聚合物凝聚态的多尺度连贯研究

高分子科学的重要任务之一是从聚合物凝聚态结构出发 ,阐明和预报体系的平衡与非平衡态的物理性质 ,达到能够定量描述聚合物复杂结构与性能关系的目标 ,最终应用于材料的设计与加工。该领域的研究已成为国际上学术界关注焦点和研究热点 ,富于挑战性 ,属高分子科学、凝聚态物理、材料科学和计算数学等学科交叉点和新的学科生长点。目前尚缺乏从微观到宏观的系统认识 ,虽然在各个尺度内的方法已比较成熟 ,但还没有做到多尺度上的连贯性 ,不同尺度间衔接的研究是今后的重大课题     

纳米塑料

纳米塑料是指用层状硅酸盐作为分散相,利用插层聚合、熔融插层等特殊工艺方法制备的聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料.层状硅酸盐主要来源于天然蒙脱土,故又称聚合物/粘土纳米复合材料[见学术刊物,包括美国<科学>(Science)和英国<自然>(Nature)杂志].蒙脱土的基本单元结构片层厚约1nm,长宽约100nm,用插层聚合等工艺所制备的纳米复合材料形成特殊的"纳米马赛克"结构,类似在有机聚合物基体上贴上了一层无机纳米马赛克,具有一般塑料所不具备的优异性能,特别是气体阻隔性和熔体粘度反常下降.     

ZnO纳米线杨氏模量尺寸效应研究

材料的力学性能与其特征尺度的关系是材料科学领域关注的焦点问题之一。当材料特征尺度从宏观尺度减小到纳米尺度时,其力学性能将遵循何种规律,需要从实验和理论上寻找答案。作为纳机电系统(NEMS)重要的基本组元,一维纳米线、纳米管的力学性能表征对纳米器件的设计和制造具有重     

未来的纳米机器人医生

在全球科技大会上,谷歌X实验室生命科学小组负责人安德鲁·康拉德透露,谷歌正在设计一种纳米磁性粒子,这种粒子可以进入人体循环系统,进行癌症和其他疾病的早期诊断与治疗.这种纳米磁性粒子,就是大名鼎鼎的“纳米机器人”.纳米机器人的概念最早是由诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼1959年提出的.他认为人类未来有可能建造一种分子大小的微型机器,可以把分子甚至单个原子作为建筑构件,在非常细小的空间里构建物质.这意味着人类可以在底层空间制造任何东西.这是医学革命——纳米机器人可能在未来不久,就能应用到实际临床医学中去,如今不少科学家已经踏上实现这个梦想的征程.不论是能够终结癌细胞的DNA机器人,还是能够在体内“巡逻”的“健康卫士”,都在纳米尺度世界中完成现有科技条件下无法完成的任务.     

纳米生物技术--纳米科技与生物技术的交叉

一、纳米生物技术的界定 纳米科技是指在1～100nm尺度空间内研究物质运动规律和性质的科学和技术,其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子和分子,制造出具有特定功能的产品:分子机器(molecular machine).生物分子都是处在纳米尺度,生命是纳米水平的分子运动,从这个意义上讲,自然界早就存在分子机器了,细胞就是一个可以自我复制的分子机器.因此,纳米技术首先应该从师于生命体;或者说,纳米科技与生命科学交叉、融合而成的纳米生物学将给我们以自然的启示.     

纳米金属多层薄膜的塑性变形不稳定性及疲劳损伤机制

多层薄膜广泛应用于集成电路芯片、各种微/纳传感器及微电子机械系统中。大量的研究表明,当这些材料的几何尺寸减小到亚微米甚至纳米尺度时,会表现出诸多不同于块体材料的物理性能。特别是其力学性能已不能够完全采用传统块体材料的理论与模型进行描述与评价。因此,澄清具有纳米尺度的多层薄膜材料的力学行为及其尺度效应是目前微/纳米系统中有待解决的小尺度器件材料的可靠性问题。根据经典的Hall Petch细晶强化理论,减小材料内部的晶粒尺寸可以显著提高材料的屈服强度。为此,近年来人们通过不同的制备和加工手段获得了超细晶和纳米晶材料…     

新型感应器触感可媲美皮肤

韩国研究人员研制出一种新型电子感应器。这种感应器由两层薄膜叠加在一起形成,总厚度在1毫米左右。每层薄膜的表面都像"刷子"一样布满细小的纤维,每根纤维直径约100纳米,长约1微米,其表面覆盖着发挥导电作用的金属。把这两层薄膜有"刷毛"的一面相向叠加,其纤维之间的接触就会形成导电通路。如果这种感应器受到外力,大量细     

纳米科技的内涵

目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度（1-100nm）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关,它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合,     

高性能、多功能纳/微杂化碳纤维复合材料

高性能轻质复合材料是新材料技术与产业发展的重要方向之一，已成为各国航天航空、国防科技发展的重要支撑材料。其中高性能轻质复合材料通常是用高性能纤维与高性能基体按性能设计要求，通过一定的工艺复合而成的一类新型工程材料。目前，先进复合材料即以碳纤维为增强体的树脂型复合材料，     

纳米技术在建筑装饰材料方面的应用

一、纳米材料和技术是未来经济发展的巨大动力 纳米尺度的材料(又称纳米材料)的尺寸介于0.1～100nm.纳米材料的应用既是"现实"的,也是"遥远"的.迄今已发现纳米材料在太阳光过滤、聚合物复合材料、硅片化学机械抛光(C h e m i c a lMechanical Polishing)等许多方面很有应用价值.纳米材料的技术进步将迅速使其在两个方面形成市场,即用它对传统产业进行技术改造、产品升级和由它所引出的新的发展领域.     

航空航天纺织结构复合材料力学性能研究进展与展望

随着航空航天事业的快速发展,纺织结构复合材料以其良好的性能成为航空航天飞行器的重要结构材料。本文从纺织结构复合材料的工程应用、细观力学分析模型、有限元方法和强度预测模型等几个方面介绍了纺织结构复合材料力学性能研究的进展情况,提出了当前研究存在的问题,并展望了今后研究的发展方向。     

On Gene’s Action and Reciprocal Causation

Advancing the reductionist conviction that biology must be in agreement with the assumptions of reductive physicalism (the upward hierarchy of causal powers, the upward fixing of facts concerning biological levels) A. Rosenberg argues that downward causation is ontologically incoherent and that it comes into play only when we are ignorant of the details of biological phenomena. Moreover, in his view, a careful look at relevant details of biological explanations will reveal the basic molecular level that characterizes biological systems, defined by wholly physical properties, e.g., geometrical structures of molecular aggregates (cells). In response, we argue that contrary to his expectations one cannot infer reductionist assumptions even from detailed biological explanations that invoke the molecular level, as interlevel causal reciprocity is essential to these explanations. Recent very detailed explanations that concern the structure and function of chromatin—the intricacies of supposedly basic molecular level—demonstrate this. They show that what seem to be basic physical parameters extend into a more general biological context, thus rendering elusive the concepts of the basic level and causal hierarchy postulated by the reductionists. In fact, relevant phenomena are defined across levels by entangled, extended parameters. Nor can the biological context be explained away by basic physical parameters defining molecular level shaped by evolution as a physical process. Reductionists claim otherwise only because they overlook the evolutionary significance of initial conditions best defined in terms of extended biological parameters. Perhaps the reductionist assumptions (as well as assumptions that postulate any particular levels as causally fundamental) cannot be inferred from biological explanations because biology aims at manipulating organisms rather than producing explanations that meet the coherence requirements of general ontological models. Or possibly the assumptions of an ontology not based on the concept of causal powers stratified across levels can be inferred from biological explanations. The incoherence of downward causation is inevitable, given reductionist assumptions, but an ontological alternative might avoid this. We outline desiderata for the treatment of levels and properties that realize interlevel causation in such an ontology.     

应用诱骗态量子密码技术建立安全通信网络的实际应用测试

量子通信是量子物理与信息科学相结合的新兴产物。量子力学的基本原理保证了通信的绝对安全,从而将在本质上提升通信安全,其实用化和产业化也将给未来的通信产业带来一场革命。目前,实用化的量子通信在国际上的竞争非常激烈。本项研究在合肥实现了基于诱骗态方案的绝对安全的3节点链状量子通信网络,并进一步实现了全通型的星形量子通信网络。所实现的通信网络,在通信距离和通信速率上都处于国际领先水平,标志着我国在实用化量子通信领域已具备和欧美发达国家竞争的能力。     

Dendrimer的中文名亟需规范统一

树枝状化合物dendrimer因其独特的完美结构以及由此决定的独特性能,在最近20多年里获得了突飞猛进的发展。但关于dendrimer中文名的使用却非常混乱,在中国大陆至少有36种不同的中文名。这种状况严重地阻碍了这门新兴边缘学科在中国的交流与发展,亟需规范统一。综合考虑dendrimer今后在中国的长远发展及名词的实用性等因素,建议将“树状物”作为dendrimer的中文定名。     

试论技术价值的"双螺旋结构"--从技术价值的形成看技术的基本价值形态

技术的价值伴随着它的设计、发明而诞生，伴随着它的开发、生产而增长，伴随着它的应用、普及而实现。作为其“自然编码”，技术从设计到发明形成它的“内在价值”；作为其“社会编码”，技术从开发到生产形成它的“潜在价值”；作为其“社会表达”，技术从应用到普及形成它的“现实价值”。     

氯加氢化学反应中玻恩-奥本海默近似的适用性

玻恩-奥本海默近似是量子化学以及化学动力学理论研究的重要基石之一,它对于化学反应过程中的动力学非常重要。但是在Cl＋H2反应中该近似的适用性一直以来备受争议。本研究利用高灵敏度的交叉分子束实验,对Cl／／Cl^＊＋H2反应进行了交叉分子束反应散射的实验研究。实验结果表明激发态Cl‘原子的反应性在低碰撞能下与基态的C1原子的反应性相当,说明玻恩-奥本海默近似在低能时的适用性存在问题。但是,随着碰撞能量的增加,相对于基态C1原子,Cl^＊原子与H2的反应快速下降,这表明在Cl＋H2这一反应中玻恩-奥本海默近似在高碰撞能时是适用的。这一结果得到精确动力学理论研究的证实,而且解决了一个长期有争议的重要科学问题。     

突现与下向因果关系的多层级控制

笛根关于复杂系统的突现与下向因果关系的三阶梯观点具有启发意义,但忽略了负反馈的思想。因此,在笛根的正反馈观点的基础上,运用标准的控制论形式提出一个带两个正因果链和三个负反馈环,并向更高反馈环开放的控制图式,可以更好地概括和理解具有多层级控制关系的突现及其下向因果关系。     

Mechanistic Explanations and Models in Molecular Systems Biology

Mechanistic models in molecular systems biology are generally mathematical models of the action of networks of biochemical reactions, involving metabolism, signal transduction, and/or gene expression. They can be either simulated numerically or analyzed analytically. Systems biology integrates quantitative molecular data acquisition with mathematical models to design new experiments, discriminate between alternative mechanisms and explain the molecular basis of cellular properties. At the heart of this approach are mechanistic models of molecular networks. We focus on the articulation and development of mechanistic models, identifying five constraints which guide the articulation of models in molecular systems biology. These constraints are not independent of one another, with the result that modeling becomes an iterative process. We illustrate the use of these constraints in the modeling of the mechanism for bistability in the lac operon.     

硼／氮共掺杂使金属性单壁碳纳米管转变成半导体

本研究小组利用硼和氮共掺杂碳纳米管构筑了大量的场效应晶体管,并对其电学性质进行了统计分析研究。结果表明。通过对单壁碳纳米管进行硼和氮共掺杂,样品中半导体性纳米管的比例由67％提升到高于97％。为了深入理解这一重要实验发现,我们利用第一性原理,计算了掺杂对单壁碳纳米管能带结构的调制作用。结果证明,硼和氮共掺杂可使金属性单壁碳纳米管的能隙被打开,转变为半导体性纳米管,但并不改变半导体性碳纳米管的导电属性,从而在理论上解释了硼和氮共掺杂调节碳纳米管能带结构的物理机制。这项工作为纳米管电子和光电子器件走向实际应用提供了一条新途径。     

完全不使用贵金属催化剂的聚合物电解质燃料电池

近几十年,燃料电池技术经历了革命式发展,其中一个根本性改变是使用聚合物电解质代替电解质溶液,这使得电池尺寸变得更小而功率密度变得更大。目前,酸性聚合物电解质被广泛使用。尽管已取得很大成功,但基于酸性聚合物电解质的燃料电池严重依赖于贵金属催化剂（主要是金属铂）,这增加了成本,因而限制了燃料电池的广泛应用。本研究组设计出一种新型的聚合物电解质燃料电池,该电池使用氢氧根离子传导性聚合物——季铵化聚砜作为碱性聚合物电解质,采用镍和银分别作为阳极和阴极催化剂。在获得适合燃料电池应用的高性能碱性聚合电解质的基础上,通过对镍表面的电子结构进行可控调变,使其反应选择性大大提高,既保持了氢氧化催化活性又选择性地抑制了表面氧化钝化。