纳米磁性体系的增强磁热熵效应：Ⅱ.基于实验测量及分子？…

通过实验测量不同团簇尺寸下的纳米Ｇｄ材料的磁热熵效应，结果表明在纳米尺度下，Ｇｄ材料具有增强和磁热熵效应并尖于最佳纳米尺寸，实验结果直接证实了用统计力学理论及Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法处理模拟结果，当纳米团簇尺寸减小时，伴随着磁热熵变△Ｓ的增加，超铁磁－超顺磁转变温度ｔｓｃ发生下降偏移，采用分子场理论，导出了增强磁热熵变△Ｓ与温度偏移因子（１－ｔ）＾－１／２满足很好的标度关系△Ｓ～（ｔ）＾－１／２     

碳纳米管表面的氨基化修饰及其聚脲基纳米复合材料的制备和力学性能研究

设计了一种碳纳米管表面氨基化修饰及其聚脲基纳米复合材料的分子设计和制备方法。首先，通过混酸氧化处理得到羟基化碳纳米管；其次，以原位聚合法，通过聚丙烯酸中羧基和碳纳米管表面羟基的酯化反应，将聚丙烯酸接枝到碳纳米管表面；最后，通过接枝聚丙烯酸和端氨基聚醚D-400的酰胺化反应，在碳纳米管表面实现氨基官能化修饰。将氨基修饰的碳纳米管均匀分散在端氨基聚醚固化剂混合物中，进而与端异氰酸根预聚物组分反应得到碳纳米管/聚脲基纳米复合材料。经测试可知，氨基化碳纳米管质量分数为0.7%时，在聚脲基体中分散比较均匀，且聚脲的拉伸强度比原始碳纳米管修饰的聚脲增加了40%。     

双组分纳米流体导热系数研究

采用共混法在氨水中制备了稳定的碳纳米管颗粒悬浮液(双组分纳米流体),并利用瞬态热丝法测量了不同条件下的双组分纳米流体的导热系数,系统研究了颗粒质量分数、氨水质量分数、温度等因素对双组分纳米流体导热系数的影响.实验结果表明,碳纳米管的加入极大地提高了基础液体-氨水的导热系数.在此基础上,结合已有文献中关于纳米流体导热系数的计算模型对双组分纳米流体的导热系数进行了模拟计算,并对模拟数据和实验数据进行了对比.结果发现,通过对模型参数的调整,微对流模型可以准确计算双组分纳米流体的导热系数.     

碳分子线（C2-C4）在单壁碳纳米管中结构的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论,对碳分子线团簇（C2～C4）及其在单壁碳纳米管（SWCNT）（4,4）,（5,5）中的几何结构性质进行了计算模拟．发现碳分子线（C2-C4）在不同直径的单壁碳纳米管中的键长是不同的,结果将对碳纳米管内部的力学性质研究提供帮助．     

有机分子笼封装金属纳米团簇的合成策略与催化应用

金属纳米团簇是由若干金属原子组成的纳米材料，尺寸介于单个金属原子和纳米颗粒之间，具有独特的几何和电子结构，在催化反应中展现出良好的性能.然而裸露的金属纳米团簇由于表面能较高，在催化过程中容易聚集失活.近年来，有机分子笼(organic molecular cages,OMCs)作为一种新兴的多孔材料受到了广泛关注.将金属纳米团簇封装在有机分子笼的限域空间内不仅可以提高其粒径均一性，还可以提高稳定性.有机分子笼的孔道结构完全开放，封装在其内部的金属纳米团簇在氧化、还原、偶联、产氢等反应中仍保持较高的催化活性.本文简要总结了有机分子笼封装金属纳米团簇的合成策略以及这类材料在催化领域的应用.     

SnO2／碳纳米管纳米复合材料的制备及表征

采用水热的方法,将纳米SnO2负载在多壁碳纳米管（CNTs）表面,制备得到SnO2负载多壁碳纳米管复合材料（SnO2／CNTs）。通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究了不同反应条件对产物形貌的影响。结果表明,通过改变溶液的浓度可以控制SnO2／CNTs纳米复合材料的形貌。     

纳米相材料的结构性能及其应用

介绍了纳米相新材料和纳米技术的研究近况，以Ｃ６０（布基球）和碳纳米管为例，分析了物质的纳米和相晶粒结构的物理特性及其领域，指出了纳米相材料科学的兴起可引起新一轮计算机革命和工业革命。     

碳纳米管——天使还是魔鬼？

1991年日本科学家饭岛（Iijima）发现了一种针状的管形碳单质——碳纳米管。碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。     

水分检测系统中称重传感器的选择

称重传感器是一种力传感器,通过把被测量质量转换成另一种被测量量来测量质量的传感器。本文针对水分检测系统中实际的要求对称重传感器进行选择,称重传感器是水分检测秤体系统的重要部件,它把被称物体的重量转换成电信号,经过处理后指示出来。因此它的优劣在很大程度上决定了秤体系统的精确度。     

新一代大型秤重式高精度土壤蒸渗仪测控系统

论述了基于工业ＰＣ机（ＩＰＣ）的一种高精度土壤蒸渗仪测控系统的设计。介绍了蒸渗仪新型秤重机构的测量原理和测控系统的功能。利用分级测量原理，通过高精度位移传感器间接测定土体中水量的方法，使系统在水量变化为２ｔ的检测范围内，水量变化的分辨率达±６０ｇ，土壤含水量测量精度达２％。实现了在限定三维边界条件下测量渗漏量和蒸发蒸腾量的同时测定土壤水分分布的目标。     

A tunable carbon nanotube electromechanical oscillator

Nanoelectromechanical systems (NEMS) hold promise for a number of scientific and technological applications. In particular, NEMS oscillators have been proposed for use in ultrasensitive mass detection, radio-frequency signal processing, and as a model system for exploring quantum phenomena in macroscopic systems. Perhaps the ultimate material for these applications is a carbon nanotube. They are the stiffest material known, have low density, ultrasmall cross-sections and can be defect-free. Equally important, a nanotube can act as a transistor and thus may be able to sense its own motion. In spite of this great promise, a room-temperature, self-detecting nanotube oscillator has not been realized, although some progress has been made. Here we report the electrical actuation and detection of the guitar-string-like oscillation modes of doubly clamped nanotube oscillators. We show that the resonance frequency can be widely tuned and that the devices can be used to transduce very small forces.     

受限在纳米水环境空间中的甲烷分子

运用分子动力学模拟方法,研究了甲烷与水受限在碳纳米管中的一些性质.计算机模拟发现水分子和甲烷径向密度的非均匀分布.根据径向密度分布情况,将碳纳米管中的甲烷与水分层,分别计算了甲烷分子与水分子的扩散系数和平均氢键数.模拟结果表明:受限在碳纳米管内部中的甲烷趋向在管壁积聚,但当甲烷浓度较高时,发现在碳纳米管中央有部分甲烷分子积聚.     

碳纳米管阵列储氢的物理吸附特性

采用巨正则蒙特卡罗方法,在室温、100大气压下对以方阵和三角方式排列的碳纳米管阵列的物理吸附储氢进行计算机模拟,发现氢分子可被吸附于碳纳米管阵列的管内和管外,管外的储氢密度普遍高于管内,方阵阵列优于三角阵列,并给出了相应的理论解释。     

Carbon nanotubes as nanoscale mass conveyors

The development of manipulation tools that are not too 'fat' or too 'sticky' for atomic scale assembly is an important challenge facing nanotechnology. Impressive nanofabrication capabilities have been demonstrated with scanning probe manipulation of atoms and molecules on clean surfaces. However, as fabrication tools, both scanning tunnelling and atomic force microscopes suffer from a loading deficiency: although they can manipulate atoms already present, they cannot efficiently deliver atoms to the work area. Carbon nanotubes, with their hollow cores and large aspect ratios, have been suggested as possible conduits for nanoscale amounts of material. Already much effort has been devoted to the filling of nanotubes and the application of such techniques. Furthermore, carbon nanotubes have been used as probes in scanning probe microscopy. If the atomic placement and manipulation capability already demonstrated by scanning probe microscopy could be combined with a nanotube delivery system, a formidable nanoassembly tool would result. Here we report the achievement of controllable, reversible atomic scale mass transport along carbon nanotubes, using indium metal as the prototype transport species. This transport process has similarities to conventional electromigration, a phenomenon of critical importance to the semiconductor industry.     

活性碳纳米纤维对VOC的吸附性能

通过对比不同直径的活性碳纳米纤维及活性碳纤维对苯、甲苯和乙醇蒸汽的吸附等温线,研究不同直径的活性碳纳米纤维及活性碳纤维吸附挥发性有机物(VOC)气体性能的差异。经扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等测试分析,结果表明:活性碳纤维直径在10μm数量级,随直径减小,纤维晶体性变差,结构无序性增大;微孔达0.4～0.8 nm时VOC气体分子更易进入与吸附位结合;活性碳纳米纤维及活性碳纤维氮吸附-脱附曲线均为Ⅰ型。故分压比低于0.01时活性碳纳米纤维对苯、甲苯和乙醇的吸附量要高于活性碳纤维的吸附量。     

单壁碳纳米管对长片段聚合酶链式反应(PCR)增效机理的初步研究

为了开发新型基因扩增技术,采用两步PCR(two-step PCR)和rpsL保真度实验等方法,对单壁碳纳米管(single-wall carbon nanotube,SWCNT)在长片段PCR反应中的增效机理进行研究.结果表明:在长片段PCR反应中,单壁碳纳米管最适工作质量浓度为0.8,mg/mL;单壁碳纳米管可以在较短的延伸时间增加扩增产物产量,提高DNA聚合酶的反应效率;通过rpsL保真度实验显示,对照组PCR产物的错误率为5.32×10–6,而实验组的错误率仅为2.39×10–6.     

限域在扶手椅型SWBNNT内Lys分子手性转变的反应机理

采用量子力学与分子力学组合的ONIOM方法, 研究限域在扶手椅型单壁氮化硼纳米管(SWBNNT)内赖氨酸(Lys)分子手性转变的反应机理. 采用原子中心密度矩阵传播（ADMP)分子动力学方法, 研究Lys分子在SWBNNT(5,5)内手性转变反应通道入口与出口势能面上的动态反应路径, 给出中间体和产物的微观动态反应图像. 结果表明： 随着纳米管管径的减小, 限域其中的Lys分子骨架C原子间的键角明显增大; 手性C上的H与氨基N的距离逐渐变小; 在SWBNNT(5,5)内, 通过2个基元反应Lys分子实现了手性转变; 在SWBNNT(6,6)和SWBNNT(7,7)内, 通过3个和4个基元反应Lys分子实现了手性转变 ; 在SWBNNT(5,5)内, Lys分子手性转变反应决速步骤自由能垒降为最低值190.1 kJ/mol. 在 SWBNNT(7,7)内, 决速步骤能垒与裸反应基本相同.     

新型三维(3,3)碳纳米管聚合体

本文研究了单壁(3,3)碳纳米管束在高压下的结构演变过程。在静水压40 GPa下,(3,3)碳纳米管束会直接聚合形成一种新型六方三维碳纳米管聚合体(命名为六方3D-(3,3)碳)。卸除压力后,它能保持其结构不变,成为一种新型半导体性的超硬碳。该研究为压缩碳纳米管合成新型碳提供了理论依据。     

氮掺杂(10,0)单壁碳纳米管的电子结构

利用密度泛函第一原理研究不同氮掺杂方式(10,0)单壁碳纳米管的电子结构. 当氮原子取代碳纳米管中的碳原子时, (10,0)单壁碳纳米管转变为n型半导体. 当氮原子吸附在碳纳米管表面时, (10,0)单壁碳纳米管转变为p型半导体, 同时与吸附氮原子相连碳原子的p轨道上的小部分电子被激发至d轨道上.      

Bandgap modulation of carbon nanotubes by encapsulated metallofullerenes

Motivated by the technical and economic difficulties in further miniaturizing silicon-based transistors with the present fabrication technologies, there is a strong effort to develop alternative electronic devices, based, for example, on single molecules. Recently, carbon nanotubes have been successfully used for nanometre-sized devices such as diodes, transistors, and random access memory cells. Such nanotube devices are usually very long compared to silicon-based transistors. Here we report a method for dividing a semiconductor nanotube into multiple quantum dots with lengths of about 10nm by inserting Gd@C82 endohedral fullerenes. The spatial modulation of the nanotube electronic bandgap is observed with a low-temperature scanning tunnelling microscope. We find that a bandgap of approximately 0.5eV is narrowed down to approximately 0.1eV at sites where endohedral metallofullerenes are inserted. This change in bandgap can be explained by local elastic strain and charge transfer at metallofullerene sites. This technique for fabricating an array of quantum dots could be used for nano-electronics and nano-optoelectronics.