分子树——化学的新分支

分子树──化学的新分支ＴｈｏｍａｓＷ．Ｂｅｌｌ著赵清译如果有机物和无机物的原子结构能用纳米精确地表示，那么人ｆｉｌ可能制造出一些“更小的”材料，而这些材料将使许多技术产生巨大变革。在这些可能性中，纳米刻度的光学、电子和机械设备能进一步使信息处理和能量...     

先进电子制造中的技术革新

据国家自然科学基金委员会2007年9月14日报道．由上海交通大学、清华大学、中南大学、大连理工大学、华中科技大学和北京航空航天大学联合承担的项目“先进电子制造中的重要科学技术问题研究”．围绕两大科学问题“相对运动表面间的原子、分子和纳米粒子行为”和“极限制造的复杂系统高精度协同运动规律与控制”。取得了突出的理论和技术进展，主要创新性成果如下。     

纳米科学技术的发展和未来

纳米科学技术是指在纳米尺度 (约在1～100纳米之间)上研究物质的特性和相互作用(包括原子、分子的操纵),以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术.这一技术使人类认识和改造物质世界的能力延伸到了原子和分子水平,是当今最重要的新兴科学技术之一,已经引起了科学界和产业界的极大关注.     

迈向21世纪的纳米科技研究新进展

本文系统阐述了近年来在纳米科学与技术研究领域中取得的一些主要进展。这些领域包括单原子操纵与原子搬迁技术、纳米电子学与纳米电子技术、纳米生物学、纳米摩擦学、微米／纳米技术、原子团簇科学和纳米材料科学，其中又着重介绍了原子团簇科学和纳米磁性功能材料的研究新进展及其在现代电子信息技术及国防现代化上的应用。     

“纳米光镊装置”

一个只及头发丝万分之一粗的单分子,你如何感知它的运动方向和力量呢?现在你可以在中科大科学家研制的纳米光镊系统上亲自尝试DNA分子的折叠,以及与组蛋白的微小结合力的测量。这个装置名为“纳米光镊系统”,是由中科大激光生物实验室研制成功的,刚刚通过中科院组织的专家组的鉴定,它标志着我国纳米光镊技术获得了重大进展。“光镊技术”被称为无形的机械手,区别于日常有形的镊子,光镊是利用激光动量转移产生的辐射压力,形成具有梯度力场的光学陷阱,处在陷阱中的微粒受到梯度力场的作用,就被“钳住”。这个光学陷阱像是一把小镊子,因此被…     

香水文化背后的“体味之谜”

你可能会认为人类在本质上是一种“视觉动物”．我们依靠视觉感知世界，而鼻子对我们帮助不大。假若现在还抱着这样的观点。那你就低估鼻子了，因为最新的研究结果正在不断地昭示人类嗅觉的灵敏性和重要性。     

动态组合模式“蘸笔”纳米刻蚀与单个DNA分子上的物理纳米图形制造

利用“蘸笔”纳米刻蚀技术(DPN)可在金、硅和氧化硅等较硬的固相衬底表面上制作不同的纳米级图案. 但是, 在柔软的物体表面如生物大分子上直接制作纳米图形是尚需开拓的研究领域. 本文发展的动态组合模式“蘸笔”纳米刻蚀技术(CDDPN)可实现在生物大分子上直接制作纳米图形, 并且能达到在拉直的单个DNA分子上制造纳米图形的目的.     

动态点击

美国IBM公司下属的阿尔马登研究中心科学家用一氧化碳分子研制出目前世界上最小的计算机电路。这些电路中最复杂的一个是拥有3个输入端的排序器，但它只有12纳米宽、17纳米长，在一个半径只有7毫米的标准铅笔头上就可以集成1900亿个这样的电路。当今最先进的半导体芯片中使用的电路也比它大26万倍。这种电路的发明是通向纳米规模计算机电路途中的一个里程碑。科研人员在电路的制备过程中使用了“分子串联”技术，将一氧化碳分子准确地按一定模式进行排列。排列好的分子阵列“牵一发而动全身”，只要动一个分子就会启动如瀑布倾泻般的分子…     

原子和平

“原子构成了分子,分子构成了物质……”老师在讲台上唾沫横飞地说教,“人体中就有许多的原子……”     

纳米科学与技术的发展与展望

<正> 纳米科学与技术(简称纳米科技)是80年代后期发展起来的,面向21世纪的综合交叉性学科领域,是在纳米尺度上新科学概念和新技术产生的基础。它把介观体系物理、量子力学、混沌物理等为代表的现代科学和以扫描探针显微技术、超微细加工、计算机等为代表的高技术相结合,在纳米尺度上(0.1nm到100nm之间)研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用,以及利用原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的特性制造具有特定功能的产品,实现生产方式的飞跃。     

激光单原子探测应用研究实验室

清华大学的“激光单原子探测应用研究实验室”是国家教委的开放实验室。该研究室的研究项目涉及单个原子、分子层次上的观测、识别与控制技术,是应用基础性研究的前沿学科。 这项研究又称原子(测控)技术或量子工程基础。该技术能将单位体积物质中存在的一个     

分子机器并非幻想

２１世纪２０年代，你可以在网上为一台个人计算机购买一种“诀窍”，用来将塑料和导电分子插进你的“毫微箱”（“ｎａｎｏｂｏｘ”）中，并使其启动一台计算机。 物质将会变成软件。这并非是打印上的错误：物质将会变成软件。其结果，我们将不仅能够利用互联网下载软件，而且也能够下载硬件。五角大楼资助的设在 Ｍｃｌｅａｎ Ｖａ的一个研究中心──迈特公司的毫微技术负责人詹姆斯·Ｃ·埃伦博根作出以上的预测。 毫微技术是一种能制作比几百毫微米或几十亿分之一米还小的物件的工艺，它的尺寸只有几个原子串连在一起的长度。将自动装配…     

不含碳原子的类富勒烯分子

迄今为止,所有已知的空心笼状分子多少总含有碳分子。但是最近材料科学家发现了一种不含碳原子的二硫化钨笼状分子。这种无机半导体分子也会卷曲而形成圆柱形或封闭的多面体结构(图1,2)。以色列科学家R.坦纳及其同事已研制成功了长度不足10纳米到100纳米以上的微管,还有各种不同尺寸的笼。因为这种二硫化钨晶体是一个无机笼,它可能有与富勒烯不同的     

基于载能重离子的超薄薄膜纳米孔制备技术

超薄薄膜纳米孔材料由于其优异的物理和化学特性,在物理学、生物学、电子学和纳米科学等多学科领域应用潜力巨大.高效、便捷和可控的制孔方法对于获得高品质的纳米孔尤为重要,而载能重离子辐照不仅是一种强大的材料改性手段,也是一种独特的纳米孔制备方法.近年来,北京大学重离子物理研究所在基于载能重离子辐照技术研制超薄薄膜纳米孔技术方面的进展显著,所用材料包括传统有机高分子膜与新型二维材料.本文主要从核径迹刻蚀有机薄膜纳米孔的制备技术和二维材料纳米孔制备技术两方面展开介绍,分别阐述了这两种技术的制孔方法、改性方法和对应的纳米孔材料在能量转化、分子检测、离子运输、纳米流体等领域的应用,为进一步深入研究载能重离子制备其他人工固态纳米孔提供了参考.     

用原子层覆盖法制造材料

世界各国一百多个实验室的科学家们在争先恐后地利用一项可开创新技术领域的工艺,其制造材料的方法极其精细,可一层原子一层原子地制造新材料。这一无比精密的方法称为“分子束晶体附生法(Molecular beam epitaxy)”,大致类似于用原子或分子缓慢地喷涂。科学家们可以用仅有两个原子厚的一层材料涂覆晶体表面,然后再在它上面涂一层     

微纳米马达研究的多学科交叉

<正>宏观世界中,马达的发明和驱动给我们的日常生活带来了翻天覆地的变化.同样,在微观世界中,微纳米马达的研制成功和实际应用也将给人类带来革命性的变革.受益于微纳米制造技术的快速发展,我们得以窥见通过操控原子、分子和纳米材料制备微纳米机器的可能性.2016年,Jean-Pierre Sauvage,Sir J.Fraser Stoddart和Bernard L.Feringa三位科学家因设计和合成出分子机器而被授予诺贝尔化学奖.这在某种程度上表明包括     

原位红外光谱法研究(CdS)_4分子簇在八面沸石笼内的形成

纳米(nm)级的CdS半导体分子簇具有良好的非线性光学和光能储存等特性.当簇的尺寸小于5nm时,表现出“量子限定”的特性,即位于分子簇界面上的原子,它与分子和体相晶体内的原子不相同,相应地改变了它的光吸收特性,纳米DdS分子簇相对体相晶体CdS,光吸收产生了蓝移.在具有纳米尺寸微孔,并以周期性排列的沸石晶体内,合成CdS分子簇,它的尺寸应小于HY沸石的超笼(直径1.3nm)和β笼(直径0.9nm)的孔直径,这类分子簇的结构测定已不能采用常规的X-衍射法(只能定出晶粒在2.5nm以上的固体).采用EXAF法只能定出原子间的间距,需配合理论模型进行拟合计算.这里建议的原位IR谱法,以沸石表面羟基为探针,结合已知的沸石笼内阳离子分配的位置,能更简便地定出分子簇在笼内形成的结构,并能跟踪合成步骤观察到它的形成过程.     

封面说明

<正>一维纳米材料纳米线在纳米器件制备领域有着巨大的潜力,其化学、电学等特性得到学者们的大量研究,但是纳米线的拉伸动态特性受制于检测手段的不完善,并未得到充分的研究.原子链是一种比纳米线尺寸更小的一维纳米结构材料,表现出很多特异的物理特性,同样在纳米器件和原子器件制备领域有着巨大的潜力,通常采用拉伸纳米线的方法制备.借助微电子机械系统(MEMS)技术     

科技前沿

<正>科学家成功用金属造出"玻璃"长久以来,材料科学家一直在探索使用纯净的、单原子金属来制造"玻璃"。匹兹堡大学机械工程与材料科学系的研究者完成了这一"壮举"。金属玻璃十分特别,它的结构并不是透明的(因为主体为金属),原子随机排列。这种材料商业用途广泛,因为它具备较高的强度,且制造工艺简单。研究者声称,该发明涉及到一项新技术——在原位投射电子显微镜下进行纳米级冷凝,这一技术是研究取得成功的关键。     

分子印迹材料的先进制备技术与策略

分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers, MIPs)是采用分子印迹技术(molecular imprinting technology, MIT)制备的,具有与模板分子在形状、大小及官能团方面完全匹配的特异识别位点的高分子聚合物,能选择性识别和富集目标分析物(模板分子),已广泛用于样品前处理、化学/生物传感等领域.然而,在MIPs制备和使用过程中,仍存在模板分子洗脱困难、有效识别位点少、结合容量低、传质速率慢、水相识别差等问题.通过借鉴融合其他领域的先进技术和策略, MIT发展迅速,各种新型的印迹技术和策略不断涌现,不仅有效解决了上述问题,而且推动了新型MIPs的发展并拓展了其应用范围.本文以MIPs在样品前处理、传感和刺激响应中的应用为导向,梳理了MIPs材料的先进制备技术(表面印迹和纳米印迹技术、可控/活性聚合技术、点击化学、固相合成技术等)、策略(多模板、多功能单体、虚拟模板、片段印迹、硼亲和印迹策略等)与刺激响应印迹(磁、温度、光和pH响应等),并对印迹技术和材料的发展进行了展望.