纳米薄膜及相应三维结构的构建、特性及应用

纳米薄膜是纳米材料家族一个新兴的成员,由于其特征厚度介于原子以及微米量级之间且具有高比表面积,纳米薄膜展现出了与宏观材料不同的特殊性质.纳米薄膜可以进行人为的操控甚至从衬底上脱离成为独立的薄膜.纳米量级的厚度使得该薄膜容易图形化以及加工成为复杂的二维、三维微纳结构.本文综述了纳米薄膜研究领域近年来的研究成果,包括各类性质研究和潜在应用方面的探索.纳米薄膜及相应三维结构在电学、光学、磁学、微纳机电等领域的广泛应用前景将使其成为纳米材料与器件研究领域一个重要的研究方向.     

具有自支撑结构的有机二维纳米材料研究进展

具有和石墨烯相似结构的自支撑有机二维纳米材料目前引起了科研人员的浓厚兴趣.这些二维材料具有优异的化学可剪裁性,预计未来在电子器件、有机催化和小分子分离等方面具有广泛的用途.本文首先系统地总结了常见的具有自支撑结构的有机二维纳米材料,进一步从自上而下和自下而上的两大类方法着手,介绍了目前常用的制备方法,然后对有机二维纳米材料在生物识别以及光电方面的应用进行了介绍,如生物分子识别、电子器件及荧光增强,最后讨论了目前有机二维纳米材料在制备和性质改进方面面临的问题和未来可能的重点研究方向.     

室温离子液体在纳米材料制备中的应用

室温离子液体作为一种新型的优良溶剂,在纳米材料合成中具有诱人的应用前景.本文简要介绍了近几年来室温离子液体在单质、氧化物、硫化物、硒化物、碲化物和含氧酸盐等纳米材料制备中应用的一些研究进展,重点介绍了我们实验室最近有关微波辅助离子液体法快速制备一维纳米材料方面的研究工作,并讨论了室温离子液体在纳米材料制备过程中的主要作用.     

数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新,加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点.机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法,其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势,为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇.为帮助研究人员了解这一新兴领域,本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展,概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库,举例介绍了新数据库的多层次构建,分析了目前数据采集方面的一些难点.论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例,最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战,并展望了该领域的前沿研究.     

基于室温单自旋磁共振技术的量子精密测量

实现深及单个量子系统的测量技术,能够揭示出在传统宏观测量中被系综统计所平均掉的独特的个体信息.金刚石中的氮–空位色心(NV色心)在室温下具有超长的相干时间,并可以通过光探测磁共振的方式进行单量子体系的操控和读出,已经成为实现量子精密测量和量子信息处理的重要平台.尤其在测磁学方面,朝向单分子成像的研究正在全力进行.本文回顾了基于NV色心的量子精密测量研究,介绍了其在测量磁场、电场、力学系统、温度等方面的相关进展,讨论了本领域今后可能的发展方向.     

聚氨酯材料在生物医学中的研究进展

聚氨酯是一种合成的高分子化合物,有较好的机械性能、高弹性和理想的生物相容性,被广泛地用于生物医学领域。本文综述了聚氨酯在凝胶材料、弹性体材料、膜材料以及抗菌材料等方面的研究现状及应用前景。     

机械式低频天线机理及其关键技术研究

不同于依靠导体中振荡电流激励电磁波的传统电小天线(electronically small antenna, ESA),机械天线(mechanical antenna, MA)是利用机械运动的电荷或磁矩直接激励电磁波的一种新型低频电磁发信技术.该技术有望突破ESA的物理尺度限制,有利于解决现有系统天线体积庞大、设备复杂、辐射效率低、发射功率和能耗大等问题,以提高低频通信应用的机动性和灵活性,在水下和地下通信以及导航定位等领域具有广泛的应用前景,已成为当前国内外相关领域的研究热点.本文介绍了MA的基本概念与研究动态,重点研究了MA的实现形式、物理模型以及在自由空间产生时变电磁场的分布模型与衰减特性,对比了不同类型MA的性能特点及应用优势,提出了MA的基本架构,探讨了实现高效应用急需解决的关键技术问题与挑战,并对其应用模式和应用前景进行了展望.基于提出的MA架构,研制了基于钕铁硼永磁体和高速永磁伺服电机的旋转永磁式MA原理样机,通过近场测试初步验证了旋转永磁式MA的时变磁场分布特性,及其实现FSK调制的可行性和有效性.     

纳米材料技术的发展趋势和应用机遇

本文系统介绍了国际纳米材料和技术发展的最新态势,国内纳米材料研究最新进展包括准一维纳米材料（纳米丝、纳米管和纳米电缆）,纳米结构微阵列（氧化物、氮化物、半导体和金属）的合成技术,大块金属 陶瓷材料制备和力学性质的研究,超双亲超双疏自清洁材料以及纳米材料在传统产业和高科技产业中的应用。本文还对如何加快我国的纳米技术产业的发展提出了建议。     

电子束物理气相沉积钇钛合金薄膜的组分和厚度分布

大面积薄膜的组分和厚度分布是实际工艺中最为关心的问题之一. 利用实验和直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法, 分别研究了双电子束和三电子束物理气相沉积(EBPVD)中, 钇和钛蒸气原子的三维低密度、非平衡射流, 获得了它们在100和150 mm单晶硅基片表面的沉积厚度和组分的分布. DSMC结果与钇和钛的蒸发速率的石英晶振探头原位测量值, 沉积薄膜厚度分布的台阶仪和Rutherford背散射仪的测量数据, 沉积薄膜组分分布的Rutherford背散射仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪测量值, 均相符甚好. 这表明通过DSMC方法与精细测量相结合, 可在原子水平上实现EBPVD输运工艺的定量预测和设计.     

功能纳米材料-金属及其化合物纳米粒子功能化的胶体微球的合成

由于金属及其化合物纳米粒子具有独特的光学、电子、催化等性质,其成为了纳米材料领域研究的热点。但它们容易发生聚集、表面易被氧化等缺点也大大限制了其应用范围：而通过胶体粒子来稳定这些纳米粒子不仅可以大大提高金属及其化合物纳米粒子的分散性和稳定性,同时也可以利用胶体微球自组装的特性以及特殊的核壳结构来实现这些纳米粒子的规则排列和复合结构的构筑。本文介绍了国内外金属纳米粒子及其化合物功能化的胶体微球的制备的最新进展,并在最后就其发展作了展望。     

新型纳米复合水凝胶的可控制备及应用

纳米复合水凝胶作为一种柔性有机无机两相复合材料,充分利用了水凝胶及无机纳米粒子各自的物理化学功能以及两者之间的协同增益作用,从而可适应于更复杂的应用条件及满足更多样化的应用需求.本文综述了新型纳米复合水凝胶可控制备的设计思路以及在探测检测、环境保护、能源开发、生物医学等领域方面的应用,并对其未来发展进行了展望.     

以DNA为模板构筑纳米材料与分子器件

Moore定律正面临着挑战,即以硅材料为基础的集成电路元件尺寸正接近它的极限。而分子电子学有望作为一种解决的方案,替代硅电子学来构建更小的分子集成电路。DNA,以其独特的纳米尺度、分子线性结构、物理化学稳定性、力学刚性、自我识别能力以及自组装等优势,正逐步应用于分子电子学的各个领域。研究表明,DNA导电性存在着争议,而在此基础上以DNA为模板构筑纳米材料及分子器件正成为一个新的研究热点。本文在大量文献的基础上试图对以DNA为模板构筑分子导线、分子晶体管、分子计算机以及分子阵列等纳米材料及分子器件进行较为详细地归纳和总结,并对存在的问题和应用前景进行了分析和预测。     

基于中美基金项目数据的深度学习领域研究热点对比分析

与传统研究成果类型不同，基金项目数据中蕴含的潜在情报更具有战略性和前瞻性。本文使用文本挖掘方法，对中美深度学习领域基金项目数据进行挖掘与分析，从资助强度、发展态势、主题聚类及热度演化角度进行分析，对比中美深度学习领域研究热点的异同及热点演化情况。研究发现，中美深度学习领域基金项目数量自2010年后呈上升趋势，发展势头较好，且两国均出台相关政策支持该领域发展。但中美两国在研究的侧重方向上有所不同，美国侧重深度学习基础理论、算法研究，中国在深度学习更关注应用层面的落地情况。在应用层面上，美国更重视生物医学、经济领域、图像识别领域及硬件设备应用，中国不仅重视生物医学领域、同时使用深度学习相关算法对地学领域、多媒体领域的数据应用较多。新兴研究方向上，对深度学习硬件设备及应用方向成为美国的近年来研究热点方向，而中国较新的研究热点方向在于将深度学习应用到生物信息领域。未来我国应加大科研经费的投入，支持人工智能领域的自主创新发展；发挥在地学领域应用、图像和计算机视觉、多媒体领域、以及中医领域应用的科技布局优势，形成成果转化新生态；应关注和加强对理论算法的研究，提高技术实力并掌握科技主动权；对软硬件及...     

形状记忆聚合物微纳米纤维膜在生物医学中的应用进展

形状记忆聚合物作为一种新兴的智能材料能够记忆暂时形状,并在外界激励条件下实现主动回复到初始形状的驱动过程.基于静电纺丝技术获得的形状记忆聚合物微纳米纤维膜与天然细胞外基质具有相似的三维结构,因此在生物医学领域,特别是组织工程中显示出巨大的应用前景.形状记忆微纳米纤维膜作为智能可变形材料为生物医疗的快速发展带来个性化、智能化的机遇.本文综述了形状记忆聚合物微纳米纤维膜的制备技术、结构形貌及驱动方法,总结了形状记忆聚合物微纳米纤维膜在骨组织支架、骨组织修复、神经支架及细胞培养等方面的应用研究,分析了形状记忆聚合物材料的其他结构在生物医疗领域的应用现状,进一步阐述了形状记忆聚合物材料未来面临的挑战及发展方向.     

磁性液体表面形貌与颗粒排列结构的电子显微镜观察

采用特殊的制样技术并通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察分析了磁性液体表面形貌和磁性纳米颗粒的排列结构. 在外加垂直磁场作用下, 磁性液体液膜表面呈现一种准周期性的条带状峰峦分布, 内部纳米颗粒呈现出准直线链状定向排布. 它们都与外磁场分布、颗粒的磁相互作用及与载液的相互作用有关, 且最终受到外磁场分布的制约.     

测量和控制生物大分子--物理学和生物学交叉的一个热点

本文讨论了测量和控制生物大分子的技术,介绍了扫描探针显微镜、扫描近场光学显微镜和光镊等以及它们的应用。     

超临界流体沉积技术在材料颗粒制备中的应用

超临界流体沉积技术是一项用于制备超细微粒的新技术.文中介绍了超临界溶液快速膨胀法,超临界流体抗溶剂沉淀法,压缩抗溶剂等方法在材料颗粒制备中的研究和应用,并对超临界流体技术进一步在纳米材料的制备进行了展望.     

基于整数线性规划的智能规划研究

整数线性规划是一种表示和求解智能规划问题的重要方法,本文较全面地介绍了近十年来国内外学者的相关研究工作,包括在智能规划中应用整数线性规划技术的重要方面、发展现状以及存在的问题,重点介绍了用整数线性规划求解智能规划问题的各种方法,旨在让关注该领域的学者能够快速地对这一领域有较为全面的了解,最后公开几个未解决的问题。     

生物成像技术发展态势分析

生物成像技术是生物结构和功能研究最直接、最有效的方法,其技术发展和科研基地建设受到多个国家的重视。本文分析生物成像技术的研究现状和发展态势发现:技术的发展不断提升成像性能,开发多模态、多功能的仪器设备是未来的主要方向;信息技术的发展、纳米材料等新材料的应用使得成像技术发挥更大作用。最后,对我国生物成像领域的发展提出了建议。     

微加工技术与微光机电系统的研究与应用

本文简要介绍了微光机电系统（MOEMS）中的微加工技术,主要是硅微机械加工技术和LIGA技术,并介绍了微光机电系统在信息与通讯、汽车工业、生物医学、航空航天、国防军事等领域的应用。