納米材料

英科學家發(fā)現(xiàn)石墨烯自旋編碼優(yōu)于硅芯片

據(jù)報道，具備高電子遷移率的石墨烯一直被視為延長摩爾定律的關(guān)鍵，而因為石墨烯的均勻性優(yōu)于金屬，也使其成為納米自旋電子組件的最佳候選材料。英國查爾摩斯理工大學（Chalmers University of Technology）的納米制造實驗室表示，自旋電子組件能以個別電子自旋來編碼信息，而不是透過成千上萬的電荷，因此組件的尺寸可望進一步微縮、功耗也能比硅芯片來得更低。

目前市面有少數(shù)組件是采用自旋編碼，包括一些先進的硬盤機以及磁阻式隨機存取內(nèi)存；但這些組件僅能將自旋編碼后的電子移動數(shù)納米，所采用的銅與鋁等金屬的均勻度不足，無法讓電子移動更長的距離，限制了自旋電子組件的性能。為此查爾摩斯理工大學的目標是讓自旋編碼后的電子移動距離拉長到微米等級，好讓各種數(shù)字電路都能利用自旋電子。

查爾摩斯理工大學教授Saroj Dash的團隊最近利用化學氣相沉積（CVD）技術(shù)，將石墨烯沉積到銅基板上，再于室溫下轉(zhuǎn)移至絕緣上覆硅晶圓片，成功實現(xiàn)了長距離的自旋電子通訊；結(jié)果顯示自旋電子傳輸距離可擴展至16μm。（查爾摩斯理工大學）

我國取得二氧化鈦基乳腺癌可視化診療納米探針研究新進展

二氧化鈦（TiO2）納米材料是一種寬禁帶半導體材料，在電子學器件、太陽能電池以及光催化領(lǐng)域具有重要的應用。此外，其作為無機光敏劑，在腫瘤光動力治療（PDT）中也顯示出潛在的應用。與傳統(tǒng)的有機光敏劑相比，TiO2納米粒子具有生物相容性好、性能穩(wěn)定（不易光漂白）和體內(nèi)循環(huán)時間長等優(yōu)點。因此，設(shè)計并制備TiO2基納米探針對于實現(xiàn)腫瘤的可視化診療具有重要的意義和價值。

據(jù)報道，最近，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所吳愛國團隊在基于TiO2納米材料的乳腺癌可視化診療納米探針研究中取得了階段性進展。為解決TiO2在PDT中的激發(fā)光問題，曾樂勇指導碩士生張令娥設(shè)計了釓（Gd）基上轉(zhuǎn)換與TiO2納米粒子的復合材料，利用上轉(zhuǎn)換材料在NIR光激發(fā)下發(fā)射紫外光的性質(zhì)，紫外光可進一步激發(fā)TiO2納米粒子產(chǎn)生活性氧自由基，實現(xiàn)了NIR光激發(fā)下TiO2納米粒子的無機PDT功能；而且利用Gd基上轉(zhuǎn)換納米粒子的MRI功能，最終實現(xiàn)了對MCF-7乳腺癌裸鼠腫瘤的MRI引導下的無機PDT，具有安全和穿透性強等特點。（中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所）

我國在金納米團簇的結(jié)構(gòu)和催化研究方面取得進展

據(jù)報道，近日，中國科學院上海應用物理研究所水科學與技術(shù)研究室許文武博士和高嶷研究員與美國內(nèi)布拉斯加林肯大學的曾曉成教授合作，在金納米團簇的結(jié)構(gòu)和催化研究方面取得進展。

近年來，由于自身獨特的物理化學性質(zhì)和在催化、納米及磁性材料等領(lǐng)域廣泛的應用前景，巰基保護的金團簇的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)得到研究者的廣泛關(guān)注。美國斯坦福大學教授、2005年諾貝爾化學獎得主Kornberg研究組利用單粒子透射電鏡方法實現(xiàn)技術(shù)突破，確定了巰基保護的金納米團簇中金原子的坐標，而團簇中硫原子的坐標卻無法給出。上海和美國的研究小組通過理論計算表明金團簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)與實驗結(jié)果內(nèi)核相一致，而表面的金原子卻存在差異。這可以歸因于單粒子透射電鏡的電子束改變了表面部分金原子位置，進而對團簇性質(zhì)造成影響。進一步的理論研究表明，該團簇可以作為良好的納米催化劑。該工作展示了理論能夠為實驗觀測提供支持，并更準確地解釋實驗現(xiàn)象。（中國科學院上海應用物理研究所）

青島能源所在軟質(zhì)纖維狀納米材料研究中取得進展

據(jù)報道，近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所的仿生智能材料團隊在研究員李朝旭的帶領(lǐng)下，在軟質(zhì)纖維狀納米材料方面有了新的研究進展。該課題組利用一種獨特的蛋白質(zhì)自組裝結(jié)構(gòu)——淀粉樣納米纖絲合成了邊長接近半毫米的二維單晶金片。相關(guān)研究成果已發(fā)表在Advanced Materials上。

由于淀粉樣納米纖絲極高的長徑比和優(yōu)異的力學性能，李朝旭自2009年在蘇黎世聯(lián)邦理工學院開始利用淀粉樣納米纖絲構(gòu)筑功能材料（如水凝膠、人工骨骼及石墨烯復合紙）。隨后，他與合作者成功制備了一種基于納米金片/淀粉樣纖絲的復合薄膜材料，可應用于食品包裝、化妝品及裝飾等領(lǐng)域。最近，利用一種簡單的“一步合成”方法，他們合成了具有不同厚度的大尺寸二維金單晶。

這種二維金單晶表面積超過104μm2，厚度超過100nm。由于納米材料存在的潛在健康問題，該二維金單晶所具有的超過納米尺度的幾何形貌，對進一步拓展金單晶的應用空間具有重要價值。同化妝品行業(yè)、鐘表和珠寶行業(yè)一樣，金在食品領(lǐng)域長期作為甜點、飲品等食物的高檔包裝。由于其原子尺度的光滑表面，該二維金單晶有望作為金箔的替代品，大大降低黃金的實際用量。這種新穎的肉眼可見的二維材料也可應用于光學及電子納米器件、納米天線、傳感和成像等領(lǐng)域。另外，通過與聚氨酯復合，他們制備了一種獨特的柔性導電薄膜，具有應變應力傳感行為。（中國科學院青島生物能源與過程研究所）

碳納米材料高能柔性電容器研究取得進展

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，柔性、可穿戴、可折疊、智能化是電子設(shè)備發(fā)展的主流方向，為電子產(chǎn)品提供能量的儲能器件也逐步向輕、薄、韌等方向發(fā)展。柔性超級電容器是一種儲能器件，具有高容量、充放電速度快、安全環(huán)保等特點，在新興的電子智能設(shè)備等高新技術(shù)上有著廣闊的應用前景。碳纖維和碳納米管紗布等碳紡織品作為柔性電極活性材料已經(jīng)被廣泛研究并且表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，然而由于大部分產(chǎn)品是水系電解液，其放電電壓低于2V，極大降低了這些柔性超級電容器的能量輸出，限制了其發(fā)展和實際運用。

據(jù)報道，中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所國際實驗室張躍鋼團隊近期結(jié)合靜電紡絲技術(shù)和高溫熱解技術(shù)，制備在一維碳纖維上生長垂直碳管的三維多級結(jié)構(gòu)，并對其電化學性能進行研究。在碳纖維上生長垂直碳納米管陣列，提高了碳纖維的比表面積、導電性、多孔性以及電解液的浸潤性，同時利用離子液3體電解液代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水系電解液將其輸出電壓擴展到4V，有效提高了柔性電容器的能量輸出。該三維柔性碳電極材料的優(yōu)異性能得益于，利用垂直碳管類儲存和積累電荷，而碳纖維導電基底運輸電荷形成一個三維導電網(wǎng)絡(luò)，極大地促進電子和離子的移動速度，減少材料本身電阻。

該材料的合成方法采用柔性的碳纖維代替以往堅硬的硅或者金屬基底來生長碳納米管陣列，同時采用PVP固體分解提供碳源的方法避免可燃性氣體的使用，合成了仙人掌狀的三維柔性碳電極材料，既降低了成本也提高了制備的安全性，有望大規(guī)模合成，并運用于新興的柔性電子儲能設(shè)備。（中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所）

納米碳材料解決儲能材料研究難題

據(jù)報道，大連理工大學化工與環(huán)境生命學部教授邱介山領(lǐng)導的能源材料化工學術(shù)團隊在高性能儲能設(shè)備所用儲能材料的研究方面取得了新進展。近日，相關(guān)研究成果作為封面發(fā)表于《先進能源材料》期刊。

近年來，純電動車和混合電動車等高性能新能源交通運輸工具的發(fā)展態(tài)勢強勁，與此同時，新型高效儲能設(shè)備的設(shè)計和開發(fā)也成為擺在新能源交通運輸工具面前的一道難題。邱介山團隊發(fā)展了調(diào)控碳基材料的表/界面的新技術(shù)，為儲能器件超級電容器電極材料的設(shè)計提供了新的技術(shù)途徑。

“超級電容器具有功率密度高、循環(huán)使用壽命長和安全性能優(yōu)異等突出優(yōu)勢，在電化學儲能領(lǐng)域的應用前景巨大。而多孔碳材料具有豐富可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)和大比表面積等特點，是目前最為廣泛使用的一類超級電容器電極材料?！鼻窠樯奖硎?，基于多孔碳材料實現(xiàn)兼具高功率密度和高能量密度的超級電容器的設(shè)計和構(gòu)筑，是一個富有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵問題。

研究表明，這種合成策略可以拓展到多種類型的其他碳源，是一種制備高性能二維多孔片狀納米碳材料的普適性新方法。這一研究成果為拓展和深化高性能碳基超級電容器電極材料的設(shè)計與構(gòu)筑開辟了新的技術(shù)途徑，也為高性能二維納米碳材料的設(shè)計合成提供了新思路。（中國科學報）

天津大學成功研制出高比能量氟化石墨烯材料

據(jù)報道，天津大學材料學院教授領(lǐng)銜的氟化碳納米材料研究團隊，通過水熱剝離法成功制備出氟化石墨烯，并以其作為正極材料制成了高比能量鋰電池，取得多項科技新成果新突破。

據(jù)介紹，在所有的鋰電池正極材料中，氟化碳具有最高的質(zhì)量比容量，因此以氟化碳為正極材料的鋰一氟化碳電池具有比能量大、使用溫度范圍寬和工作電壓平穩(wěn)等獨特的優(yōu)點。檢測結(jié)果顯示，以氟化石墨烯為正極的鋰電池比能量提高了近30%，同時還能夠在3C的倍率下穩(wěn)定放電，其比功率特性提高一個數(shù)量級，大大改善了鋰電池的電化學性能。

近年來，天津大學該團隊在國家“973”和國家自然科學基金支持下專注研究氟化碳納米材料，相繼研制出用于鋰電池的氟化碳納米管、氟化碳納米纖維、氟化碳微球等。此次研發(fā)出的氟化石墨烯顯著提高了鋰電池的比能量和比功率，為新型電源電極材料發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。（中國有色金屬報）

碳硅烯狄拉克錐成因獲解 開發(fā)納米電子器件材料有更多選擇

據(jù)報道，二維單原子碳層-石墨烯具有奇特的電子結(jié)構(gòu)特征，其能帶在費米能級處呈現(xiàn)上下對頂?shù)膱A錐形，形成所謂的狄拉克錐（Dirac Cone）。近日，上海大學理學院物理系劉軼教授及其科研團隊通過理論計算首次發(fā)現(xiàn)，2種新型結(jié)構(gòu)的碳硅烯也具有狄拉克錐特征的電子結(jié)構(gòu)，這為研發(fā)和設(shè)計新型納米電子器件材料提供了理論基礎(chǔ)。該研究成果發(fā)表在物理化學領(lǐng)域著名學術(shù)期刊《物理化學快報》上。

2010年石墨烯的發(fā)現(xiàn)被授予諾貝爾獎，除了因為它是第一個穩(wěn)定存在的單層二維材料，從而打破了傳統(tǒng)二維材料不穩(wěn)定的常識之外，還因為石墨烯存在奇異的狄拉克錐電子結(jié)構(gòu)，電子在費米能附近以近光速傳播，被認為是未來電腦芯片的理想材料。為此，人們對基于石墨烯的新興電子材料寄予厚望。

然而，目前的電子工業(yè)還是建立在硅材料基礎(chǔ)上。雖然硅版的石墨烯—硅烯也具有狄拉克錐，但是硅烯的原子結(jié)構(gòu)非平面，硅烯穩(wěn)定性相對石墨烯低很多，這使劉軼對碳硅混合的二維體系——碳硅烯產(chǎn)生了興趣。劉軼團隊發(fā)現(xiàn)的新型碳硅烯的共同結(jié)構(gòu)特點是由碳-碳（C-C）和硅-硅（Si-Si）原子對混合而成，呈現(xiàn)狄拉克錐電子結(jié)構(gòu)特征；同時他們還提出了“原子對耦合”機制以及判斷狄拉克錐是否形成的定量判據(jù)?；趯唵误w系的計算，該判據(jù)還被成功用于預測其他二元二維體系是否具有狄拉克錐。

劉軼介紹，新發(fā)現(xiàn)證明，可以通過改變碳硅烯的成分配比和原子排列等方式對電學性質(zhì)進行調(diào)控，這是單純的石墨烯或硅烯不能實現(xiàn)的，因此碳硅烯比石墨烯有更好的工業(yè)相容性和性質(zhì)多樣性，為開發(fā)未來納米電子器件材料提供了更廣闊的材料選擇。（科技日報）

世界首條石墨烯漿料生產(chǎn)線批量供貨

據(jù)報道，鴻納（東莞）新材料科技有限公司（以下簡稱“鴻納科技”）日前宣布：經(jīng)過一年多的調(diào)試與優(yōu)化，已投產(chǎn)的2條水性和油性石墨烯漿料生產(chǎn)線均已超過萬噸級的年產(chǎn)能。

據(jù)鴻納科技董事長兼首席執(zhí)行官，高溫超導、碳納米管工業(yè)領(lǐng)域的開拓者、中組部千人計劃入選者李琦介紹，鴻納科技的2條萬噸級石墨烯漿料生產(chǎn)線每年可生產(chǎn)近3 000t的石墨烯粉體。該生產(chǎn)線生產(chǎn)的石墨烯經(jīng)清華大學深圳研究生院的原子力顯微鏡統(tǒng)計檢驗，平均在1～2層，這在全球量產(chǎn)同行里還是首次。石墨烯漿料主要應用于鋰電池行業(yè)。鴻納科技已獲得國內(nèi)主要電動車鋰電池生產(chǎn)廠商的認證，并已開始大批量供貨。

李琦認為，2015年將是中國石墨烯產(chǎn)業(yè)起飛的元年、也是爬坡的第一步。鴻納科技的石墨烯產(chǎn)品在重防腐、功能涂料、復合材料等應用領(lǐng)域也獲得客戶正面的測試結(jié)果、及部分客戶的認證。在某些領(lǐng)域，石墨烯下半年也有望開始批量供貨。（中國證券網(wǎng)）

石墨烯國家標準制定工作正式啟動

據(jù)報道，石墨烯國家標準制定工作正式啟動。此次主要是對國家去年已批準立項的《石墨烯材料的名詞術(shù)語與定義》等4項國家標準項目進行討論，對石墨烯核心術(shù)語、材料定義、制備方法等方面進行界定。

全國納標委納米材料分會秘書長戴石鋒介紹，希望通過制定石墨烯國家標準，更好地引導和促進石墨烯產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，使這種具有卓越性能的新材料能更好地在各領(lǐng)域得到推廣應用。（新華社）

空氣凈化器用上新型納米材料

據(jù)報道，日前，由洛陽師范學院化學化工學院劉獻明教授發(fā)明的多功能納米復合材料被成功應用在洛陽某企業(yè)生產(chǎn)的空氣凈化器上。

據(jù)悉，傳統(tǒng)的空氣凈化器的過濾主要依靠活性炭，為提高其過濾和對病菌的殺滅效果，急需在此基礎(chǔ)上開發(fā)功能更多的碳復合材料。

為此，劉獻明帶領(lǐng)的課題組，在該企業(yè)提供的20萬科研經(jīng)費的支持下，成功開發(fā)并批量制備出該類復合材料。該材料既具備高效吸附特性，又能殺菌和催化。

實驗數(shù)據(jù)顯示，該材料對表面吸附的病菌和細菌的5min內(nèi)滅活效率達90%以上，催化表面有自凈功能，殺菌消毒過程不會給人和環(huán)境造成任何副作用。同時，該材料對甲醛、苯、三氯甲烷和乙烯的去除率達到90%以上，對包括大腸桿菌等大多數(shù)細病菌殺滅率達到98%。（科學網(wǎng)）

哈工程“納米材料”入藥獲國際性重大突破

據(jù)報道，日前，哈爾濱工程大學蓋世麗、王君、李光植、賀飛、楊飄萍等教師研究發(fā)明的“新型多功能納米材料在藥物載體的設(shè)計合成及在靶向可控藥物緩釋領(lǐng)域”取得重大突破。這種新材料利用納米技術(shù)優(yōu)化傳統(tǒng)化學療法具有獨特優(yōu)勢，設(shè)計了多種光磁功能化的介孔復合材料，建立了功能材料對藥物分子的緩/控釋行為模型，開展了在藥物緩釋體系中的靶向定位和熒光監(jiān)測研究，解決了藥物擔載量低等亟需解決的難題，研究成果受到了世界各國相關(guān)領(lǐng)域研究人員的極大關(guān)注。

相關(guān)人員介紹，納米材料可以優(yōu)化傳統(tǒng)化學療法，有效提高治療效果。目前，納米材料在化學療法中的應用還面臨如下亟需解決的關(guān)鍵問題：納米材料無法將治療藥物準確運送到針對目標，定向殺滅病變細胞的，同時不會對健康細胞帶來傷害；納米材料在體內(nèi)的代謝過程無法檢測，藥物分子的釋放進程無法檢測。針對這些問題，該項目設(shè)計合成了多種光磁功能化的介孔復合材料，建立了此功能材料對藥物分子的緩/控釋行為模型，并利用其光磁功能性開展了在藥物緩釋體系中的靶向定位和熒光監(jiān)測研究。解決了藥物擔載量低和上述亟需解決的關(guān)鍵問題。對于提高藥物治療效果和降低副作用具有重要意義。為該類復合材料在癌癥診療領(lǐng)域的實際應用提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)及理論指導。

據(jù)介紹，該項目發(fā)表的研究成果被多個國家的研究學者所引用，研究成果受到了國內(nèi)外專家學者的充分肯定和極高評價，為多功能復合材料的設(shè)計合成、性能調(diào)變及在可控藥物緩釋和生物成像等領(lǐng)域的應用研究提供了堅實基礎(chǔ)。多位國際相關(guān)領(lǐng)域的專家學者在其發(fā)表的論文中引用并肯定了其工作成果。國際著名發(fā)光領(lǐng)域權(quán)威專家Paras N. Prasad教授和陳學元教授對本項目所取得的研究成果給予了充分肯定，并對論文中載藥體系的合成路線給予了高度評價：“構(gòu)筑上轉(zhuǎn)換納米粒子基藥物緩釋系統(tǒng)的第二種方法是在上轉(zhuǎn)換納米粒子表面包覆介孔二氧化硅層，再將藥物分子擔載到介孔孔道中，適合用于各種生物應用?！保ㄖ袊I(yè)報）

北京納米科技產(chǎn)業(yè)園2個中空纖維膜制備技術(shù)獲北京科學技術(shù)獎

據(jù)報道，在近日舉辦的北京市科學技術(shù)獎勵大會暨2015年北京市科技工作會上，雁棲開發(fā)區(qū)北京納米科技產(chǎn)業(yè)園兩項目獲得市政府科技大獎。

其中，北京賽諾水務(wù)膜技術(shù)有限公司的“TRIP法高性能PVDF中空纖維膜制備技術(shù)”獲得北京市科學技術(shù)獎二等獎。北京市碧水源膜科技有限公司的“嵌入增強PVDF中空纖維微濾膜及低能耗MBR膜組器研發(fā)與規(guī)?；瘧谩背晒@得北京市科學技術(shù)獎三等獎。2企業(yè)均是納米園膜材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的骨干企業(yè)，此次雙雙獲獎將對其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新產(chǎn)生示范和激勵效應，將進一步彰顯北京納米科技產(chǎn)業(yè)園在納米技術(shù)企業(yè)的聚集力度。

據(jù)悉，北京市科學技術(shù)獎由北京市人民政府設(shè)立，重點獎勵在本市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃綱要確定的重點發(fā)展行業(yè)和科技發(fā)展重點領(lǐng)域中取得的技術(shù)成果、采取產(chǎn)學研聯(lián)合創(chuàng)新機制研究開發(fā)并在本市實施應用的技術(shù)成果、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)或者形成國家或者國際標準的技術(shù)成果等。（雁棲經(jīng)濟開發(fā)區(qū)）

唐山納米晶帶材項目填補河北省內(nèi)空白

據(jù)報道，唐山先隆納米金屬制造股份有限公司依托產(chǎn)鋼優(yōu)勢，借助高科技轉(zhuǎn)型升級，積極發(fā)展裝備制造業(yè)。該公司與北京合作建成年產(chǎn)3 000t的高精度納米晶帶材生產(chǎn)車間，主要生產(chǎn)鐵基非晶、納米晶合金帶材，其產(chǎn)品應用于電力、電子、航空、航天、機械、微電子等行業(yè)，填補了河北省該項目的空白。（河北新聞網(wǎng)）