高光致发光量子产量，这是一种衡量材料发光能力的指标。”该研究小组使用先进光子源(APS)--DOE位于阿贡的科学用户设施办公室--进行时间分辨X射线吸收光谱分析，这项技术使他们能发现钙钛矿材料随时间的变化。研究人员能跟踪电荷在材料中移动的过程并了解光发射时发生的重要信息。“我们只能通过APS强大的单个X射线脉冲和独特的时间结构来实现这一点，”阿贡X射线科学部的小组负责人Xiaoyi Zhang说道，“我们可以追踪带电粒子在微小钙钛矿晶体中的位置。”在耐久性测试中，该材料在紫外线辐射、热和电场下表现良好且不会降解并失去其光探测和发光效率，这是电视和辐射探测器等实际应用的关键条件。

垂直沟道纳米器件因其对栅长限制小、布线灵活及便于3D一体集成等天然优势，在1纳米逻辑器件/10纳米 DRAM存储器及以下技术代的集成电路先进制造技术方面具有巨大应用潜力。 要实现垂直沟道纳米晶体管的大规模制造，须对其沟道尺寸和栅极长度进行精准控制。对于高性能垂直单晶沟道纳米晶体管，现阶段控制沟道尺寸最好方法是采用先进光刻和刻蚀技术，但该技术控制精度有限，导致器件性能波动过大，不能满足集成电路大规模先进制造的要求。 微电子所集成电路先导工艺研发中心朱慧珑研究员团队，在实现对栅极长度和位置精准控制的基础上，提出并研发出了一种C型单晶纳米片沟道的新型垂直器件（VCNFET）以及与CMOS技术相兼容的“双面处理新工艺”，其突出优势是沟道厚度及栅长/位置均由外延层薄膜厚度定义并可实现纳米级控制，为大规模制造高性能器件奠定了坚实基础，研制出的硅基器件亚阈值摆幅（SS）以及漏致势垒降低（DIBL）分别为61mV/dec和8mV/V，电流开关比高达6.28x109，电学性能优异。 近日，该研究成果以“Vertical C-Shaped-Channel Nanosheet FETs Featured with Precise Control of both Channel-Thickness and Gate-Length”为题发表在电子器件领域著名期刊IEEE Electron Device Letters(DOI: 10.1109/LED.2022.3187006）上，先导中心博士生肖忠睿为该文第一作者，朱慧珑研究员为通讯作者。 该研究得到科技部、中科院和北京超弦存储器研究院的项目资助。论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9810318 图1 (a) 垂直纳米片器件的TEM截面图 (b) 器件沟道中心位置的纳米束衍射花样 (c) 外延硅沟道的TEM俯视图 (d)-(f) 器件截面的EDS能谱图图2 垂直纳米片器件的转移输出特性曲线【近期会议推荐】仪器信息网将于2022年8月30-31日举办第五届纳米材料表征与检测技术网络会议，开设“能源与环境纳米材料”、“生物医用纳米材料”“纳米材料表征技术与设备研发（上）”、“纳米材料表征技术与设备研发（下）”4个专场，邀请20余位国内知名科研院所、高等院校、仪器企业的专家学者做精彩报告，内容涉及冷冻电镜、透射电镜、扫描电镜、扫描隧道能谱、X射线光电子能谱仪、纳米粒度及Zeta电位仪、超分辨荧光成像、表面等离子体耦合发射、荧光单分子单粒子光谱磁纳米粒子成像、拉曼光谱、X射线三维成像等多种表征与分析技术。报名听会1、扫描下方二维码进入会议官网，点击“立即报名”：2、复制下方链接在浏览器中打开，进入会议官网后点击“立即报名”https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/nano2022/

不同尺寸和形状的半导体纳米晶体可以控制材料的光学和电学性质。液池透射电子显微镜LCTEM是一种新兴的方法，用于观察纳米尺度的化学变化，并为具有预期结构特征的纳米结构的精确合成提供信息。科学家们正在研究半导体纳米晶体的反应，方法是研究过程中通过液体辐解产生的高反应环境。在最近发表的一份新论文中，科学家们利用了辐射分解过程，取代了典型半导体纳米材料的单粒子蚀刻轨迹。工作期间使用的硒化铅纳米管代表了各向同性结构，以通过逐层机制保持用于蚀刻的立方形状。各向异性箭头形硒化镉纳米棒保持了带有镉或硒原子的极性刻面，透射式液体细胞电子显微镜的轨迹揭示了液体环境中特定表面的反应性如何控制半导体的纳米级形状转变。半导体纳米晶体包含广泛可调的光学和电学特性，这些特性取决于其尺寸和形状，适用于多种应用。材料科学家已经描述了特定块体晶体小面对生长和蚀刻反应的反应性，开发出任意的图案纳米晶体的多面性及其反应机制使其成为直接研究的热点，胶体纳米晶体的热力学可以影响限定它们的有机或者无机界面。液体细胞透射电子显微镜提供了所需的时空分辨率，以观察纳米级动力学，如自组装过程。因此，科学家们在两个透射电子显微镜网格的超薄碳层之间夹了一个含有纳米晶体的水性袋，并使用三（羟甲基）氨基甲烷盐酸盐，这是一种有机分子来调节敏感半导体纳米晶体的蚀刻。LCTEM和纳米晶体的现有研究仅限于贵金属，因为它们在辐射分解过程中无法调节化学环境，导致活性材料降解。这项新的研究表明，有可能为LCTEM设计新的环境，以观察反应性纳米晶体的单粒子蚀刻轨迹。在实验过程中，三氨基甲烷盐酸盐添加剂调节了蚀刻过程的电化学电位，团队使用动力学建模来估计液体电池中胺自由基物种的浓度和电化学电位。为了证明这一概念，美国科学家们获得了真空中硒化铅纳米立方体的代表性透射电子显微镜图像，并在硒化铅奈米晶体的逐层蚀刻过程中收集了一系列图像。LCTEM成像结果显示，作为蚀刻反应的产物，在硒化铅纳米晶体周围形成了具有较高图像对比度的物质，似乎在蚀刻过程中，硒氧化并分散到液体中，以促进氯化铅的形成，铅袋中有氯离子。与硒化铅的立方晶格相比，纤锌矿硒化镉具有各向异性晶格，镉和硒原子交替层。在纤锌矿硒化镉纳米晶体的生长过程中，表面活性剂配体有利地结合到镉区域，以促进硒区域的快速生长。未来的研究将或者利用核/壳纳米晶体以及通过无机或者有机界面组装的纳米晶体，获得关于功能纳米结构阵列转化的实时信息。

Park纳米科学原子力显微镜系列讲座培训一原子力显微镜在纳米研究中的应用：AFM的成像原理2021年5月25日(周二)北京时间下午3:30-4:30原子力显微镜(AFM)作为扫描探针显微镜家族的一员，具有纳米级的分辨能力，其操作容易简便，是目前研究纳米科技和材料分析的最重要的工具之一。此外原子力显微镜还具有摩擦性能，纳米机械性能和电学性能等高级性能。 在本研究中，我们将讨论接触模式、非接触模式和轻敲模式等原子力显微镜使用中的不同操作模式；内容将概括到从原子力显微镜测量中常用的原子相互作用的基本理论，到原子力显微镜的主要硬件组成。本讲座还将讨论各模式的关键点(如设定值、反馈)。 在接触模式下，系统会给探针恒定的力作为设定的基准点也就是设定点来物理接触样品。扫描期间为了维持这个设定点而进行反馈。在三种模式中，原理相对简单。然而，由于接触模式很容易对针尖和样品造成损伤。相比之下，非接触模式允许在不接触表面的情况下进行形貌测量。因此，可以很好地保护针尖和样品。轻敲模式与非接触模式原理相似，在扫描过程中，探针轻触样品表面，以获得测量材料属性分布的额外信息(例如模量分布)。 本次讲座主要针对AFM原理的基础知识，帮助大家了解探针和样品之间的相互作用。由三种模式测出的图像对比也将在讲座中呈现。报告人 : Park原子力显微镜应用科学家Chris Jung Chris Jung, is an Application Scientist for Park Systems Korea - Research Application Technology Center (RATC) department. He received his Master’s degree in Physics from the Kyung Hee University, and his Bachelor’s degree in Physics from Dankook University in South Korea. His major project includes Evaluation of Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) at the perspective of resolution.Park原子力显微镜系列讲座列表（5月-9月） 想了解更多详情，请关注微信公众号：Park原子力显微镜 400电话：400-878-6829 Park官网：parksystems.cn

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 }/stylep　　近年来，移动互联网和智能终端的快速发展刺激了智能传感技术在人机交互、人工智能和可穿戴设备等领域的研究。同时，由于场效应晶体管具有低成本和大规模化等特点，因而被广泛地应用于电子器件、人机交互和健康监测等领域。但传统场效应晶体管需要通过栅电极接入电信号用于传感和控制，栅电极的制备工艺复杂，容易损坏，在一定程度上限制了其在可穿戴智能器件上的发展。/pp　　2014年，中国科学院外籍院士、中科院北京纳米能源与系统研究所首席科学家王中林和研究员张弛率领的研究组，首次提出了摩擦电子学这一新的研究领域，利用摩擦产生的静电势作为门极信号来调控半导体中电传输与转化特性，可以用于信息传感和主动性控制，实现了各种人机交互式功能器件，如机电耦合逻辑电路、触控型电致发光、接触式机电存储、增强型光电转换、智能触摸开关、主动式触觉成像系统、电子皮肤、柔性透明晶体管等。近年来，摩擦电子学得到了国内外学者的广泛关注和跟踪研究，成为柔性电子学领域的研究热点。/pp　　近日，该科研团队与清华大学化学系副教授董桂芳团队合作，共同研发出一种无栅电极的柔性有机摩擦电子学晶体管。研究人员利用一个可移动摩擦层，直接与介电层接触起电，实现了对晶体管源漏电流的调控，该器件可用于传感触觉压力和磁场强度，能够实现21%Pasup-1/sup和16%mTsup-1/sup的灵敏度，以及优于120ms的响应时间，具有良好的稳定性和耐久性。该器件基于介电层与外部直接接触起电来代替传统栅电压的传感机制，能够有效简化晶体管中栅电极的制备工艺，避免因器件弯曲造成的栅电极损坏，增加其作为传感器的稳定性和耐久性，建立了一种与外界环境刺激的直接交互机制，在人机界面、电子皮肤、可穿戴电子设备以及智能传感领域具有广阔的应用前景。/pp　　相关研究成果发表在emACS Nano/em上。/ppbr//pp style="text-align:center "img alt="" oldsrc="W020171116586287109024.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/bfe1a876-e48c-48ba-a1f0-60df2d550ca4.jpg" uploadpic="W020171116586287109024.jpg"//pp　　(a) 无栅极摩擦电子学晶体管工作原理示意图。(b) 用于力磁传感的无栅极柔性摩擦电子学晶体管实物图。(c) 力磁传感工作原理示意图。(d) 不同压力下源漏电流的变化。(e) 不同磁场强度下源漏电流的变化。(f) 手指按压传感器控制LED灯亮度演示压力传感。(g) 磁铁接近传感器控制LED灯亮度演示磁场强度传感。/p

【科学背景】镜像孪晶界（MTBs）指的是在MoS2等材料中，两个相邻单层晶体通过精确的60°旋转形成的镜像反射结构。这种特殊的结构不仅具有稳定性，还被理论预测具有一维电子态的特性，可能展现出与传统二维材料不同的电子传输性质。然而，过去对MTBs的研究主要局限于小尺寸晶体和非控制条件下的实验，这限制了其在实际应用中的潜力发挥。因此，韩国浦项科技大学Moon-Ho Jo教授团队联合通过确定性的外延生长，成功地实现了可扩展的MTBs结构，并验证了其作为一维金属性质的稳定性和可靠性。这一研究不仅扩展了对MTBs电子性质的理解，还为将其应用于二维电子电路中提供了新的合成途径。在研究的过程中，研究团队不仅实现了对MTBs结构的精确控制，还探索了其作为电子元件中的潜在应用，如利用MTBs作为接触和互连的可能性。通过将MTBs集成到二维场效应晶体管（FETs）中，他们成功地展示了在低功耗逻辑电路中的先进性能。【科学亮点】（1）实验首次利用位置控制的外延生长技术，在原子厚的范德瓦尔斯半导体中实现了确定性MoS2镜像孪晶界（MTBs），并将其作为一维门的局部应用。（2）实验通过简单的直流测量验证了这些MTBs在室温下作为稳健的一维欧姆导体的金属性质，证实其在单个和网络水平上的大规模应用潜力。此外，作者报道了将外延MTBs集成为原子尺度的门，构建vdW异质结场效应晶体管（FETs）的成功案例。【科学图文】图1 | 在外延范德华硫化钼MoS2 单层ML双晶中的镜像孪晶MTB。图2 | 范德华vDW MoS2 单层ML双晶中，1D外延金属网络。 图3 | 通过位置控制成核设计的1D外延金属网络几何结构。图4 | 具有MoS2镜像孪晶界MTB作为1D局域栅的场效应晶体管field-effect transistors，FET。【科学启迪】在本研究中，作者首次通过位置控制的外延方法成功实现了确定性的MoS2镜像孪晶界（MTBs），这些MTBs表现出显著的一维金属性质。通过简单的直流测量，作者验证了这些MTBs在室温下作为稳健的一维欧姆导体的能力，展示了其在电路长度尺度上的金属性质。此外，作者还将这些MTBs成功集成为一维门，构建了集成的二维场效应晶体管（FETs），并在单个和阵列FETs中展示了其在低功耗逻辑电路中的优异性能。这些研究成果不仅为利用范德瓦尔斯半导体中的MTBs构建高效电子器件提供了新的合成途径，还展示了在实现大面积单晶生长方面的潜力。未来，通过更精确地控制晶体纹理的大小、位置和取向序列，作者有望进一步推动创新的二维电子电路设计，利用MTBs作为关键的接触和互连元件，从而实现更高效、更紧凑的电子器件。这些发现不仅对范德瓦尔斯材料的工程设计具有重要意义，还为下一代电子技术的发展开辟了新的可能性。原文详情：Ahn, H., Moon, G., Jung, Hg. et al. Integrated 1D epitaxial mirror twin boundaries for ultrascaled 2D MoS2 field-effect transistors. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01706-1

复合材料微观结构的粘弹性分析综合均衡不同软材料如弹性体、聚合物和凝胶的性能，取长补短，从而获得综合性能较为理想的材料，这在工程中得到越来越广泛的应用，是开发具有崭新性能新型材料的重要途径。复合材料的整体性能与组成相及界面的力学性能密切相关。关于这种界面结构的力学性质如粘弹性的研究对于材料设计是至关重要的。另外，粘弹性质通常随频率或温度发生显著变化。例如，在橡胶状聚合物中，储能模量通常在低频下比较小，随着频率的增加，储能模量急剧增加。但由于其界面结构非常小（数十纳米），其粘弹性的表征具有很大的挑战。传统的AFM和Nano-DMA的技术Bruker的PeakForce QNM技术进行高分辨成像的同时实现了材料弹性和粘性的成像，但其测试频率是固定和离散不可调谐的，并且在数千Hz。而 DMA 的流变学研究通常在低于 200Hz 的频率下工作。研究这种微观结构的粘弹性等力学性质的常用仪器还有纳米动态热机械分析(Nano-DMA)，它可以在程序控温下对试样施加交变应力( 或应变)，测量材料的应变(或应力) 随温度、时间或频率响应,可以获得材料的储能模量(E' )、损耗模量(E″)及损耗角正切(Tanδ) 等信息。不足的是其X-Y方向的分辨率为几百纳米，达不到更小的分辨精度。 基于原子力显微镜的AFM-nDMA技术近年来布鲁克公司(Bruker)开发了一种基于原子力显微镜的DMA技术（AFM-nDMA），解决了X-Y方向的分辨率的问题，同时可以得到材料微区不同频率和不同温度下的粘弹性质。它是基于Ramp&Hold技术（见图1），原子力显微镜探针以一定大小的力接触到样品表面之后，保持一段时间，再离开表面。在保持接触的时间里，对样品施加不同频率下亚纳米小振幅的震荡，记录材料应力和应变的关系，而探针从材料表面回撤阶段利用包含粘附力的JKR力学接触模型计算得到材料的储能模量和损耗能量。同时还采用了一种特殊的参考频率技术来补偿在保持接触期间由于蠕变而导致接触面积的不稳定性。这种方法可以得到某个频率下的模量分布图，也可以得到材料表面某一位置点不同频率下的模量谱图（见图2）。图1 AFM-nDMA Ramp&Hold力谱 图2 由环状烯烃共聚物COC（红色）、聚丙烯PP（蓝色）、线性低密度聚乙烯LLDPE（绿色）和弹性体（黄色）共混物，使用 PeakForce QNM (a)和AFM-nDMA (b)在 100Hz下的储存模量图以及样品上选定点的谱图 (c)。 AFM-nDMA在100Hz下的储能模量图（c）显示出了几种材料明显的对比度变化，比AFM PeakForce QNM表征的DMT杨氏模量图（a）更加明显。同时，单独选择不同区域表征储存模量随频率的变化（c），可以看到COC的模量随频率增长最快，其次是 PP、LLDPE 和弹性体。 这样就可以多维度有针对性地进行粘弹性表征了。图3 PP-COC 混合物的储能模量（上行）和损耗角正切（下行）图3是聚丙烯 (PP) 基质、环状烯烃共聚物 (COC) 共混形成的结构粘弹性分布图。 这两种材料的粘弹性质随温度变化（ 25°C-175°C ），AFM-nDMA储能模量和损耗正切在 100Hz下都呈现出显著的变化。起初两种材料开始在环境条件下具有相等的储存模量，但很快随着温度升高，两种材料各自接近它们的热转变点，储能模量显示出很大的差异，而在175°C出现了两种材料的损耗角的反转。使用 AFM 进行定量纳米力学测量时，探针弹性系数、尖端曲率半径和灵敏度的校正长期以来一直以来困扰了人们。 Bruker现在提供了球形、 明确定义弹性系数的探针。这些探针尖端具有半径为 33 纳米或 125 纳米的球形顶点，可以提供可控的接触面积。AFM-nDMA使定量表征纳米区域粘弹性质成为可能，实现了在可变频率、可变温度下测量 E' 、E"、Tanδ)等信息。 AFM-nDMA首次消除AFM测量中的非线性问题，并提供了体相 DMA与纳米压痕DMA直接匹配的结果。通过相位漂移校正和基准频率归一化，可在0.1Hz至20kHz的流变频率范围内对目标纳米尺度畴结构进行全面粘弹性表征，是一种实现高分辨率下复合材料界面表征的有力手段。AFM 数据允许进行完整的 TTS 分析，空间分辨率优于50nm。 参考文献：1. Pavan V. Kolluru, Matthew D. Eaton ect， AFM-based Dynamic Scanning Indentation (DSI) Method for Fast,High-resolution Spatial Mapping of Local Viscoelastic Properties in Soft Materials， Macromolecules 2018(51) : 8964−89782. Kouqi Liu1, Mehdi Ostadhassan, Bailey Bubach ect, Nano-dynamic mechanical analysis (nano-DMA) of creep behavior of shales: Bakken case study, J Mater Sci (2018) 53:4417–4432 作者简介： 李慧琴，布鲁克（科技）有限公司售后服务工程师、培训师,从事原子力显微镜仪器在微纳米材料方面的表征应用将近20年，主持并编写了三项关于原子力测试方法方面的国家标准（GB T 36969-2018，GB/T 31227-2014，GB/T 31226-2014）和一项国家教学仪器标准（ JY/T 0582-2020）；申请并授权了2项关于小球探针制备的发明专利；参与了多项国家自然科学基金的研究并发表了多篇关于原子力显微镜应用的论文。

近期，中国科学院合肥物质院安光所孙敦陆研究员课题组在2.7~3微米波段中红外晶体制备及激光性能研究方面取得一系列新进展，相关研究成果分别以《Ho,Pr:YAP晶体的热学、光谱及~3微米连续激光性能》、《Er:YGGAG晶体的结构、光谱与激光性能》和《LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG晶体实现28.02瓦的2.8微米连续激光》为题发表在光学领域国际知名期刊Optics Express上，第一作者分别为乔阳博士研究生、陈玙威博士研究生和张会丽副研究员。2.7~3微米中红外激光处于水分子的强吸收带，在生物医疗、光学遥感及非线性光学等领域有着广泛的应用前景。稀土离子Ho3+（钬离子）通过5I6至5I7的辐射跃迁，可产生3微米附近波段中红外激光。然而，Ho3+的激光下能级5I7的荧光寿命较长，容易产生自终止效应，不利于实现激光上、下能级之间的粒子数反转。针对这一问题，我们提出提高激活离子Ho3+的掺杂浓度，同时共掺适量能级耦合离子Pr3+（镨离子），以降低Ho3+激光下能级寿命，抑制自终止效应。采用熔体提拉法，成功生长出了4 at.% Ho3+、0.1 at.% Pr3+共掺YAP晶体，系统开展了晶体结构、晶体质量、热学、光谱及其激光性能的研究。由于退激活离子Pr3+的掺入，其激光下能级寿命由5.391毫秒降至1.121毫秒，同时激光上能级寿命变化较小，表明共掺Pr3+能够有效抑制自终止效应，有利于降低激光阈值、提高激光性能。采用1150纳米拉曼光纤激光器端面泵浦，在Ho,Pr:YAP晶体上实现了最大平均功率502毫瓦的~3微米连续激光输出，相应的斜效率为6.3%。与Ho:YAP晶体相比，其激光阈值降低，最大输出功率及效率均得到了提高。目前，LD泵浦Er:YSGG晶体的中红外脉冲激光已高达数十瓦，而连续激光输出功率仅有瓦级，采用连续LD侧面泵浦有望进一步提高连续激光输出功率。由于在激光运转过程中，激光增益介质内部会产生温度梯度，导致产生各种热效应，限制了激光输出功率和效率的提高。我们通过在Er:YSGG晶体棒的两端键合高热导率的未掺杂YSGG晶体作为端帽，以改善热效应。采用978纳米LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体，实现了最大平均功率28.02瓦的~2.8微米连续激光输出，这是目前报道的在氧化物晶体中获得最高功率的~2.8微米连续激光输出，相应的斜效率和光-光转换效率分别为17.55%和12.29%。其最大功率和斜效率均高于相同泵浦条件下的未键合Er:YSGG晶体，表明键合可有效改善热效应，提高激光性能。实验测试并理论计算了LD侧面泵浦未键合Er:YSGG晶体和YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体在不同泵浦功率下的热焦距，结果表明，YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体更适于在高泵浦功率下工作。以上研究工作得到了国家自然科学基金、替代专项、安徽省自然科学基金和合肥物质院院长基金的支持。

近日，清华大学材料学院于荣教授课题组与李千副教授课题组在晶体取向成像方法和位错三维结构研究中取得进展。该研究基于课题组近期发展的自适应传播因子叠层成像方法，在自支撑钛酸锶薄膜中同时实现了深亚埃分辨的原子结构成像和亚纳米分辨的晶体取向成像，并揭示了钛酸锶中位错芯在电子束方向的结构变化。晶格缺陷是材料中的重要组成部分。相对于完美基体，缺陷处的对称性、原子构型、电子结构都发生变化，在调节材料整体的力学、电学、发光和磁性行为方面发挥着关键作用。然而，缺陷处的对称破缺和原子的复杂构型也给缺陷结构的精确测量带来障碍。比如，位错附近不可避免存在局域应变和晶体取向变化，但是用高分辨电子显微学表征晶体中的原子构型又要求晶带轴平行于电子束，否则分辨率会显著降低。这个矛盾一直是位错原子结构的实验分析中难以克服的困难。研究组通过自适应传播因子多片层叠层成像技术研究了钛酸锶中位错芯的原子结构。如图1所示，研究成功地将晶体倾转从原子结构成像中分离出来，同时实现了达到深亚埃分辨率的原子结构成像和亚纳米分辨率的晶体取向成像。图1. SrTiO3中位错的结构像和取向分布。a、叠层成像的重构相位。b、图a中相位图的衍射图，黄色虚线表示0.3Å的信息极限。c、叠加相位图的晶体倾转分布，白色箭头表示[001]方向在平面内的投影，黄色箭头表示位错核的横向移动。d、晶体在[100]和[010]方向的倾转的分布。标尺长1nm在图1中，位错芯看起来范围很小，只有一两个单胞。这种衬度在位错的高分辨成像中很普遍，人们通常认为这样的位错是沿着电子束方向的直线。然而，应用多片层叠层成像的深度分辨能力，可以看出该位错并不是一根直线，而是随着样品深度发生横向位移，形成位错扭折，如图2所示。图2. 刃位错的三维可视化。a、刃位错的相位图；标尺长5Å。b、图a中用A-B标记的分裂原子柱相位强度的深度变化。c、Sr、TiO和O原子柱的相位强度的深度分布。d、深度分别为2.4nm、6.4nm和12.0nm的相位图；标尺长5Å。e、图d中标记的原子柱的相位随样品深度的变化。f、位错扭折示意图该研究还比较了叠层成像和iCOM技术（其简化版即常见的iDPC技术），结果显示叠层成像在横向和深度方向的分辨率都显著优于iCOM和iDPC，如图3所示。图3.多片层叠层成像和系列欠焦iCOM的深度切片。a、多片层叠层成像和iCOM的深度切片；从上到下，切片深度分别为1nm、4nm和11nm；标尺长5Å。b、沿着位错扭折的势函数和相位图的横截面；从左到右分别是用于生成模拟数据集的势函数、多片层叠层重构的相位和系列欠焦iCOM相位；可以看出，iCOM的模糊效应显著大于叠层成像。c、图b中所示的原子柱的相位随样品深度的变化。黑色垂直虚线表示沿原子柱的转折点的真实位置（与图b中白色虚线所示位置相同）；可以看出，iCOM在深度方向的模糊效应也大于叠层成像研究总结了多个位错芯的深度依赖结构与晶体取向分布，揭示了位错移动与薄膜形变方式的相互关系。如图4所示，当薄膜绕位错的滑移面法线方向扭转时，位错滑移；当薄膜绕位错的滑移面法线方向弯曲时，位错攀移。图4. SrTiO3中多个位错的晶体倾转分布。a、包含三个位错的区域的相位图。b、对应图a中区域的晶体倾转分布，其上叠加了相位图；黄色箭头表示位错的横向移动方向。图a和b中的标尺为15Å。c、晶体倾转与位错横向位移的相互关系；晶格矢量c由于倾斜矢量t变为c’，即c’=c+t；黑色方块用于说明应变状态；左边为扭转，右边为弯曲；在两种形变模式中，薄膜上部和下部的应变都是反向的，对应位错向相反方向的横向移动。图b中左上角的位错和图2中的位错对应于扭转模式；图b的中心和右上方的位错对应于两种模式的混合研究结果以“晶体取向的亚纳米尺度分布和钛酸锶位错芯的深度依赖结构”（Sub-nanometer-scale mapping of crystal orientation and depth-dependent structure of dislocation cores in SrTiO3）为题于1月11日发表在学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）上。清华大学材料学院2018级博士生沙浩治、2022级博士生马云鹏、物质科学实验中心工程师曹国平博士、2019级博士生崔吉哲为共同第一作者，于荣教授与李千副教授为共同通讯作者。物质科学实验中心程志英高级工程师在实验数据采集中提供了重要帮助。该研究获得国家自然科学基金基础科学中心项目的支持。

1.Mater. Lett.：负载磺胺嘧啶银的聚羟基丁酸-明胶纳米纤维基质的制备及其在烧伤创面治疗中的应用 ➣ 设计一种替代的伤口敷料是非常必要的，以克服诸如接触时间短、住院时间延长和防止继发感染等难题。➣ 研究者报告了负载磺胺嘧啶银（SSD）（0.2％w/v）的聚羟基丁酸（PHB）-明胶（70:30）纳米纤维基质的静电纺丝，以作为载体防止二度烧伤创面感染。➣ 纳米纤维基质具有良好的抗渗出物吸收和透氧性能。SSD的受控传输会降低敷料更换的频率。利用NIH3T3成纤维细胞评估了其生物相容性和细胞粘附。➣ 从第18天开始，体内烧伤创面支持增强的再上皮化和MMP-9的产生，显示出快速的伤口愈合趋势。➣ 作为一种替代的伤口敷料，纳米纤维支架通过降低敷料的更换频率和减少抗生素的不良反应来治疗烧伤创面。DOI:10.1016/j.matlet.2020.128541 2. ACS Biomater. Sci. Eng.：具有不同双重药物释放的多功能壳聚糖/聚己内酯纳米纤维支架，可用于伤口愈合 ➣ 第三军医大学张波设计并制备了具有多种功能的盐酸利多卡因（LID）和莫匹罗星负载壳聚糖/聚己内酯（CSLD-PCLM）支架，可用作伤口敷料。➣ 通过双喷头静电纺丝技术，支架获得了纳米纤维结构，这增强了支架与血细胞之间的界面相互作用，并显示出良好的凝血能力。➣ 负载LID和莫匹罗星的支架表现出LID的快速释放和莫匹罗星的持续释放。含有莫匹罗星的CSLD-PCLM支架具有出色的抗菌活性。此外，在全层皮肤缺损模型中，该支架显著促进了伤口愈合过程，并伴随完全重新上皮化以及胶原蛋白沉积。➣ CSLD-PCLM纳米纤维支架可以很好地满足伤口愈合过程的各种要求，是未来临床应用中很有前景的创面敷料。DOI:10.1021/acsbiomaterials.0c00674 3. Adv. Sci.：微流控3D打印技术制备立体超顺滑织物用于创面引流 ➣ 南京大学医学院赵远锦教授团队设计了一种受猪笼草超滑结构启发的，基于微流控3D打印技术的立体超顺滑织物。该织物实现了液体在三维空间、复杂维度内无损快速的运输，为提高创面引流效率提供了新的思路。➣ 研究人员利用微流控技术连续制备了SLIPS聚氨酯微纤维，通过电镜表征可以看出微纤维的表面具有较为均匀的孔洞且内部孔洞相互连通。➣ 由于液体石蜡的润滑性能，渗出物和血液可以快速无残留地通过超滑表面，织物因此可以不被杂质污染，从而降低感染的风险。此外，超顺滑织物隔离了海绵与创面，减少了海绵对组织的二次损伤，有效提升了创面修复的效果。DOI: 10.1002/advs.202000789 4. J. Photochem. Photobiol. A Chem.：具有有效光动力抗菌活性的金属-有机骨架/聚（ε-己内酯）杂化电纺纳米纤维膜 ➣ 中科院应化所栾世方通过可生物降解的PCL基质和光敏金属有机骨架（MOF）纳米晶体的共静电纺丝制备抗菌电纺垫的可行方法。➣ 将玫瑰孟加拉红（RB）一步封装到沸石咪唑酸酯骨架8（ZIF-8）中以获得光动力抗菌性RB@ZIF-8纳米粒子，然后与PCL基质共混，通过共静电纺丝制备复合聚合物纳米纤维。➣ 通过调节PCL中RB@ZIF-8的含量，在纳米纤维表面存在足够的MOF颗粒。得益于纳米纤维膜在可见光照射下产生活性氧（ROS），从而在体外对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌（E.coli）进行剂量和时间依赖性灭活。➣ 细菌感染的伤口愈合实验表明，纳米纤维膜具有更好的修复细菌伤口感染和加速创面愈合的能力。DOI: 10.1016/j.jphotochem.2020.112626 5. Biomater. Sci.：含硫酸软骨素的镁矿化抗菌纳米纤维敷料的伤口愈合特性—共混和核-壳纳米纤维的比较 ➣ 研究了硫酸软骨素对含矿化镁的聚多巴胺交联电纺明胶纳米纤维的形态、机械性能、润湿性和生物相容性的影响。为了延长敷料的耐用性，研究者制备了以聚己内酯（PCL）和明胶为共混物或核-壳纳米纤维的复合敷料。➣ 在猪皮肤烧伤模型中，与未经治疗的烧伤相比，混合和核-壳纳米纤维敷料均显示出更好的再上皮化、伤口闭合和临床结果。➣ 活检组织的组织学研究表明，与未处理的烧伤相比，用核-壳纳米结构处理的烧伤具有平滑的再生和胶原组织。这项研究比较了复合纳米纤维的理化和生物学特性，该纤维能够加速烧伤创面愈合并具有抗菌特性，突出了它们作为伤口敷料和皮肤替代品的潜力。DOI:10.1039/D0BM00530D 6. Carbohydr. Polym.：含蜂蜜和荆芥的壳聚糖/聚乙烯醇生物纳米纤维创面愈合性能的体内评价 ➣ 构建生物支架以改善皮肤组织再生仍然是医疗保健方面的一项挑战。为了解决这一问题，研究者报告了负载蜂蜜和荆芥属植物的电纺聚乙烯醇和壳聚糖（PVA/Chit）纳米纤维垫的制备和表征，以加快伤口愈合。➣ 通过SEM和TEM检查了纳米纤维垫的形态。利用FT-IR和TGA/DTA对纳米纤维进行了物理化学和热稳定性表征，揭示了纳米纤维中蜂蜜和所需植物的存在。➣ 研究了PVA/Chit@Nep/Hon作为一种潜在的治疗药物在伤口愈合治疗中的作用。对大鼠进行了为期21天的体内伤口愈合研究，发现蜂蜜和植物掺入纳米纤维垫后，三周内伤口愈合更快，因此这种纳米纤维垫在急慢性伤口愈合应用中显示出巨大潜力。DOI:10.1016/j.carbpol.2020.116315

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。/pp　　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。/pp　　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。”/pp　　“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。”/pp　　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。/ppbr//p

【科学背景】随着纳米技术和量子材料科学的进展，二维(2D)过渡金属二硫属化合物(TMDC)莫尔超晶格引起了越来越多的关注。这种材料提供了一个强大的平台，用于模拟每个莫尔晶胞包含一个或几个人工原子的强关联量子固体。这种模拟不仅帮助科学家们理解了量子相变和电子关联效应，还揭示了许多新奇的量子现象和材料特性，例如莫特绝缘体、广义维格纳晶体和量子反常霍尔绝缘体。然而，在研究TMDC莫尔超晶格的过程中，科学家们面临着一些挑战。传统上，大多数研究集中在模拟费米-哈伯德模型，这种模型通过单一的在位排斥能U描述原子内相互作用，忽略了原子内部的自由度。这种简化虽然有助于理解基本的量子相互作用，但无法全面描述多电子系统中复杂的电荷分布和相互作用。最近的理论研究预测，在莫尔超晶格中的多电子人工原子中，由于单粒子能级间隔Δ和原子内部库仑排斥能U之间的竞争，可以产生显示出不寻常电荷密度分布的量子态。然而，这些理论预测缺乏实验验证，尤其是在直接成像和观察这些维格纳分子的长程有序排列方面。为了解决这些问题，科学家们进行了多方面的探索。最近，加州大学伯克利分校王枫、Hongyuan Li、Michael F. Crommie及麻省理工Liang Fu等人在“Science”期刊上发表了题为“Wigner molecular crystals from multielectron moiré artificial atoms”的最新论文。他们开发了一种先进的扫描隧道显微镜(STM)成像方案，以实验证明在扭曲的二硫化钨(tWS2)莫尔超晶格中多电子人工原子中维格纳分子晶体的存在。他们的研究不仅验证了理论预测，还展示了这些维格纳分子晶体如何通过机械应变、莫尔周期和载流子类型进行调节。这些发现为理解多电子系统中的复杂相互作用提供了新的视角，也为设计和控制新型量子材料提供了有力的工具。【科学亮点】（1）实验首次在扭曲双层二硫化钨（tWS2）莫尔超晶格中观察到了多电子人工原子中的维格纳分子晶体。通过扫描隧道显微镜（STM）成像，作者实验证明了在这些多电子人工原子中，维格纳分子晶体的形成。这些晶体结构代表了一种电子的晶体相，展示了电子在不同位置的强局部化现象，以最小化库仑能量。（2）实验通过以下几个方面得到了重要结果：&bull 使用扫描隧道显微镜（STM）观察到了多电子人工原子中维格纳分子的出现。当库仑相互作用占主导地位时，这些维格纳分子在多电子人工原子中形成。&bull 实验结果展示了维格纳分子晶体的高度可调性。通过调整机械应变、莫尔周期和载流子类型，可以调节这些维格纳分子的排列和特性。&bull 理论模拟进一步解释了电子-电子相互作用和莫尔势在导致维格纳分子晶体形成中的作用。这些模拟结果明确了单粒子能级间隔Δ和原子内部库仑排斥能U之间的竞争对电子态的影响，并展示了在不同维格纳参数RW下电子配置的变化。&bull 研究表明，在小RW值时，多电子莫尔原子的基态可以通过简单地填充非相互作用轨道来近似，形成中心峰值的电荷分布。然而，在足够大的RW值时，电子会强烈局部化，形成维格纳分子，展示了相互作用主导的电子结构和轨道重构。【科学图文】图1： 莫尔超晶格中的多电子人造原子。图2：Wigner分子的CBE和VBE隧道电流测量。图3： Wigner分子晶体结构工程。图4：Wigner分子晶体的数值模拟。【科学启迪】本研究揭示了在二维过渡金属二硫属化合物（TMDC）莫尔超晶格中，多电子人工原子可以形成维格纳分子晶体这一独特的电子晶体相。这种相对传统量子固体的革新在于其来源于人工设计的原子结构，而非自然存在的原子。通过扫描隧道显微镜（STM）的隧道电流测量方案，研究团队首次直接观察到了这一电子晶体相的形成过程，为理解和利用强关联电子系统提供了新的实验平台。此外，研究还展示了通过调节电荷载流子类型、莫尔周期和机械应变，可以有效地控制和调节维格纳分子晶体的性质。这种可控性不仅为量子材料的设计和制备提供了新的策略，还为探索在维格纳分子晶体内部产生的自旋、电荷和拓扑现象打开了全新的研究方向。因此，本文不仅在实验上验证了理论预测，还为开发新型量子材料及其应用奠定了坚实的基础，同时推动了强关联量子系统研究的前沿进展。文献详情：HONGYUAN LI. et al. Wigner molecular crystals from multielectron moiré artificial atoms. Science, 2024, 385(6704): 86-91；https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk1348

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。

p　　早在2008年，单智伟教授与合作者们就在《自然材料》报道了微纳尺度单晶镍中的“力致退火”现象，即通过对微纳尺度的单晶体施加载荷并使其发生塑性变形， 晶体内部的缺陷密度将大大降低甚至为零，同时材料的强度得到明显提升。由于该发现迥异于人们基于已有知识的判断，即塑性变形通常使晶体内部位错密度升高，因而受到研究人员的广泛关注。随后该现象在多种面心立方晶体中得到了验证。但是，基于模拟计算和一些实验观测，人们普遍认为体心立方金属不会有力致退火现象，原因是体心立方金属的螺位错具有不共面的特性，通常表现出一系列不同于面心立方金属的变形行为。经过对已有工作的仔细梳理和分析，单智伟教授等认为在合适的尺寸范围内，体心立方金属中也应该存在类似的力致退火现象。通过巧妙的实验设计，研究团队以令人信服的证据证实了上述推测，从而推翻了此前人们对于该问题的认知(黄玲等，《自然通讯》，2011)。/pp　　尽管力致退火现象的普适性得到了证实，但是其应用前景却得到了质疑，原因是力致退火的过程总是伴随着显著的塑性变形，从而使样品几何发生明显的改变。能否在不改变样品几何的条件下将其内部的缺陷去除呢?在日常生活中，我们知道如果要把一根半埋于土壤中的柱状物直接拔出来是比较困难的，但是如果我们先将其进行多次小幅晃动，则最终可能较轻松地将其拔出地面。受此启发，可以推断，如果对含缺陷的晶体施加一循环载荷，控制好力的幅值，使其足够大，能使缺陷动起来并在镜像力的帮助下逐渐从材料表面湮灭和逃逸，但同时又足够小，不在晶体内产生新的位错，就有可能在不改变样品几何的条件下，使得材料中的缺陷密度大幅降低，甚至到零，也就是实现“力致修复”。如果上述想法得到实现，其在纳米压印等领域就可能得到有效的应用。/pp　　基于上述想法，借助于定量的原位a href="http://www.instrument.com.cn/zc/1139.html" target="_self" title="" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "透射电镜/span/a纳米力学测试装置，选取亚微米单晶铝为研究对象，研究团队的王章洁博士对其进行了低应变幅的循环加载，发现在几乎不改变材料外观几何的情况下，微纳尺度单晶铝内的缺陷逐渐被驱逐出样品，导致缺陷密度大幅度下降，进而使得材料的强度得到了大幅度的提升。同时发现，可以通过控制应变幅和循环周次等来调控材料内的缺陷密度，进而调控材料的屈服强度。另外，课题组还发现可以通过检查力和位移曲线是否有滞后环以及环的大小来诊断被测材料中是否有可动缺陷以及其数量的多少。这些发现不仅对于理解小尺度材料内的缺陷在循环载荷下的演变规律具有显著的科学意义，并且对于调控对缺陷敏感的功能材料的性能有重要的启发意义和应用前景。/pp　　值得注意的是，当块体材料经受循环加载时，通常会引起材料内部缺陷的增殖与聚集，并进而引起裂纹萌生，并在承载应力远小于宏观屈服应力的情况下发生断裂，也就是所谓的疲劳断裂，它也是很多工程构件失效的主要形式。对微纳尺度材料进行循环加载可导致“力致修复”与块体材料中循环加载所导致的疲劳破坏的效应完全相反。这一事实再次表明，作为连接连续介质力学和量子力学的桥梁，微纳尺度材料的结构与行为的内在机理和规律不能通过外推已有的宏观材料的机理和规律来得到，而是具有其独特性，必须通过创新实验方法和思路来加以揭示和解释。/pp　　近日，西安交大微纳尺度材料行为研究中心(简称“微纳中心”, http://nano.xjtu.edu.cn)在美国科学院院刊 (PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)在线发表(http://www.pnas.org/content/early/2015/10/14/1518200112)了他们的最新研究成果，即在不改变样品外观几何的条件下，可以通过小应变循环加载的方式来诊断和调控微纳尺度单晶材料中的缺陷，进而达到调控其力学性能的目的。 该论文的作者包括微纳中心的新讲师王章洁博士、李巨教授、马恩教授、孙军教授和单智伟教授, 约翰霍普金斯大学的博士生李庆杰，清华大学的崔一南博士、柳占立副教授和庄茁教授，美国麻省理工学院道明博士，美国卡耐基梅隆大学的Subra Suresh 教授。马恩教授和李巨教授同时分别为约翰霍普金斯大学和美国麻省理工学院的全职教授，并分别担任微纳中心的海外主任和学术委员会主任。该研究工作得到中国国家自然科学基金、973项目及111项目的资助。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/d5aa1b18-2d88-40a5-a6c7-669b88c9ce82.jpg" title="图1.png" width="600" height="408" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 600px height: 408px "//pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201511/noimg/71dd12f6-2be0-449f-b8db-404d6b6bbdd3.jpg" title="图2.png"//p