納米技術(shù)

單原子分散貴金屬催化劑的制備和催化

廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心鄭南峰和傅鋼課題組，采用乙二醇保護的超薄二氧化鈦納米片作為載體，應(yīng)用光化學(xué)方法，成功制備了負載量高達1.5wt%的單原子分散鈀催化劑；在溫和條件下高效脫除前驅(qū)體氯鈀酸上的氯離子是成功制備的關(guān)鍵；研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。貴金屬催化劑廣泛應(yīng)用于環(huán)保、能源和化工等領(lǐng)域。貴金屬資源稀缺、價格高昂，將貴金屬單原子分散可以有效提高原子利用率，但為了避免團聚，其金屬負載量很難提高。該研究展示了單原子分散催化劑在基礎(chǔ)研究中的重要作用，不僅為亞納米尺度上研究復(fù)雜界面化學(xué)過程提供了理想模型，還架起了均相和非均相催化之間的橋梁。

具有抗原快速釋放行為的pH敏感PLGA納米粒促進免疫應(yīng)答

中科院過程工程研究所王連艷研究小組在納米顆粒誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，尤其是誘導(dǎo)細胞免疫應(yīng)答方面取得進展，成果發(fā)表于《ACSNano》。在前期納微顆粒性質(zhì)影響免疫學(xué)行為研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了具有薄皮大腔結(jié)構(gòu)的pH敏感聚乳酸-羥基乙酸 （PLGA）納米粒，攜載模式抗原OVA和抗原釋放伴侶碳酸氫銨。當納米粒被抗原提呈細胞攝取后，在內(nèi)體溶酶體的微酸環(huán)境下，當氫離子進入納米粒中，與碳酸氫銨反應(yīng)生成氨氣和二氧化碳，撐破囊壁，快速釋放抗原，進一步分布到胞質(zhì)中，實現(xiàn)抗原的交叉提呈，提升細胞免疫應(yīng)答。研究結(jié)果表明，pH敏感納米粒顯著提升了抗原的交叉提呈水平（是實心顆粒的2倍多），提升了T細胞和B細胞的活化水平，促進了細胞CTL殺傷能力，在清除胞內(nèi)感染中發(fā)揮巨大作用。

磁性納米粒子的自組裝與結(jié)構(gòu)調(diào)控

中科院化學(xué)所分子動態(tài)與穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)實驗室姚立研究員等利用超低場磁成像綜合研究平臺，在磁性多功能自組裝體的結(jié)構(gòu)設(shè)計與構(gòu)筑、性能調(diào)控與應(yīng)用方面的研究發(fā)表于《美國化學(xué)會志》。磁性納米粒子在現(xiàn)代科學(xué)的眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，例如核磁共振成像、生物醫(yī)藥、催化、數(shù)據(jù)存儲和環(huán)境保護等。通過將磁性納米粒子的多功能性與單孔中空的結(jié)構(gòu)特性有機結(jié)合起來，實現(xiàn)對其磁性能的調(diào)控和提升，并發(fā)展了一個集選擇性封裝、磁導(dǎo)航輸送、可控釋放于一體的智能生物醫(yī)學(xué)平臺。更重要的是，整個過程可通過磁共振成像手段實時監(jiān)控。這種自組裝磁球用作智能納米載藥有望使癌癥治療可視化、更有效、更精準。

超高靈敏度新型微波探測器

中科院蘇州納米所曾中明團隊與國內(nèi)外科學(xué)家合作在基于電子自旋特性的微波探測器件研究方面取得了新的進展，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》。射頻微波探測器是微波系統(tǒng)中的重要電子器件，在通訊、雷達、導(dǎo)航、遙感、電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面具有廣泛應(yīng)用。利用薄膜制備技術(shù)精確控制納米磁性薄膜的界面特性，在“磁性自由層/隔離層/磁性固定層”三明治納米結(jié)構(gòu)中使自由層的磁矩垂直于薄膜平面，而固定層的磁矩平行于薄膜平面。由于兩磁性層的磁矩成近90度排列，極大地提高了自旋注入效率；該結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的微波探測性能。該器件可在零磁場下工作，消除了對外加磁場的依賴，簡化了器件結(jié)構(gòu)，降低了功耗。

Pd1-TiO2結(jié)構(gòu)表征

Pd1-TiO2加氫催化反應(yīng)機理

離子雜化多孔材料高效分離乙烯乙炔

浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院邢華斌團隊與多國家科研人員合作，采用離子雜化多孔材料，突破了氣體分離選擇性和容量之間的trade-off效應(yīng)，實現(xiàn)了乙炔乙烯的高效分離，該結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志。人類社會的能源和資源越來越依賴于天然氣、頁巖氣和乙烯等氣體，這對高效節(jié)能的氣體分離技術(shù)提出了迫切需求。研究首次提出了離子雜化多孔材料分離乙炔和乙烯的方法，該材料擁有三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格上嵌有的無機陰離子通過氫鍵作用可專一性的識別乙炔分子，獲得迄今為止最佳的乙炔乙烯分離選擇性。同時調(diào)控陰離子的空間幾何分布和孔徑大小，促使被吸附的乙炔分子之間或乙炔-多孔材料之間形成協(xié)同作用，獲得極高的乙炔吸附容量；從而解決了傳統(tǒng)氣體吸附過程分離選擇性和容量兼具的難題。

嵌段共聚物自組裝形貌調(diào)控

中科院化學(xué)所王棟研究員使用表面駐極體調(diào)控嵌段聚合物的自組裝形貌，研究結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》。嵌段聚合物可以自發(fā)組裝為尺寸周期低于100nm以下納米的結(jié)構(gòu)，進而作為制備具有特定納米結(jié)構(gòu)材料的模板。嵌段共聚物尺寸小且有高產(chǎn)易得的優(yōu)異特點，基于嵌段聚合物的納米刻蝕技術(shù)被認為是最重要的下一代刻蝕技術(shù)之一。為了實現(xiàn)納米刻蝕技術(shù)的應(yīng)用，需要解決嵌段聚合物滿足垂直取向形貌控制和局部圖案調(diào)控方面的難題。研究人員利用電子束輻射SiO2/Si基底，制備出表面充電的駐極體；利用其產(chǎn)生的局域電場，對嵌段聚合物薄膜組裝進行控制，成功實現(xiàn)了PS-b-PMMA薄膜的垂直取向控制。

納米發(fā)電機首次用于自驅(qū)動干細胞分化

中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所劉宏研究員等在利用納米發(fā)電機刺激干細胞神經(jīng)分化方面取得研究進展，相關(guān)成果發(fā)表于《ACSNano》雜志。將摩擦納米發(fā)電機與高電導(dǎo)率的石墨烯復(fù)合維納纖維生物支架相結(jié)合，利用摩擦納米發(fā)電機產(chǎn)生的電信號，在沒有任何生物和化學(xué)誘導(dǎo)的條件下，在石墨烯復(fù)合微納纖維上實現(xiàn)了間充質(zhì)干細胞向神經(jīng)細胞高效的定向分化。該工作通過制備體積小、輸出高、輸出穩(wěn)定的分離式自驅(qū)動的摩擦納米發(fā)電機（TENG），以人腳步驅(qū)動的TENG對具有導(dǎo)電性良好的石墨烯基維納復(fù)合纖維上粘附生長的間充質(zhì)干細胞進行電刺激，成功調(diào)控了干細胞向神經(jīng)元分化。

基于自旋態(tài)精細調(diào)控實現(xiàn)高效電解水催化產(chǎn)氧

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)周仕明課題組、曾杰課題組與南開大學(xué)胡振芃課題組合作，優(yōu)化過渡金屬氧化物的催化性能實現(xiàn)高效電解水，研究結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》。通過改變LaCoO3納米顆粒的尺寸，研究人員能夠精細控制其自旋態(tài)轉(zhuǎn)變行為，成功實現(xiàn)了Co離子eg軌道有效電子填充數(shù)從1.0到1.3的調(diào)控。特別是當顆粒尺寸在約80nm時，其eg軌道電子數(shù)約為1.2，此時產(chǎn)氧催化性能達到了最優(yōu)，并與其他報道的具有eg1.2電子組態(tài)高效催化劑的性能相當。過渡金屬氧化物的電解水催化性能與其晶體結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。特別是對具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物而言，電催化產(chǎn)氧性能與其過渡金屬離子的3d電子中eg軌道有效填充數(shù)緊密相連。endprint