納米材料

光對納米機電系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)的“凍結(jié)”變化被發(fā)現(xiàn)

據(jù)《俄羅斯科學》網(wǎng)報道，俄羅斯科學院新西伯利亞分院Rzhanova半導體物理研究所和新西伯利亞國立大學的科學家使用了一種納米機械諧振器，該諧振器是一種非常?。〝?shù)百納米）的振蕩“懸浮”半導體膜。事實證明當暴露在光下時，諧振器的主要特性之一——品質(zhì)因數(shù)發(fā)生了變化，并且在關(guān)閉光源后未恢復到先前的狀態(tài)。

納米機電系統(tǒng)（NEMS）使我們能夠研究納米世界中物理量的性質(zhì)。例如，使用NEMS可以測量單個分子的質(zhì)量。NEMS的研究和創(chuàng)造是現(xiàn)代物理學趨勢之一。

納米諧振器有其自己的振蕩頻率（諧振頻率）。它在外力（例如分子質(zhì)量）的影響下發(fā)生變化，并且可以進行測量。納米諧振器還能夠?qū)⒄駝幽芰哭D(zhuǎn)換為光信號，或“捕獲”正在研究的介質(zhì)中新分子的出現(xiàn)，因此可以用作識別極少量物質(zhì)的傳感器?！拔覀兊膱F隊長期從事基于砷化鎵的半導體納米結(jié)構(gòu)的研究，其性質(zhì)對我們來說是很熟悉的。而納米機電系統(tǒng)對我們來說是一個相對較新的領(lǐng)域，它連接納米結(jié)構(gòu)的電氣和機械特性，在2個方向的交界處。如我們的實驗所示，這使我們能夠從根本上發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象?！蔽恼碌墓餐髡摺⒎瞧胶獍雽w系統(tǒng)實驗室的首席研究員、西伯利亞國立大學通用物理系主任、物理數(shù)學博士亞瑟·格里戈里耶維奇·波哥索夫說。（科技部）

我國學者研制出一種綜合性能強勁的“超級材料”

據(jù)報道，中國科學技術(shù)大學俞書宏院士團隊研制的一種綜合性能強勁的“超級材料”，在汽車、航空航天等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景，并有望替代工程塑料減少污染。密度僅為鋼的1/6，輕盈但強度、韌性超過傳統(tǒng)陶瓷與合金，可承受從-120～150℃的極端溫度，且“吸能”耐撞。

纖維素是世界上蘊藏量最豐富的天然生物質(zhì)材料，在樹木、水稻、小麥、棉花中都大量存在。少有人知的是，纖維素在微觀層面性能強大，直徑小于頭發(fā)絲萬分之一的納米纖維素，強度超過鋼鐵。但是，纖維素組成的宏觀材料卻變得“柔弱”。因此，在宏觀層面再現(xiàn)纖維素的強大性能，成為國際材料科研的重大挑戰(zhàn)。

近期，俞書宏團隊運用創(chuàng)新工藝，在國際上首次將納米纖維素加工成一種新材料。經(jīng)檢驗，其密度僅為鋼的1/6、航空鋁合金的一半，輕盈得多，卻“更強更韌”。研究人員發(fā)現(xiàn)，新材料的超強性能來自獨特的復合結(jié)構(gòu)，在納米尺度下是一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在更大的微米級層面則是一種“層疊”結(jié)構(gòu)。

據(jù)介紹，這種新材料的尺度穩(wěn)定性極高，熱膨脹系數(shù)接近陶瓷。在-120℃～150℃范圍內(nèi)，當溫度改變100℃，其尺寸變化不到5×10-4。它還很“耐撞”，受到時速100km的撞擊，能瞬時將巨大的能量吸收耗散。受穿刺沖擊時只有局部損傷，沒有形變和裂紋，明顯優(yōu)于陶瓷、塑料和鋁合金。（新華網(wǎng)）

我國研發(fā)成功仿生微型手術(shù)機器人

據(jù)報道，我國研發(fā)成功一種體積微小、載有溶栓劑藥物的仿生手術(shù)機器人，在外加磁場的指揮下，聚集在血栓部位，產(chǎn)生熱和力場，成為高效的微血管血栓清道夫。它由同濟大學牽頭建設(shè)的上海自主智能無人系統(tǒng)科學中心微納無人系統(tǒng)團隊經(jīng)醫(yī)工理深度融合、聯(lián)合攻關(guān)研發(fā)而成，可用于醫(yī)療靶向微血管溶栓。該研究成果日前在線發(fā)表于《先進材料》。

同濟大學醫(yī)學專家介紹，隨著醫(yī)療機器人趨于微型化，有望為微血管血栓清除提供新手段。微型機器人在人體中處于低雷諾數(shù)環(huán)境，需要提供連續(xù)的外部驅(qū)動力來實現(xiàn)驅(qū)動。因此，如何實現(xiàn)低雷諾數(shù)環(huán)境下微尺度機器人的高效驅(qū)動和運動控制，是科研中面臨的難點。

自然界中的趨磁細菌是一類受磁場控制的具有集群行為的天然微機器人，其內(nèi)部含有磁小體作為驅(qū)動和控制單元，能以高度有序的集群方式進行聚集和遷移。受此啟發(fā)，研究團隊研發(fā)了一類具有集群行為、模仿趨磁菌內(nèi)部磁小體有序結(jié)構(gòu)的微型機器人，其材料成份、接觸界面和控制方式都具有良好的生物相容性。通過實驗方式和數(shù)值模擬解析了機器人內(nèi)部驅(qū)動結(jié)構(gòu)、磁場強度及頻率對其運動能力的影響，結(jié)果顯示，其最高運動速度可達161.7μm/s。在接收到磁場群體性控制命令后，負載溶栓劑的微型機器人可聚集在血栓部位，在高頻磁場控制下釋放溶栓藥物，進行微血管溶栓。

研究團隊負責人表示，仿生微型手術(shù)機器人安全性好，運動控制精準，為超微創(chuàng)血栓清除提供了一種新型醫(yī)療手段，將引領(lǐng)新一代精準治療智能醫(yī)療設(shè)備的研發(fā)熱潮。未來研究團隊將積極推進這一成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。（中國科學報）

北大高密度半導體碳納米管取得重要進展

據(jù)報道，北京大學信息科學技術(shù)學院電子學系/北京大學碳基電子學研究中心、納米器件物理與化學教育部重點實驗室張志勇教授-彭練矛教授課題組發(fā)展全新的提純和自組裝方法，制備高密度高純半導體陣列碳納米管材料，并在此基礎(chǔ)上首次實現(xiàn)了性能超越同等柵長硅基CMOS技術(shù)的晶體管和電路，展現(xiàn)出碳管電子學的優(yōu)勢。

該項工作突破了長期以來阻礙碳管電子學發(fā)展的瓶頸，首次在實驗上顯示出碳管器件和集成電路較傳統(tǒng)技術(shù)的性能優(yōu)勢，為推進碳基集成電路的實用化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

上述研究得到國家重點研發(fā)計劃“納米科技”重點專項、北京市科技計劃、國家自然科學基金等資助。湘潭大學湖南省先進傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院、浙江大學、北京大學納光電子前沿科學中心等單位研究人員參與合作。（北京大學信息科學技術(shù)學院）

我國在可溶性有機納米聚合物研究獲突破

據(jù)報道，近日西北工業(yè)大學柔性電子研究院黃維院士和南京郵電大學信息材料與納米技術(shù)研究院教授解令海團隊在有機納米聚合物領(lǐng)域取得突破，研究成果在《自然·通訊》在線發(fā)表。

可溶性有機納米聚合物甚至潛在影響新一代有機寬帶隙半導體材料、柔性/印刷電子器件、信息存儲與神經(jīng)形態(tài)計算等相關(guān)科技領(lǐng)域。在這樣的背景下，黃維和解令海帶領(lǐng)團隊開創(chuàng)了聚格類有機納米聚合物這一新的研究方向。

經(jīng)研究表明，他們所合成的內(nèi)消旋選擇性的聚手畫手格（長度達20～30nm）的主鏈結(jié)構(gòu)具有1.651的Mark-Houwink指數(shù)與流體力學半徑Rh～M1.13的依賴關(guān)系，證明該聚格呈現(xiàn)出剛性棒狀的骨架結(jié)構(gòu)，具有預期的納米聚合物特征，成為該領(lǐng)域的重要里程碑。

此外，通過分子動力學模擬顯示，內(nèi)消旋構(gòu)型的聚格主鏈即使在塌陷狀態(tài)下仍然具有高度各向異性的棒狀骨架，而且表現(xiàn)出比外消旋構(gòu)型的聚格主鏈更強的抗塌陷能力。（中國科學報）

新型飛秒激光等離子激元光刻技術(shù)可加工石墨烯

據(jù)報道，從中科院長春光學精密機械與物理研究所獲悉，來自該所等單位的研究人員，開發(fā)了一種新型飛秒激光等離子激元光刻技術(shù)（FPL）。利用該技術(shù)，研究人員在百納米厚的硅基氧化石墨烯薄膜表面實現(xiàn)了高質(zhì)量微納周期結(jié)構(gòu)的快速制備。飛秒激光加工技術(shù)憑借著超高峰值功率和超短脈沖持續(xù)時間的獨特優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于多種材料的超精細微納加工領(lǐng)域。然而，以激光直寫為例，雖然其精度很高，但在超精細微納制備上，效率仍有待提高。同時保證加工精度和加工效率是該技術(shù)需要解決的主要問題之一?！叭绾卫渺`活簡便的加工手段解決加工精度和加工效率問題是拓展飛秒激光實用化的關(guān)鍵所在?！敝锌圃洪L春光學精密機械與物理研究所研究員楊建軍說。

研究首次證明了FPL技術(shù)在二維薄膜材料上能夠?qū)崿F(xiàn)大面積高質(zhì)量亞微米周期結(jié)構(gòu)的快速制備。得益于飛秒激光的非線性光學特點，F(xiàn)PL技術(shù)加工過程不易受材料表面缺陷、雜質(zhì)等因素的影響，加工基底也不易受到材料種類的限制。加工材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的機械性能，可以利用傳統(tǒng)的濕轉(zhuǎn)移法進行完整轉(zhuǎn)移。這為相關(guān)材料周期性微納結(jié)構(gòu)的靈活制備奠定了基礎(chǔ)。（科技日報）