納米材料

完美隨光而動(dòng) 人工“向日葵”材料問(wèn)世

據(jù)英國(guó)《自然·納米技術(shù)》雜志近日發(fā)表的論文，美國(guó)科學(xué)家報(bào)告了一種新問(wèn)世的“向日葵”材料，可以完美地和光束方向保持一致。該材料呈圓柱體形狀，具有“人工向光性”，能夠隨著光束而動(dòng)——就像向日葵隨太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)一樣。

向光性在自然界非常普遍，指的是生物體為了覓食或繁衍的目的，隨光源而動(dòng)。譬如植物的向光性可以使植物獲得更多的光照，進(jìn)而提高光合作用，維持植物更好地生長(zhǎng)。

但是向光性產(chǎn)生的確切機(jī)理仍在研究之中，而且，這一在植物中十分常見(jiàn)的特性卻不容易模擬。長(zhǎng)期以來(lái)，“人工向光性”一直難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橐诓牧铣煞趾吞匦灾g達(dá)成適當(dāng)?shù)钠胶?，非常有難度。

此次，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校研究人員賀曦敏和同事，將一種可以有效吸收光并將光轉(zhuǎn)化為熱的光敏納米材料與一種受熱時(shí)會(huì)收縮的熱敏聚合物結(jié)合起來(lái)，將其做成小型圓柱體形狀。使用光進(jìn)行照射時(shí)，圓柱體吸收光，溫度升高，但是只有面向光源的一面如此。隨著材料向光一面的收縮，圓柱體朝光束彎曲。一旦圓柱體頂端與光束對(duì)齊，此時(shí)處于光影中的柱體下部開(kāi)始冷卻、膨脹并停止運(yùn)動(dòng)。這些圓柱體可以持續(xù)隨著光束轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向幅度非常廣。

研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)研究或可用于提高光捕獲材料的效率，因?yàn)樽钚卵邪l(fā)的這種圓柱體材料會(huì)自動(dòng)彎曲，使其頂端受到最大量的光照。（科技日?qǐng)?bào)）

硼化氫納米片可用作輕質(zhì)安全的儲(chǔ)氫材料

據(jù)報(bào)道，日本研究人員最新發(fā)現(xiàn)，硼化氫納米片在常溫常壓下即可通過(guò)光照釋放出氫。研究人員表示，這種材料有望用作更加輕質(zhì)安全的氫載體材料。

迄今，運(yùn)輸氫這種有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的氣體需要高溫高壓等手段，例如氫燃料電池汽車(chē)就搭載有高壓儲(chǔ)氫罐。

日本東京工業(yè)大學(xué)和筑波大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員在新一期英國(guó)《自然·通訊》雜志發(fā)表報(bào)告說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)，硼和氫的組成比為1∶1的硼化氫納米片在紫外線照射下可大量釋放出氫，甚至在常溫常壓下通過(guò)光照也能釋放出氫。研究人員表示，硼化氫納米片操作起來(lái)非常方便，有望用作高效的氫載體材料。

研究人員分析表示，硼化氫納米片能大量?jī)?chǔ)存和釋放氫，一是與其二維結(jié)構(gòu)有關(guān)，二是與其獨(dú)特的電子能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2017年9月這一研究小組首次成功合成了硼化氫薄膜。硼化氫薄膜由輕元素硼和氫組成，其氫質(zhì)量密度高達(dá)8%以上，作為一種高質(zhì)量密度儲(chǔ)氫材料，有望作為輕質(zhì)安全氫載體材料應(yīng)用，替代具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的高壓儲(chǔ)氫罐。（新華網(wǎng)）

新加坡發(fā)明發(fā)光納米顆?？刂菩呐K細(xì)胞跳動(dòng)

納米級(jí)熒光顆粒經(jīng)過(guò)編輯可發(fā)出紅光或綠光，從而控制心肌細(xì)胞跳動(dòng)節(jié)律。

熒光材料在被外源光子激發(fā)后會(huì)釋放光子。通常發(fā)出的光的能量比激發(fā)光低，但被稱(chēng)為轉(zhuǎn)化熒光材料的物質(zhì)發(fā)射出的光子比激發(fā)它們的光子能量更大。然而，事實(shí)證明這種材料很難制造。

新加坡國(guó)立大學(xué)的Yong Zhang和同事發(fā)明了一種轉(zhuǎn)化納米顆粒，根據(jù)用于激發(fā)它們的紅外輻射波長(zhǎng)，可釋放紅光或綠光。

該團(tuán)隊(duì)發(fā)明的納米顆粒易于生產(chǎn)。它們由一種富含鉺的核構(gòu)成，核周?chē)h(huán)繞著富含鐿和釹的材料層。外層可以捕獲進(jìn)來(lái)的能量，并將其傳輸?shù)礁缓s的核。入射光的波長(zhǎng)決定了能量的精確路徑，從而決定了鉺發(fā)出的是紅光還是綠光。

該團(tuán)隊(duì)利用這種粒子控制心肌細(xì)胞的跳動(dòng)，而心肌細(xì)胞則根據(jù)不同的顏色做出相應(yīng)的調(diào)整：紅光使心肌細(xì)胞的跳動(dòng)減慢，綠光則使其跳動(dòng)加快。（中國(guó)科學(xué)報(bào)）

中科院金屬所研發(fā)出新型仿生復(fù)合義齒材料

據(jù)報(bào)道，近期，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所材料疲勞與斷裂實(shí)驗(yàn)室研究員劉增乾、張哲峰與美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校教授羅伯特·里奇及吉林大學(xué)開(kāi)展合作，設(shè)計(jì)研發(fā)出新型氧化鋯-樹(shù)脂仿生復(fù)合義齒材料。

從中國(guó)科學(xué)院金屬研究所了解到，新型義齒材料結(jié)合生物力學(xué)原理，模仿天然貝殼珍珠層的微觀組織結(jié)構(gòu)，使氧化鋯以片層形式平行排列或以“磚墻”形式緊密堆疊，以生物相容性樹(shù)脂填充空隙，保留了傳統(tǒng)材料優(yōu)異的生物相容性、耐腐蝕性和美學(xué)效果，擁有比傳統(tǒng)材料更低的摩擦系數(shù)和更高的斷裂韌性，其硬度、強(qiáng)度和模量均與人體正常牙齒完全匹配，且可批量機(jī)械加工。

在保留氧化鋯陶瓷優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，新型義齒材料具有一定的塑性變形能力和獨(dú)特的動(dòng)態(tài)耗能特性，即義齒在受力時(shí)能夠通過(guò)粘彈性變形消耗外力施加的能量，從而起到保護(hù)牙床和對(duì)磨牙齒的作用。此外，新型義齒材料的斷裂韌性更高，其仿生結(jié)構(gòu)通過(guò)促進(jìn)裂紋偏轉(zhuǎn)、阻止裂紋張開(kāi)等機(jī)制對(duì)裂紋擴(kuò)展起到有效的阻礙作用。

從生產(chǎn)方式上看，現(xiàn)有氧化鋯全瓷義齒為私人定制，而新型義齒材料能夠較容易地進(jìn)行機(jī)械加工，醫(yī)院可利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)制作，實(shí)現(xiàn)批量供貨，顯著降低義齒的制備加工成本，并縮短患者的等待時(shí)間。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正在就新型義齒材料在模擬實(shí)際應(yīng)用條件下的著色以及生物相容性等方面開(kāi)展進(jìn)一步研究，并與醫(yī)院合作開(kāi)展臨床應(yīng)用探索。（新華網(wǎng)）

研究開(kāi)發(fā)出高能量密度的柔性鈉離子微型超級(jí)電容器

據(jù)報(bào)道，近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組（DNL21T3）研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)與中科院院士包信和團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)出具有高能量密度、高柔性、高耐熱性能的柔性平面鈉離子微型超級(jí)電容器。

微型化電化學(xué)儲(chǔ)能器件已被廣泛認(rèn)為是柔性化、微型化、智能化集成電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電源，如遙感器、微型機(jī)器人和自供電微系統(tǒng)等。雜化微型超級(jí)電容器，因結(jié)合微型電池的高能量密度和微型超級(jí)電容器的高功率密度的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的微型電化學(xué)儲(chǔ)能器件。相對(duì)于金屬鋰，鈉資源豐富、成本低廉、且鈉的電化學(xué)性能與鋰相似，因此，開(kāi)發(fā)出鈉離子微型儲(chǔ)能器件具有重要的應(yīng)用前景。

最近，該團(tuán)隊(duì)以海膽狀的鈦酸鈉為電池型的負(fù)極、多孔活化石墨烯為電容型的正極，結(jié)合高壓離子液體凝膠電解液，成功構(gòu)建了柔性化平面鈉離子微型超級(jí)電容器。通過(guò)電池型負(fù)極和電容型正極的有效耦合，該鈉離子微型超級(jí)電容器能夠在3.5V的高壓下穩(wěn)定工作，具有高能量密度37.1mWh/cm3和超低的自放電速率（44h，從3.5～2.1V）。該鈉離子微型超級(jí)電容器具有多方向快速離子擴(kuò)散通道，極大地降低了電荷轉(zhuǎn)移電阻，并顯著提高了功率密度。同時(shí)，由于器件的平面幾何結(jié)構(gòu)和離子凝膠電解液的不可燃性，該微型器件具有良好的機(jī)械柔韌性和80℃的高溫穩(wěn)定性。（中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所）

微納米尺度MOF基室溫磷光材料開(kāi)發(fā)成功

據(jù)報(bào)道，日前，洛陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院楊曉剛與合作者一起，開(kāi)發(fā)了一種具有微納米尺度、顏色可調(diào)的金屬-有機(jī)框架（MOF）基室溫磷光材料，在非貴金屬室溫磷光方面取得突破。相關(guān)成果在線發(fā)表于《化學(xué)通訊》。

長(zhǎng)壽命室溫磷光（RTP）材料由于在有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體、生物成像、防偽以及光電器件等方面的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。這類(lèi)材料主要集中于釕（II）、銥（III）、鉑（II）等貴金屬配合物。最近，有機(jī)RTP材料如純有機(jī)固體或主-客體共晶體、金屬-有機(jī)雜化等構(gòu)造方式獲得了迅速的發(fā)展。與貴金屬配合物相比（微秒級(jí)），這些新型材料的磷光壽命可以提高3～4個(gè)數(shù)量級(jí)，而且原料廉價(jià)、穩(wěn)定性高。然而，目前許多高性能的RTP材料主要依賴(lài)于其宏觀尺度的結(jié)晶態(tài)，限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。發(fā)展微納尺度的RTP材料具有一定的挑戰(zhàn)性。

該研究團(tuán)隊(duì)將有機(jī)磷光配體通過(guò)強(qiáng)的配位鍵固定于MOF剛性骨架中，金屬鋅簇強(qiáng)的空間導(dǎo)向作用，影響磷光配體的空間排布和構(gòu)型，形成致密堆積。優(yōu)化反應(yīng)條件，在水溶中通過(guò)快速沉淀便可得到微納尺度的MOF材料，并且仍能表現(xiàn)出高效的RTP性能（室溫下發(fā)光壽命可達(dá)到900ms）。利用該方法，還可以將染料分子原位包裹于MOF陣列中，通過(guò)有效的磷光能量傳遞，可以實(shí)現(xiàn)該MOF的磷光發(fā)光顏色由綠色到紅色的調(diào)節(jié)。同時(shí)，該MOF的太陽(yáng)光吸收范圍由紫外區(qū)擴(kuò)展到了可見(jiàn)光區(qū)，其光電催化性能也得到了大幅度的提高。

該研究為新型長(zhǎng)壽命非貴金屬室溫磷光材料的設(shè)計(jì)、形貌控制、發(fā)光顏色調(diào)變提供了一種新策略。（洛陽(yáng)師范學(xué)院）

納微顆粒新劑型研發(fā)成功

據(jù)報(bào)道，近日，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所與清華大學(xué)、天津大學(xué)合作，基于無(wú)定形金屬有機(jī)框架開(kāi)發(fā)出一種新劑型，可實(shí)現(xiàn)酶分子的細(xì)胞內(nèi)高效遞送和催化，在單細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)細(xì)胞代謝產(chǎn)物的原位檢測(cè)。

該劑型能夠克服細(xì)胞膜屏障，將酶分子高效遞送進(jìn)細(xì)胞中，同時(shí)利用納米顆粒的保護(hù)作用，保證酶分子的天然活性，進(jìn)一步借助無(wú)定形態(tài)金屬有機(jī)骨架的介孔結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)擴(kuò)散?；谏鲜鰞?yōu)勢(shì)，該劑型可用于細(xì)胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的原位檢測(cè)。

納微顆粒為生物劑型工程的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。過(guò)程所研究人員對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)研究，創(chuàng)制了一系列納微顆粒新劑型，可用于腫瘤、糖尿病等疾病的預(yù)防、診斷和治療，部分劑型已進(jìn)入臨床前和臨床研究。（中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所）

天大制備出醫(yī)用“超級(jí)涂層”

據(jù)報(bào)道，近日，天津大學(xué)張雷和齊海山團(tuán)隊(duì)采用生物合成方法制備出貽貝仿生多功能蛋白材料。該材料具備高黏附、抗菌污、防霧等特性，可作為醫(yī)療設(shè)備和體內(nèi)植入器件的“超級(jí)涂層”。

該涂層兼具黏附、抗污抗菌、防霧和優(yōu)異的生物相容性4大特性，在生物醫(yī)學(xué)和制藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新材料對(duì)多種醫(yī)用材料均具有強(qiáng)大黏合性，該材料涂層能夠抵抗95%以上細(xì)菌和細(xì)胞黏附，抗菌性突出。在熱蒸汽環(huán)境下，該蛋白涂層涂覆的玻璃基板仍保持高透光率，展現(xiàn)出優(yōu)異的防霧性能。此外，該涂層還具有優(yōu)異的生物相容性，應(yīng)用這種蛋白涂層的醫(yī)療器件進(jìn)入人體內(nèi)有望克服免疫排異反應(yīng)。

人體體內(nèi)環(huán)境敏感復(fù)雜，對(duì)體外“侵入物”常常會(huì)迅速產(chǎn)生激烈反應(yīng)，這些都極大影響了治療的有效性、準(zhǔn)確性和患者康復(fù)效果。貽貝在海洋中隨處可見(jiàn)，它們大片大片地黏附在海水下的巖石、船體、纜繩、漂流瓶等固體表面上，既不受海洋中污物和微生物侵蝕，又能對(duì)抗風(fēng)浪的沖刷。天津大學(xué)張雷和齊海山團(tuán)隊(duì)受貽貝黏附特性的啟發(fā)，針對(duì)貽貝足絲黏附蛋白開(kāi)展研究。

他們采用生物合成的方法成功制備出貽貝仿生多功能蛋白材料，能夠簡(jiǎn)便快速黏附在醫(yī)療設(shè)備表面，且兼?zhèn)淇刮?、抗菌、防霧和良好生物相容性等特性，有望成功破解當(dāng)前醫(yī)學(xué)界面臨的重大瓶頸，填補(bǔ)該領(lǐng)域的空白。目前，這種“超級(jí)涂層”已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利。（中國(guó)化工報(bào)）

石墨烯綜合發(fā)展實(shí)力連續(xù)4年穩(wěn)居全球首位

據(jù)報(bào)道，11月8日，《新華（常州）全球石墨烯指數(shù)報(bào)告（2019）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《報(bào)告》”）在常州正式發(fā)布?！靶氯A（常州）全球石墨烯指數(shù)”已連續(xù)第5年發(fā)布，《報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2018年全球石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展大格局基本保持不變，中國(guó)石墨烯綜合發(fā)展實(shí)力連續(xù)四年穩(wěn)居全球首位，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)潛力和競(jìng)爭(zhēng)行為都遙遙領(lǐng)先。

此次《報(bào)告》中增加中國(guó)石墨烯發(fā)展指數(shù)專(zhuān)題報(bào)告，2015年以來(lái)中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展“快車(chē)道”，參與石墨烯研發(fā)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)數(shù)量逐年增加，企業(yè)主體已成為專(zhuān)利申請(qǐng)的絕對(duì)主力，占比達(dá)到75.4%；科研、技術(shù)成果數(shù)量持續(xù)高速增長(zhǎng)，專(zhuān)利技術(shù)覆蓋領(lǐng)域逐漸增多；對(duì)全球整體貢獻(xiàn)度呈“高占比、穩(wěn)增長(zhǎng)”態(tài)勢(shì)。

《報(bào)告》指出，中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)正處在快速發(fā)展的能量積蓄期，未來(lái)市場(chǎng)健康有序發(fā)展還應(yīng)重點(diǎn)在幾個(gè)方面發(fā)力：首先繼續(xù)加強(qiáng)高端領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)技術(shù)布局，圍繞新一代信息通信、新能源等領(lǐng)域，突破關(guān)鍵技術(shù)。其次，拓展石墨烯下游應(yīng)用市場(chǎng)。相關(guān)部門(mén)可啟動(dòng)應(yīng)用示范專(zhuān)項(xiàng)，鼓勵(lì)、引導(dǎo)、帶動(dòng)一批有實(shí)力的企業(yè)加大應(yīng)用研發(fā)投入，生產(chǎn)高質(zhì)量市場(chǎng)需求產(chǎn)品，樹(shù)立品牌標(biāo)桿。最后，不斷完善石墨烯創(chuàng)新體系，在基礎(chǔ)研發(fā)、技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)金融支持等方面建設(shè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)和資源信息共享平臺(tái)，加快行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系的完善，探索石墨烯產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新模式。

新華（常州）全球石墨烯指數(shù)為全球首個(gè)石墨烯指數(shù)，從競(jìng)爭(zhēng)潛力、競(jìng)爭(zhēng)行為和競(jìng)爭(zhēng)績(jī)效3個(gè)維度構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)樣本國(guó)家石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，挖掘各國(guó)在石墨烯科研和產(chǎn)業(yè)化布局呈現(xiàn)的不同特點(diǎn)，科學(xué)評(píng)價(jià)各國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和前景，被譽(yù)為行業(yè)發(fā)展“晴雨表”。（新華網(wǎng)）