纳米晶体

有人做过纳米晶体之间取向关系的工作吗？我查了一下文献，一般都是利用电子衍射花样确定析出相和基体之间的取向关系，关于纳米晶体之间的取向关系的文章没查到。有人做过类似的工作或知道类似的文献吗？

催化活性是目前商业铂纳米催化剂的4倍科技日报2007年5月10日讯：厦门大学化学化工学院孙世刚和美国佐治亚理工学院王中林等科学家采用新的电化学方法，首次制备出具有高表面能的二十四面体铂纳米晶粒催化剂，显著提高了铂纳米催化剂的活性和稳定性，在能源、催化、材料、化工等领域具有重大意义和应用价值。5月4日出版的美国《科学》杂志以长篇报道刊登了这项最新成果。 二十四面体是一种十分罕见的晶体形状，在自然界中，仅金刚石、萤石和铜矿等极少数矿物能以不完美的二十四面体形式存在。 上述研究发展了一种新的电化学方法，能够控制纳米晶体的表面结构和生长，合成具有高表面能的金属纳米晶体。 中美团队的电催化研究证实，所制备的二十四面体铂纳米晶体对甲酸、乙醇等有机小分子燃料电氧化的催化活性是目前商业铂纳米催化剂的2到4倍，在燃料电池、电催化等领域中具有重大应用价值。 孙世刚和王中林认为该研究的重大意义在于：所发展的表面结构控制生长的电化学方法可以拓展到其他铂族金属，如钯、铑等，也可以运用到制备其他高指数晶面组成的不同形状的金属纳米晶体。这将丰富纳米晶体表面结构控制生长的内涵，深化对金属晶体生长规律的认识，不仅开辟了一条通过控制纳米粒子表面原子排列结构提高催化剂性能的崭新途径，也将模型电催化剂的基础研究推进到实际催化剂设计和研制过程中的一个重大进展。 《科学》杂志的3位评审人认为,这一科研成果不仅指明了一种控制纳米粒子生长使高指数晶面暴露在外的新思路和新方法，而且将导致异相催化中的新发现。

问一个菜鸟问题，之前看到将XRPD的原始数据用软件转化为Atomic pair distribution function就可以表征纳米晶体和无定型化物，请问这XRPD的原始数据是否需要从特定的XRD衍射仪上得到？还是一般的XRD上得到的数据也能用？Thanks！

我做一种纳米有机晶体时，电子束一打上去原本能看到的粒子就起泡，并一直在动。有没有人也遇到过这种情况，分享一下经验。

多晶，非晶，纳米晶体材料在透射电子显微镜选区稍微图像中的区别？谢谢！！

科技日报讯 据物理学家组织网9月3日（北京时间）报道，澳大利亚斯威本科技大学和德国埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学（FAU）的一个国际研究团队，通过模仿蝴蝶翅膀的微观结构，开发出一种小于人类头发丝宽度的纳米级光子晶体设备，能同时适用于线性和圆形偏振光，使光通信更迅捷更安全。 该光子晶体可以同时分割左、右圆形偏振光，其设计灵感来自于卡灰蝶，也称为黄星绿小灰蝶。它的翅膀里具有三维纳米结构，赋予其充满活力的绿色。其他昆虫也有可提供色彩的纳米结构，但卡灰蝶却有着一个重要的不同。斯威本大学的马克·特纳博士说：“这种蝴蝶的翅膀包含一个互连的纳米级螺旋弹簧巨大阵列，形成了独特的光学材料。我们用这个概念来开发光子晶体装置。” 光子晶体相当于微型偏振分光镜。偏振分光镜用于现代技术，如电信、显微镜和多媒体。但天然晶体只适用于线性偏振光，不能用于圆形偏振光。研究人员利用三维激光纳米技术，使得该光子晶体具有了天然光子晶体没有的特性，从而能适用于圆偏振光。这种微型设备包含了超过75万个微小的聚合物纳米棒。 斯威本大学微光电中心主任顾敏（音译）教授说：“我们相信已经创建了第一个纳米尺度的光子晶体手性分光镜。它有可能成为开发集成光子电路的一种有用的电子元件，在光通信、影像学、计算机信息处理技术和传感中发挥重要作用。该技术为转向纳米光子器件提供了新的可能性，使我们朝着开发可以克服超高速光网络带宽瓶颈的光学芯片更近了一步。” 该研究成果已经发表在最新一期的《自然·光子学》杂志上。（记者华凌） 总编辑圈点 自然比人的想象更丰富。看似无奇的绿光，来自一种光学装置设计者从未见过的复杂结构。卡灰蝶翅膀里的天下无双的怪异阵列，是纯属偶然的基因变异数亿年积累的产物。而有想象力的科学家，在它的启发下，制造出地球上从未存在过的光学奇观。模仿自然的美，是人类创造的原动力。 《科技日报》（2013-09-04 一版）

想到一个问题，从Scherrer公式来讲，纳米晶在XRD的峰宽化是因为粒子小于几个纳米造成的，但SAED应该不受这个限制，因为波长要小多了，那么即使小于3 nm的纳米晶在XRD中有宽化的现象，在SAED中如果选取很多颗粒是否一样很锐利，甚至选取一个2nm单晶也应该有比较好的衍射点？不知道是不是能这样理解，还是Scherrer公式仅仅用于XRD测试？

石棉危害不断曝光，警惕纳米材料成为石棉第二！ 　　【日经BP社报道】 笔者曾于7月13日在日本的博客网站上发表过一篇题为“石棉会在体内残留，那个热门新素材岂不如此？”的帖子，在读者中间引起了巨大反响。其中回帖最多的就是“请公开这种新素材的名字！”。这种要求在正常不过了，只是当时采访的对象不是研究该材料对健康具有哪些影响的专业人员，所以没有公开素材的名称。最近笔者得到了一个与该材料的研究人员直接接触的机会，因此借此机会向大家做一次汇报。 　　采访对象是位于茨城县筑波市的日本国立环境研究所。该研究所对粒径50nm以下的“纳米粒子”和具有纳米尺寸而被赋予新功能的“纳米材料”进行健康风险评估。其中包括以柴油尾气排放的粒子为代表的大气粒子物质在内的，氧化钛和氧化锌等物质，纳米材料则包括富勒烯和碳纳米管等。 　　在上次的博客帖子中，笔者所写的“纳米科技材料”针对的是碳纳米管。据环境研究所称，由于碳纳米管为纤维状，因此有可能像石棉一样从肺部到达胸膜。数年前，在美国毒性学会上就曾发表过一项研究报告，指出使用大白鼠和小鼠所做的动物实验已经证实碳纳米管具有比可导致矽肺病的硅石更强的毒性。“这项研究成果极具冲击性，不过，经过充分分析以后我们发现，实验中是将碳纳米管凝聚后使用的。而要想准确地进行评价，必须要使碳纳米管处于分散状态，因此目前真实的结果还不是十分清楚”。环境研究所在对上述实验方法持怀疑态度的同时，也指出：目前使用碳纳米管时必须考虑到这种风险的存在。 　　不过，能够“达到大脑”的并非碳纳米管。环境研究所表示“碳纳米管再小，应该无法通过血脑屏障（blood-brain barrier）。当然，不能说可能性为零”。笔者在此再次强调，目前尚无碳纳米管到达大脑的报告。 　　但是，目前已经证实有其他材料是能够到达大脑的。这就是在锰电池生产车间中吸入的氧化锰中的锰。听说锰电池制造工人中已经有人出现了类似帕金森氏病的症状。其致病机理已经从医学上得到阐明，即在工作中吸入锰粒子后，锰会滞留在大脑而发病。锰达到大脑的途径业界分析有2种，一种是从肺进入循环系统，然后到达大脑。另一种是形成溶液后从嗅觉神经末梢，通过神经系统进入大脑。可能性较高的是后一种途径。 　　环境研究所敲响警钟：“假如因为使用方便，便无节制地使用纳米粒子或纳米材料的话，石棉悲剧就有可能再次上演”。纳米粒子和纳米材料之所以令人担心，原因就在于其尺寸非常小。尤其是纳米粒子和富勒烯，据说恐怕具有能透过细胞等物质的组织透过性。一旦透过细胞，就可能对组织本身造成伤害，并可能向其他脏器运动。在德国使用大白鼠进行了粒径90nm的碳粒子吸入实验，结果在血管的内皮细胞中就发现了碳粒子。也就是说，碳粒子通过肺泡到达血管细胞的可能性非常高。 　　所以材料的有害性，不仅是指材料的化学性质，材料的尺寸、形状、溶解性、面积等物理性质也与有害性有很大关系。石棉很危险，但是如果使用的是在尺寸和形状上与石棉类似的物质的话，也存在与石棉相同的危险。如果对这一点未能充分认识的话，危害程度可能会有所不同，但将来难免不会发生第二、第三个石棉公害问题。而且同样的问题不仅限于类似石棉的细纤维材料，同样还存在于纳米级别的超微材料中。不过，在这里希望不要误解的是，笔者并不是想说“这些材料危险，所以请停止使用”。而笔者恰恰认为，这些都是有用的材料，所以必须充分利用通过巨大的付出才得到的知识，研究出安全的使用方法。 　　正像上次在博客网站上所讲述的那样，事实未经确认的物质名称决定不予公开（透露这条消息的尽管并不是纳米粒子和纳米材料的研究人员，但却是一位值得信赖的公共卫生专家）。这样一来估计会有人指责“应该在得到证实后再刊载”。但笔者之所以没有这样做，是因为希望尽快地向大家透露纳米类材料的危险性。 　　原因在于笔者认为，要想小心地安全使用，还是越快越好。另一个理由就是这个栏目并非专业报道，而是博客论坛。在这个栏目中登载的都是一些记者平日里通过采访所感受的、所思考的、或心中感到困惑的与物质生产有关的内容。尽管如此，对于上次的博客帖子，笔者曾经困惑过。经过与木崎主编一同探讨，根据信息的重要性和栏目的特点，最终还是决定“刊登”。（记者：获原 博之） ■日文原文 アスベストが体内に残るなら，あの???}の新素材だって…の「物?|名」お?护à筏蓼?

首先要理解晶体概念，以及晶粒概念。我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚！自然界中物质的存在状态有三种：气态、液态、固态 固体又可分为两种存在形式：晶体和非晶体 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体；晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。晶体共同特点：均 匀 性： 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 各向异性： 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。 固定熔点： 晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度。 规则外形： 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。 对 称 性： 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 对晶体的研究，固体物理学家从成健角度分为离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 显微学则从空间几何上来分，有七大晶系，十四种布拉菲点阵，230种空间群，用拓扑学，群论知识去研究理解。可参考《晶体学中的对称群》一书 （郭可信，王仁卉著）。与晶体对应的，原子或分子无规则排列，无周期性无对称性的固体叫非晶，如玻璃，非晶碳。一般，无定型就是非晶 英语叫amorphous，也有人叫glass(玻璃态）.晶粒是另外一个概念，搞材料的人对这个最熟了。首先提出这个概念的是凝固理论。从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的，所以一个晶粒就是单晶。多个晶粒，每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。英文晶粒用Grain表示，注意与Particle是有区别的。有了晶粒，那么晶粒大小（晶粒度），均匀程度，各个晶粒的取向关系都是很重要的组织（组织简单说就是指固体微观形貌特征）参数。对于大多数的金属材料，晶粒越细，材料性能（力学性能）越好，好比面团，颗粒粗的面团肯定不好成型，容易断裂。所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。科学总是喜欢极端，看得越远的镜子叫望远镜；看得越细的镜子叫显微镜。晶粒度也是这样的，很小的晶粒度我们喜欢，很大的我们也喜欢。最初，显微镜倍数还不是很高的时候，能看到微米级的时候，觉得晶粒小的微米数量是非常小的了，而且这个时候材料的力学性能特别好。人们习惯把这种小尺度晶粒较微晶。然而科学总是发展的，有一天人们发现如果晶粒度在小呢，材料性能变得不可思议了，什么量子效应，隧道效应，超延展性等等很多小尺寸效应都出来了，这就是现在很热的，热得不得了的纳米，晶粒度在1nm-100nm之间的晶粒我们叫纳米晶。再说说非晶，非晶是无规则排列，无周期无对称特征，原子排列无序，没有一定的晶格常数，描叙结构特点的只有径向分布函数，这是个统计的量。我们不知道具体确定的晶格常数，我们总可以知道面间距的统计分布情况吧。非晶有很多诱人的特性，所以也有一帮子人在成天做非晶，尤其是作大块的金属非晶。因为它的应力应变曲线很特别。前面说了，从液态到到固态有个成核长大的过程，我不让他成核呢，直接到固态，得到非晶，这需要很快的冷却速度。所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度，一方面在不断寻找新的合金配方，因为不同的合金配方有不同的非晶形成能力，通常有Tg参数表征，叫玻璃化温度。非晶没有晶粒，也就没有晶界一说。也有人曾跟我说过非晶可以看成有晶界组成。 那么另一方面，我让他成核，不让他长大呢，不就成了纳米晶。人们都说，强扭的瓜不甜，既然都是抑制成核长大，那么从热力学上看，很多非晶，纳米晶应该不是稳态相。所以你作出非晶、纳米晶了，人们自然会问你热稳定性如何。后来，又有一个牛人叫卢柯，本来他是搞非晶的，读研究生的时候他还一直想把非晶的结构搞清楚呢（牛人就是牛人，选题这么牛，非晶的结构现在人们还不是很清楚）。他想既然我把非晶做出来了，为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢，纳米晶热啊，耶，这也是一种方法，叫非晶晶化法。既然晶界是一种缺陷，缺陷当然会影响材料性能，好坏先不管他，但是总不好控制。如果我把整个一个材料做成一个晶粒，也就是单晶，会是什么样子呢，人们发现单晶确实会有多晶非晶不同的性能，各向异性，谁都知道啊。当然还有其他的特性。所以很多人也在天天捣鼓着，弄些单晶来。现在不得不说准晶。准晶体的发现，是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。这是我们做电镜的人的功劳。1984年底，D.Shechtman等人宣布，他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相，在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。不久，这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。后来，郭先生一看，哇，我们这里有很多这种东西啊，抓紧分析，马上写文章，那段金属固体原子像的APL,PRL多的不得了，基本上是这方面的内容。准晶因此也被D.Shechtman称为“中国像”。 斑竹也提到过孪晶，英文叫twinning，孪晶其实是金属塑性变形里的一个重要概念。孪生与滑移是两种基本的形变机制。从微观上看，晶体原子排列沿某一特定面镜像对称。那个面叫栾晶面。很多教科书有介绍。一般面心立方结构的金属材料，滑移系多，已发生滑移，但是特定条件下也有孪生。加上面心立方结构层错能高，不容易出现孪晶，曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好的文章。前两年，马恩就因为在铝里面发现了孪晶，发了篇Science呢。卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶，既提高了铜的强度，又保持了铜良好导电性（通常这是一对矛盾），也发了个Science.这年头Science很值钱啊。像一个穷山沟，除了个清华大学生一样。现在，从显微学上来看单晶，多晶，微晶，非晶，准晶，纳米晶，加上孪晶。单晶与多晶，一个晶粒就是单晶，多个晶粒就是多晶，没有晶粒就是非晶。单晶只有一套衍射斑点；多晶的话，取向不同会表现几套斑点，标定的时候，一套一套来，当然有可能有的斑点重合，通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。如果晶粒太小，可能会出现多晶衍射环。非晶衍射是非晶衍射环，这个环均匀连续，与多晶衍射环有区别。纳米晶，微晶是从晶粒度大小角度来说的，在大一点的晶粒，叫粗晶的。在从衍射上看，一般很难作纳米晶的单晶衍射，因为最小物镜光栏选区还是太大。有做NBED的么，不知道这个可不可以。孪晶在衍射上的表现是很值得我们学习研究的，也最见标定衍射谱的功力，大家可以参照郭可信，叶恒强编的那本《电子衍射在材料科学中应用》第六章。准晶，一般晶体不会有五次对称，只有1，2，3，4，6次旋转对称（这个证明经常作为博士生入学考试题，呵呵）。所以看到衍射斑点是五次对称的，10对称的啊，其他什么的，可能就是准晶。

[font=宋体][b]什么是纳米抗体？[/b][/font][font=宋体][font=宋体][url=https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody][b]纳米抗体[/b][/url]（[/font][font=Calibri]nanobody, Nb[/font][font=宋体]）是一种人工设计的抗体分子，又称为单域抗体（[/font][font=Calibri]single-domain antibodies, sdAbs[/font][font=宋体]）、[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体或[/font][font=Calibri]camelid[/font][font=宋体]抗体，是发现于羊驼、单峰驼等驼科以及鲨鱼、鳐鱼等软骨鱼中的一种天然缺失轻链的重链抗体（[/font][font=Calibri]heavy-chain antibodies, HCAbs)[/font][font=宋体]。[/font][font=Calibri]1993[/font][font=宋体]年，比利时的科学家在骆驼的血清中发现了一种天然轻链缺失的重链抗体，分子量约[/font][font=Calibri]95 kDa[/font][font=宋体]，其中包括两个恒定区（[/font][font=Calibri]CH2[/font][font=宋体]和[/font][font=Calibri]CH3[/font][font=宋体]）、一个铰链区和一个重链可变区（[/font][font=Calibri]variable heavy chain domain, VHH[/font][font=宋体]），接着克隆得到只包含一个重链可变区的单域抗体，即[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体。[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]抗体的晶体结构为[/font][font=Calibri]4 nm[/font][font=宋体]×[/font][font=Calibri]2.5 nm[/font][font=宋体]×[/font][font=Calibri]3 nm[/font][font=宋体]的椭圆形，分子量大小仅普通抗体的[/font][font=Calibri]1/10[/font][font=宋体]，约[/font][font=Calibri]12-14 kDa[/font][font=宋体]，是最小的完整抗原结合片段，因此又被称为纳米抗体。纳米抗体可用于肿瘤等疾病的治疗、疾病的检测、疫苗的研发等。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体特性：[/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]1.[/font][font=宋体]高耐热性和稳定性[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]将不同的纳米抗体在[/font][font=Calibri]37[/font][font=宋体]℃放置[/font][font=Calibri]1[/font][font=宋体]周，结果其抗原结合活性均在[/font][font=Calibri]80%[/font][font=宋体]以上，表明纳米抗体在室温下保存相当稳定，这使其比常规抗体更易于储藏和运输。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]比较了鼠单抗和纳米抗体在高达[/font][font=Calibri]90[/font][font=宋体]℃高温长时间处理的抗原结合活性，发现纳米抗体都保持了较高的活性仍能重新获得抗原结合能力，而所有常规抗体在[/font][font=Calibri]90[/font][font=宋体]℃处理后都丧失了活性，发生了不可逆的聚合。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]在恶劣条件，如在高热、离液剂、存在蛋白酶和极度[/font][font=Calibri]pH[/font][font=宋体]值变性的条件下（如胃液和内脏中），正常抗体会失效或分解，而纳米抗体仍具有高度的稳定性。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]2.[/font][font=宋体]高抗原结合性：[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体独特的结构决定了其高抗原结合特性：纳米抗体较长的[/font][font=Calibri]CDR3[/font][font=宋体]，可形成一稳定的暴露的凸环结构（凸环中具有稳定结构的二硫键），能够深入抗原内部以更好的结合抗原从而提高了其抗原特异性和亲和力。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]而传统抗体[/font][font=Calibri]Fab[/font][font=宋体]片段及单链抗体[/font][font=Calibri]scFv[/font][font=宋体]的抗原结合表面常形成凹形拓扑结构[/font][font=Calibri], [/font][font=宋体]通常只能识别位于抗原表面的位点，因此纳米抗体[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]单域具有更加广泛的抗原结合力，甚至当靶蛋白紧密包裹隐藏了普通抗体识别的位点时[/font][font=Calibri],[/font][font=宋体]纳米抗体也可以对其进行表位识别。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]3.[/font][font=宋体]较强的组织穿透力：[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体]纳米抗体具有强而快的组织穿透能力，可以进入致密的组织如实体瘤发挥作用；并且多余未结合的纳米抗体能够很快的被清除，这相对于单克隆抗体组织穿透力差，不易被清除的不足，更有利于疾病的诊断。另外，纳米抗体能够有效的穿透血脑屏障，这样的特性为脑部给药提供了新方法，有望成为治疗老年痴呆症的新药。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=Calibri]4.[/font][font=宋体]高水溶性、高表达性[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]正常抗体[/font][font=Calibri]VH[/font][font=宋体]结构域单独表达时通常形成包涵体，或者暴露的疏水域相互黏附；而纳米抗体[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]由于其[/font][font=Calibri]FR2[/font][font=宋体]中的疏水残基被亲水残基所取代，使得纳米抗体的水溶性增加，聚合性减少；而且即使以包涵体形式表达，也很容易复性，这样可以大大提高作为药物的利用率。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]因纳米抗体分子量小、结构简单，由单一的基因编码，所以它很容易在微生物中合成，能在噬菌体、酵母等微生物中大量的表达，而且其相对价格低廉、可进行大规模生产，易于普及和应用。有报道，可通过酵母反应器酿造将纳米抗体的产量提高，每公升可达[/font][font=Calibri]1[/font][font=宋体]克的产量。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][b]纳米抗体的应用优势[/b][/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]①用于生物医药研发（基因工程药物研发、[/font][font=Calibri]ADC[/font][font=宋体]药物研发）；[/font][/font][font=宋体]②用于临床体外诊断（胶体金法、酶联免疫吸附法、电化学发光法）；[/font][font=宋体]③用于肿瘤研究、免疫学研究等基础研究；申请具有自主知识产权的发明专利及科研奖项；[/font][font=宋体]④拓展研究思路、发表国际知名学术刊物。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]纳米抗体是一种非常有前景的下一代治疗性抗体技术，受到越来越多的研究机构和制药公司的关注。为支持纳米抗体药物的早期发现，义翘神州利用噬菌体抗体库技术自主研发了纳米抗体开发平台，已成功开发了多个纳米抗体候选分子。另外，我们的高通量纳米抗体表达平台，已成功表达和生产了多种纳米抗体形式，包括单价、多价或多特异性[/font][font=Calibri]VHH[/font][font=宋体]，满足客户的各种定制需求。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]更多详情可以关注：[/font][font=Calibri]https://cn.sinobiological.com/resource/antibody-technical/nanobody[/font][/font][font=Calibri] [/font]

我的高分辨图像中大面积的非晶，不过里面有一些纳米颗粒，我如何根据这张图像及选区的FFT变换来确定纳米颗粒的晶体取向，我已经知道它是什么颗粒。

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！

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。

科技日报 2012年03月24日 星期六 本报讯 据美国物理学家组织网3月21日报道，美国科学家在3月22日出版的《自然》杂志上表示，他们发明了一种直接测量纳米材料原子结构的新方法，让他们首次得以看见纳米粒子内部的情况，并获得其单个原子及原子排列的三维图像。最新研究有望大大改进医学和生物学等领域广泛使用的X射线断层照相术获得图像的清晰度和质量。 加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授兼加州纳米系统研究所研究员苗建伟（音译）领导的团队使用一个扫描透射电子显微镜，在一个直径仅为10纳米的微小金粒子上方扫射了一束狭窄的高能电子。这个金纳米粒子由成千上万个金原子组成，每个金原子的大小仅为人头发丝宽度的百万分之一，它们与通过其上的电子相互作用，产生的阴影包含有金纳米粒子内部结构的信息，这些阴影被投射到扫描镜下方的一个探测器上。 研究小组从69个不同的角度进行测量，将每个阴影产生的数据聚集在一起，形成了一个纳米粒子内部的三维结构图。使用这种名为电子断层摄影术的方法，他们能直接看到单个原子的情况以及单个原子在特定的金纳米粒子内的位置。 目前，X射线晶体照相术是让分子结构内的原子三维可视化的主要方法。然而，这一方法需要测量很多几乎完全一样的样本，然后再将得到的结果平均。苗建伟说：“一般平均需要扫描数万亿个分子，这会导致很多信息丢失。而且，自然界中的大部分物质都是结构不如晶体结构那么有序的非晶体。”他表示：“现有技术主要针对晶体结构，目前还没有直接观察非晶体结构内部原子的三维情况的技术。探索非晶体材料的内部情况非常重要，因为结构上一点小小的变化都会大大改变材料的电学属性。例如，半导体内部隐藏的瑕疵会影响其性能，而新方法会让这些瑕疵无所遁形。” 苗建伟和他的同事已经证明，他们能为一个并非完美的晶体结构（比如金纳米粒子）摄像，晶体可小至0.24纳米，一个金原子的平均大小为0.28纳米。实验中的金纳米粒子由几个不同的晶粒组成，每个晶粒形成一块拼图，其中的原子采用些许不同的模式排列。纳米结构具有隐藏的晶体断片和边界，同由单一晶体结构组成的物质不同，新方法首次在三维层面实现了纳米粒子的内部可视化。 （刘霞）

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

中国科技网讯 据物理学家组织网6月15日（北京时间）报道，最近，美国斯坦福和南加州大学工程师开发出一种设计碳纳米管线路的新方法，首次能生产出一种以碳纳米管为基础的全晶片数字电路，即使在许多纳米管发生扭曲偏向的情况下，整个线路仍能工作。 碳纳米管（CNTs）超越了传统的硅技术，在能效方面有望比硅基线路提高10倍。第一个初级纳米管晶体管诞生于1998年，人们期望这将开启一个高能效、先进计算设备新时代，但受制于碳纳米管本身固有的缺点，这一愿景一直未能实现。 “作为未来的密集型高能效集成电路，碳纳米晶体管极具吸引力。然而当人们想把它们用在微电子领域时，却遭遇到巨大的障碍。最主要的就是它们的位置和电属性的变化。”IBM托马斯·瓦特森研究中心物理科学部主管苏布拉迪克·高华说。 在碳纳米管能变成一种有现实影响力的技术之前，至少还要克服两大障碍：第一，研究已证明，要造出具有“完美”直线型的纳米管是不可能的，而扭曲错位的纳米管会导致线路出错，以致功能紊乱；第二，迄今还没有一种技术能生产出完全一致的半导体纳米管，如果线路中出现了金属碳纳米管，会导致短路、漏电、脆弱易受干扰。 针对这两大难题，研究人员设计了一种独特的“缺陷-免疫”模式，生产出第一个全晶片级的数字逻辑装置，能不受碳纳米管线向错误和位置错误的影响。此外，他们还发明了一种能从线路中清除那些不必要元素的方法，从而解决了金属碳纳米管的问题。他们的设计方法有两个突出特点，首先是没有牺牲碳纳米管能效，其次还能与现有的制造方法和设施兼容，很容易实现商业化应用。 他们的研究最近还被作为国际电子设备大会（IEDM）的邀请论文，以及美国电器与电子工程师协会（IEEE）会报集成线路与系统计算机辅助设计方面的“主题论文”。 下一步，研究人员将尝试造出数字集成系统的基本组件：计算线路与序列存储，以及首个高度一体化的整体三维集成电路。（记者 常丽君） 总编辑圈点 在表兄弟石墨烯“出生”之前，碳纳米管一直是纳米材料界最炙手可热的宠儿。它在力学、导电、传热等方面独特而优异的性能，让科学家们对它充满各种奇思妙想，甚至认为它是制备科幻小说里“太空电梯”的理想材料。相比较那些仅停留在理论上的用途，碳纳米管在集成电路上的使用无疑要现实可行得多。如今，科学家们突破了碳纳米管在微电子领域应用的瓶颈，恐怕摩尔大叔是最欣慰的人之一——摩尔定律神奇的魔力还将会持续下去。 《科技日报》（2012-06-16 一版）

科技日报 2013年11月05日 星期二 科技日报讯 在基因组测序技术领域，科学家在不断追求速度更快、成本更低的方法和设备。据物理学家组织网10月30日报道，最近，美国伊利诺斯大学厄本那—香槟分校最近开发出了一种新奇的方法：把石墨烯纳米带（GNR）夹在两层有纳米孔（内径约1纳米）的固体膜中间，再让DNA分子穿过这种“三明治”设备，以此来感知辨认所通过的DNA碱基对。 研究人员设计的DNA感测器是一种以石墨烯为基础的场效应类晶体管设备，能探测DNA链的旋转和位置结构。实现这一点的关键是利用了石墨烯的电学性质，制成的GNR可以多方调节，改变它的边缘形状、载流子浓度、纳米孔位置等，由此来调节它的电导率和对外部电荷的灵敏度。 “在这一专业领域，当前主要的实验研究是模型模拟。”这里面临着许多难题和挑战，让-皮埃尔·莱伯顿教授介绍说，常用的密度泛函理论（DFT，一种物理学和化学中所用的量子力学模型方法，用于研究多物体系统的电子结构），仅限于固体系统中，而我们所处理的是一种固—液混合系统。此外，DFT还要对石墨烯纳米带假设一些过于简单和理想化的条件，比如GNR宽度要一致，边缘要规则，纳米孔还要位于石墨烯带的中心，没有电解液的静电穿透等。 “在我们的方法中，我们使用一种多轨道紧绑（TB）技术，比DFT处理的原子数量要大得多，而且考虑了GNR宽度不一，边缘不规则，以及纳米孔大小和位置不同等问题。”莱伯顿解释说。此外，他们用一种多尺度法处理了双混系统。 研究人员指出，其他领域也可能从这项研究中受益。比如开发新的小型生物电子设备，广泛用于个体化医疗。莱伯顿说：“从更广泛的意义上说，这是生物学与纳米电子学在分子水平上的互动。纳米电子设备带给我们控制生物信息的可能，利用生物处理海量信息的能力，开辟信息处理技术的新天地。”（常丽君）

中国化工网2007年3月13日报道：纳米材料是指晶体粒径为纳米级的多晶体材料，具有小尺寸与高浓度晶界两个重要特征，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，产生了小尺寸的量子隧道效应，同时由于其高浓度晶界及界面原子受力不均衡性增加产生了界面效应，这两种效应导致材料在力学性能、磁性能、光学性能、电性能及热力学特征发生突变。将纳米材料应用于涂料中，由于成膜基料、颜填料及助剂等分子中存在着诸多的活性点，这些活性点可能会与纳米粒子表面的活性点之问发生强烈的相互作用，从而有可能形成致密而稳定的涂层，使涂膜的物理化学性能显著提高。碳酸钙是一种无毒、无刺激、无气味的白色软质填料，在涂料工业中，其易于与各类聚合物相容，热稳定性好，是最常用的原料之一，在成膜物中起着骨架作用。近年来随着纳米技术的兴起，将纳米碳酸钙应用于涂料中以期改善涂料性能是涂料界关注的热门话题之一，尤其是国内众多万吨级的纳米碳酸钙生产线的建成，更是迫切需要寻找包括涂料在内的一系列领域中获得应用，然而纳米碳酸钙直接应用于涂料中，存在以下缺陷：颗粒表面能高，处于热力学不稳定状态，极易团聚；碳酸钙表面亲水疏油，极性很高，在有机介质中难以分散，与基料的结合力差，易形成界面缺陷，导致涂膜性能下降。[

[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。

据美国物理学家组织网4月19日(北京时间)报道，由美国匹兹堡大学领导的一个研究小组日前宣布，他们制造出了一种核心组件直径只有1.5纳米的超小型单电子晶体管。该装置是制造下一代低功耗、高密度超大规模集成电路理想的基本器件，具有极为广泛的应用价值。相关论文发表在最新一期《自然·纳米技术》杂志上。　　单电子晶体管是用一个或几个电子就能记录信号的晶体管，其尺度都处于纳米级别。随着集成电路技术的发展，电子元件的尺寸越来越小，由单电子晶体管组成的电路日益受到研究人员的青睐，其高灵敏度的特性和独特的电气性能使其成为未来随机存储器和高速处理器制造材料的有力竞争者。　　据研究人员介绍，这种新型单电子晶体管的核心组件是一个直径只有1.5纳米的库伦岛，另外还有一两个电子负责对信号进行记录。负责该项研究的匹兹堡大学文理学院物理学和天文学教授杰里米·利维称，该晶体管未来可用于研制具有超密存储功能的量子处理器。这种处理器将能轻松应对那些让目前全世界所有的计算机同时工作数年也计算不完的复杂问题。同时因其中央的库伦岛可以被当作人工原子，该晶体管还可用来制造自然界原本并不存在的新型超导材料。　　利维和其同事将这种超小型单电子晶体管命名为“SketchSET”。原因在于这项技术受到了一种名为蚀刻素描画板(Etch A Sketch)的启发，这种晶体管的制造原理也与其类似。在实验中，通过原子力显微镜，研究人员用一种极为尖锐的电导探针就能在钛酸锶晶体界面上用1.2纳米厚的一层铝酸镧“蚀刻”出所需的晶体管。　　据介绍，SketchSET是第一个完全由氧化物制成的单电子晶体管，并且其库伦岛内能容纳两个电子。经过库伦岛的电子数量可以是0、1或2，而不同数量的电子将决定其具有怎样的导电性能。　　利维表示，这种单电子晶体管对电荷极为敏感，且所使用的氧化物材料具有铁电效应，该晶体管还可制成固态存储器，即便没有外部电源，该晶体管存储器也不会丢失此前存储的信息。此外，这种晶体管对压力变化也极为敏感，根据这一特性可用其来制成纳米尺度的高灵敏度压力传感设备。　　1959年一个芯片上只能放一个晶体管，今天家用计算机微处理器上的晶体管数量已达11.7亿，是半导体材料支撑起了电子计算机时代。下一代计算机如何发展？无论是基于单电子晶体管的量子计算机，还是基于蛋白质技术的生物计算机，我们还是要从新材料上找答案。当前已经有多种单电子晶体管研制出来，也许这些方案将来都派不上用场，然而每次实验都会向成功迈进一步，最后开启计算机新时代的新材料一定会在这些实验中脱颖而出。

由于是纳米器件，需要分析器件中小区域材料的晶体结构，所以需要做纳米束衍射，不知道上海这边哪里可以做呢？F20说是能做，可是那个老师不给做，说没有相应的配件，所以请教下大家

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。

所里准备要买一个扫描电镜， 我们目前是做碳纳米管/高分子符合材料的。老板对EBSD很感兴趣， 想通过EBSD观察碳纳米管在高分子基体中的排列，取向情况。考虑到碳纳米管虽然算晶体，有规则晶格排布。但是尺寸太小了啊。用EBSD能获得碳纳米管的相关信息吗。另一个问题还有高分的结晶程度通常很低， 所以EBSD对它的作用应该不大把。看了很多资料，EBSD通常用于陶瓷， 金属的， 因为他们都有规则的晶体结构， 能得到好的结果。但是很少有用在高分子上的。而且找了半天的资料， 也没有EBSD在研究碳纳米管上的应用。这里请教达人，用EBSD研究碳纳米管/高分子复合材料 合适吗。下周要给老板回话， 告诉他要不要买这个EBSD 探头， 着急啊，谢谢了

大师王中林发表在Advanced Functional Materials上关于氧化物压电纳米结构的文章，电镜照片堪称艺术品。读后，相信对晶体学，电子显微学基本概念有所帮助。

美国加州大学洛杉矶分校17日表示，该校纳米系统科学主任保罗·维斯领导的研究小组开发出了研究纳米级材料相互作用的工具——双扫描隧道显微和微波频率探针，可用于测量单个分子和接触基片表面的相互作用。 　　过去50年中，电子工业界努力遵循着摩尔定律：每两年集成电路上晶体管的尺寸将缩小大约50%。随着电子产品尺寸的不断缩小，目前已到了需要制作纳米级晶体管才能继续保持摩尔定律正确性的地步。　　由于纳米级材料和大尺寸材料所展现的特性存在差异，因此人们需要开发新的技术来探索和认识纳米级材料的新特征。然而，研究人员在研发纳米级电子元器件方面遇到的障碍是，人们没有相应的能力去观察如此小尺寸材料的特性。

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?

有望提供一种新的治疗癌症的方法2013年08月01日 来源： 科技日报 作者： 陈丹 科技日报讯（记者陈丹）据《自然》杂志网站8月1日（北京时间）报道，纳米钻石可用于量子计算机中处理量子信息，而哈佛大学的研究人员利用纳米钻石的量子效应，将其变为“温度计”，测量出了人类胚胎干细胞内部的温度变化，精确度是现有技术的10倍。通过加入金纳米粒子，研究人员还能够利用激光对细胞的特定部分加热甚至杀死细胞，这有望提供一种新的治疗癌症而不损害健康组织的方法，以及研究细胞行为的新手段。研究论文发表在本周的《自然》杂志上。 在这项最新研究中，研究人员使用纳米线将直径约100纳米的钻石晶体注入一个人类胚胎干细胞中，然后用绿色激光照射细胞，使氮杂质发出红色荧光。当细胞内局部温度出现变化时，红色荧光的强度会受到影响。通过测量荧光的强度，便可以计算出相应的纳米钻石的温度。由于钻石具有良好的导热性，就可以像温度计一样显示出其所处细胞内部环境的即时温度。 研究人员同时还将金纳米粒子注入细胞内，然后用激光来加热细胞的不同部位，加热点的选择和温度升高多少都可由纳米钻石“温度计”来精确控制。“现在我们有了一个可以在细胞水平上控制温度的工具，让我们能够研究生物系统对温度变化的反应。”参与该研究的哈佛大学物理学家彼得·毛瑞尔说。 他指出，基础生物学涉及到的很多生物过程，从基因表达到细胞新陈代谢，都会受到温度的强烈影响，纳米钻石“温度计”将是一个有用的工具。例如，通过控制线虫的局部温度，生物学家可以了解简单有机体的发育。“你可以加热单个细胞，研究其周围的细胞是否会减慢或者加快它们的繁殖率。”毛瑞尔说。 目前也有一些其他测量细胞温度的方法，比如利用荧光蛋白或碳纳米管，但这些测量手段在敏感性和准确度方面都有欠缺，因为其中的一些成分会和细胞内的物质发生反应。毛瑞尔说，他们的纳米钻石“温度计”的敏感度至少提高了10倍，能够检测出细微到0.05开的温度波动。而且其还有改进的余地，因为在活细胞外部，该“温度计”的敏感度已经达到0.0018开的温度波动。 总编辑圈点 这样的“温度计”应该造价不菲，好在钻石是纳米级的。而其能够检测出细微到0.05开的温度波动，让其他测量细胞温度的方法难以望其项背，我们有理由相信，这项技术不仅仅只应用于医学领域。目前晶体管已经达到极小量度，在20或30纳米级别，离原子级别已经不远。然后，最重要的事情就是要理解热量散播和设备电子结构之间的关系，只有掌握这方面的知识，才能真正操控原子级设备，而纳米钻石“温度计”或许能派上大用场。 《科技日报》（2013-08-02 一版）

据美国物理学家组织网9月26日报道，美国范德堡大学化学家开发出一种先进方法，能迅速精确地描绘出雅努斯（Janus）纳米粒子的化学属性，为评价其应用效果、改进制备方法提供了有效工具。发表在本月德国《应用化学》杂志上的研究论文对雅努斯纳米粒子在应用方面的主要障碍进行了分析。Janus本意为古罗马的“双面神”，法国物理学家德热纳（De Gennes）在1991年诺贝尔奖颁奖大会上首次用它来描述一类由两半球面组成且具有两种截然不同化学性质的粒子。两面性让这种粒子能形成特殊结构，合成新型材料，比单一性质的纳米粒子拥有更多潜能，因而在药物递送、生物传感、太阳能电池、工业催化剂以及视频播放器等领域具有广泛应用前景。比如，它的一面可以结合药物分子，而另一面黏附连接分子与标靶细胞结合。当它的两个面是完整分开的两个半球时，这种优势更加明显。雅努斯粒子越小，就越难绘制出它们的表面结构，不但给制备带来了很大困难，也很难评价它们在各种应用中的效果。对较大的纳米粒子而言（约10纳米），可以用扫描电子显微镜来绘制它们的表面结构，帮助生产出两面完整分开的雅努斯粒子。但如果粒子小于10纳米，这种方法就会失效。而仅几个纳米大小的雅努斯粒子和单个蛋白质相仿，是最有潜力的药物递送工具。在此项研究中，范德堡大学副教授大卫-克利菲尔等人采用了能同时识别上千种单个纳米粒子的离子迁移质谱仪。他们将两种不同的化合物涂在一些金纳米粒子表面，然后把这些纳米粒子分裂成由4个金原子组成的原子团，再让这些碎片通过离子迁移质谱仪。两个涂层的分子仍黏附在原子团上，由此，通过分析最后的图样，研究人员能对这些纳米粒子进行识别，区分开哪些粒子的双涂层完整分开，哪些粒子的双涂层随机混合，哪些的分开程度中等。克利菲尔说：“目前除了用X射线晶体摄影术，还没有其他方法可以分析这种级别的纳米粒子。但X射线晶体摄影非常困难，要花几个月才能获得一个结构图。”另一位研究人员约翰·麦卡林也指出，离子迁移质谱仪在精确性方面虽然比不上X射线晶体摄影术，但非常实用，几秒钟内就能获得纳米粒子的结构信息。

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