碳纳米管的生产及其应用

 一、纳米科技及碳纳米管特征、特性和生产的概述纳米科学和技术是指在纳米尺度上研究物质（包括原子和分子）的特性和相互作用 ,以及利用这些特性的多学科和科学和技术。它使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。纳米科技的最终目标是直接以原子和分子及物质在纳米尺度表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式 ,实现生产方式的飞跃 ,甚至进而改变人们的思维方式和生活方式。纳米技术是指通过操纵原子、分子级的结构而实现控制材料功能的一项综合技术 ,包括纳米材料制备和纳米材料加工两部分。     

我国科学家在纳米信息存储材料领域获突破进展

近日,中国科学院物理研究所和化学研究所的科研人员在Rotaxane类分子的结构与电导转变及其在超高密度信息存储中的应用研究方面再获突破.在此前工作的基础上成功地在H2Rotaxane分子薄膜中实现了可逆的电导变化和可擦除、稳定、重复的近于单分子尺度的纳米级存储,近期出版的《美     

碳纳米管的生产及其应用

一、纳米科技及碳纳米管特征、特性和生产的概述纳米科学和技术是指在纳米尺度上研究物质（包括原子和分子）的特性和相互作用 ,以及利用这些特性的多学科和科学和技术。它使人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。纳米科技的最终目标是直接以原子和分子及物质在纳米尺度表现出来的新颖的物理、化学和生物学特性制造出具有特定功能的产品。这可能改变几乎所有产品的设计和制造方式 ,实现生产方式的飞跃 ,甚至进而改变人们的思维方式和生活方式。纳米技术是指通过操纵原子、分子级的结构而实现控制材料功能的一项综合技术 ,包…     

基于局域表面等离子体共振特性的高灵敏度凝血酶检测

用核酸适体修饰的纳米金共振散射光谱探针可实现对微纳空间内凝血酶的特异性识别与检测.提出了一种基于局域表面等离子体共振-暗场显微光谱联用技术的分析方法,研究了局域在金纳米粒子表面的生物分子的识别过程对局域表面等离子体共振散射光谱的影响.研究了单颗粒纳米粒子的形貌特征,实现了单分子层面上生物分子识别过程的追踪.     

机械论在当代科学研究中衰落了吗——单分子拉曼成像研究的启发

 2013年6月6日,Nature杂志在线发表了由中国科学技术大学侯建国教授领衔的单分子光学拉曼成像研究的新成果。该项成果在国际上首次实现亚纳米分辨的拉曼成像,将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5nm。这一成就奠定了我国单分子拉曼研究的领先地位,其影响还将远超出光学拉曼成像领域,甚至将推动整个微观世界的研究产生观念性变革。     

基于改进生成式对抗网络的编码DNA分子识别

纳米孔道单分子检测技术通过在纳米孔道中捕获分子穿过时产生的离子流变化信号来研究单个分子的信息.然而,由于纳米孔道对不同分子的捕获率不同,因此采集到的单分子数据集不平衡,进而影响分子识别的准确率.本文基于编码DNA分子的阻断事件,构建以深度卷积生成式对抗网络(DCGAN)为基本框架的模型,实现少数类样本的扩充,从而达到纳...     

高能量分辨率扫描隧道谱的发展及其在单自旋态和低维超导电性研究的应用

在发展高能量分辨率扫描隧道谱的基础上,实现了基于自旋翻转的非弹性隧道谱,从而实现了对单自旋态的探测,并成功在单分子尺度上研究了自旋间的超交换作用.还探测到了磁性原子在超导能隙中诱导的多重束缚态,并利用这些束缚态在单原子尺度上研究了自旋间的相互作用,在实空间实现了对单个原子的化学识别.利用低温扫描隧道谱,证明生长在Si基片的单原子层厚的铅和铟薄膜为超导体,这是至今报道的最薄的超导体.     

2013-17 科技要闻

实现最高分辨率单分子拉曼成像中国科学技术大学侯建国等在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5nm。研究团队一直致力于自主研制科研装备,发展了将高分辨扫描隧道显微技术与高灵敏光学检测技术融为一体的联用系统。利用针尖与衬底之间形成的纳腔等离激元"天线"的宽频、局域与增强特性,通过与入射光激发和分子拉曼光子发射发生双重共振的频谱匹     

"单分子和分子纳米结构的物理化学研究"取得重要进展

中国科学院化学研究所白春礼院士主持的“单分子和分子纳米结构的物理化学研究”创新群体基金研究工作取得了重要进展.该群体利用电化学扫描隧道显微术(ECSTM),成功地实现了对固/液界面手性分子构型的识别、对固体表面手性分子改性剂吸附模式的判定以及高度有序的杯芳烃/C60络合物点阵的构筑.这些工作不仅为有关研究提供了新的实验技术,而且在选择性异相催化、手性药物合成及功能性纳米结构的构建等方面具有重要意义.     

金属纳米颗粒／微纳结构金属膜增强拉曼研究进展

被称为“指纹谱”的分子拉曼谱及拉曼散射成像在生物及化学单分子识别领域具有重要应用。问题的关键是分子的拉曼散射截面小,利用金属纳米颗粒（LSP）局域场增强特性及其与金属膜（SPP）相互作用可产生比 LSP （ SPP）更强的局域场及尖角结构金属纳米颗粒的“热点天线”效应,可实现单分子拉曼信号的激发与辐射双共振增强效应。本文综述有关金属纳米颗粒和微纳结构金属膜相耦合增强分子拉曼信号的研究进展。     

半月国内科技要闻

成功将三聚氰胺小分子转变为双功能单分子器件随着电子器件不断小型化,科学家期望利用单个分子构建电子元件。对已有电子学功能分子进行改造、实现单分子期间多功能化是构建单分子器件的重要课题。中国科学技术大学合肥微尺度物质科学     

科技掠财

德国科学家日前发现一种单分子聚合物,在光照条件下可引起其纳米尺度的链式结构长度发生变化,即在纳米层次上实现将光能转化为机械能。科学家认为,这一发现使未来纳米机器找到简便可控的动力成为可能。 德国慕尼黑大学与马克斯-普朗克学会的科学家说,他们发现的这种新型纳米机械是单个的感光聚合分子,呈链式结构,由物质     

单分子的新奇物性及其调控

随着电学器件的尺寸逐渐减小,分子电子学,即将单个分子作为电路的组成元件,逐渐成为一个前沿研究领域.在分子电子学领域中,这种单分子器件不仅为未来电路器件的微型化提供了潜在的解决方案,更是由于其独特的纳米尺度而蕴含着大量新奇的物理性质.本文在简要介绍单分子器件的构筑方法后,详细介绍了单分子器件在电学、磁学和量子方面的部分新奇物性以及相应的调控方式,并对单分子科学在器件制备方法、测试手段和机制研究等方面进行简要的总结与展望.     

发现:纳米尺度上的光能转化成机械能

新华网 5月 14日专电德国科学家日前发现一种单分子聚合物 ,在光照条件下可引起其纳米尺度的链式结构长度发生变化 ,即在纳米尺度上实现将光能转化为机械能 .来自德国慕尼黑大学与马普学会的科学家们介绍说 ,他们新发现的这种新型纳米“机械”是单个的光感聚合分子 ,呈链式结构 ,由物质偶氮苯构成 .科学家已经在许多实验中发现该物质具有光感性 ,可以起到如同“光学开关”般的作用 .科学家发现 ,当他们利用紫光对该单分子聚合物进行多次照射后 ,发现其链式结构长度变长 ,而当科学家利用波长相对较短的紫外光对其进行照射后 ,其链式结构长度…     

中国科技大学在世界上首次实现单个分子内部的化学反应

本刊讯 日前，中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室侯建国院士、杨金龙教授和朱清时院士等科研人员利用低温超高真空扫描隧道显微镜．巧妙地对吸附于金属表面的钴酞菁分子进行“单分子手术”，成功实现了单分子自旋态的控制。这是世界上首次实现单个分子内部的化学反应，     

纳米技术在水、空气处理方面的应用

纳米技术是一种具有深刻理论价值和广泛应用前景的高新技术，被誉为本世纪最具应用开发前途的产业技术之一。广义地讲，几乎每一项纳米技术的应用，都会对我们现有的生存环境产生直接或间接的影响。目前，各个国家和不同行业对纳米技术的定义解释略有不同，但科学上已经达成共识：纳米技术是指在纳米(1～100纳米)尺度范围内，研究电子、原子、分子和分子内在规律及特征，并用于制造各种物质的一门崭新的综合性科学技术，其中1纳米等于10-9米。纳米技术包括纳米结构和纳米材料两部分。纳米结构指的是在纳米尺度上构架功能性结构，比如单电子…     

纳米生物效应与纳米毒理学中的剂量与表面化学效应关系（英文）

生命过程是由一系列发生在纳米尺度上的程序化、多级次、多步骤的化学、物理或生物学过程组成.有趣的是,在构成细胞的亚细胞器中或它们之间发生的这些复杂过程,很多需要对生物分子(如蛋白质、核酸等)进行纳米尺度空间上的精确调控,以维持生命过程的正常进行.因此,理解在纳米尺度下物质与生命体系的相互作用,对生命科学与纳米科学、化学、材料科学、医学、环境健康科学和毒理学等领域的交叉和融合,将提供独特的视点和启迪.本文从纳米化学的角度,系统归纳影响纳米材料在体内的生物蓄积、作用器官(或靶器官)和体内毒性的关键因素,主要集中在纳米表面化学修饰和剂量效应.由于已有的纳米材料很多,本文重点分析了碳纳米管、金属相关(金属和金属氧化物)纳米材料以及量子点在生物体内的蓄积规律、作用器官选择性及其体内毒理;它们的剂量效应;以及纳米表面化学修饰对其体内蓄积规律、作用器官选择性及其体内毒理的调控作用.最后,我们从纳米化学的角度讨论这个领域具有挑战性的科学问题以及建立概念性知识框架尚需要深入研究的方向.这篇综述是我们将纳米毒理学领域的知识系统化的持续努力的一部分.     

单自旋量子精密测量——基于钻石量子传感器的微观磁共振

量子精密测量作为基于量子力学原理发展起来的精密测量技术,正成为各学科发展的重要推动力.此处所谓的单自旋量子精密测量一层含义是指以金刚石中的一类点缺陷——氮-空位色心单自旋为量子信息载体,通过光探测磁共振方式对其进行检测;另一层面是指通过微波射频的操控将氮-空位色心单自旋制备成量子传感器,实现高灵敏度高空间分辨率的微观磁共振,甚至可以达到对单电子/单核自旋检测的水平.这一技术用量子传感代替电学探测模式,将传统磁共振的检测能力在空间上从毫米推进到纳米尺度,分子数从数十亿推进到单个分子水平.基于氮-空位色心的量子精密测量技术仍处于快速发展阶段,其正在被应用于二维材料磁性研究、超导、单分子结构、单细胞磁检测等方向,有望为物理、化学、生命科学甚至医学等领域的发展提供重要支撑.本文首先介绍单自旋量子精密测量的基本概念和原理,接着着重介绍本课题组近年基于氮-空位色心的量子精密测量相关实验研究,包括单分子顺磁共振、纳米核磁共振、基础物理等方面的相关进展及未来研究展望.     

“生物分子在纳通道中的输运及调控”年度报告

为了实现基于纳米孔的低成本超快速DNA测序,需要研究受限空间内聚合物分子的构象机制、摩擦特性,同时要发展流体动力学模型以描述受限空间内生物分子的输运规律。在该年度,我们进一步发展了粗粒化分子动力学模拟模型,开展跨尺度流体动力学建模和计算,并且利用单分子力谱直接探测DNA的单分子界面摩擦力。主要研究结果如下:对DNA分子在石墨烯纳孔和氧化石墨烯纳孔中的穿孔过程进行了研究,发现氧化石墨烯纳孔有可能实现单链DNA分子的逐个碱基过孔;实验研究了多价离子溶液中的纳孔振荡电流信号、离子在纳尺度受限空间中的扩散系数以及低浓度下表面电荷平衡过程对扩散的影响,获得了多个重要结果;进行了纳米颗粒的过孔实验,获得颗粒过孔信号,同时发展了能更准确地预测纳孔介入电阻的理论模型;测量了不同Na Cl浓度下DNA的摩擦行为,发现随着浓度增加,DNA摩擦力减少,而DNA在低浓度下显示出较为舒展的构象;发现长链DNA分子具有更舒展的构象,同时链长对DNA摩擦力的影响不大;单分子力谱研究表明,双链DNA在重水和普通水缓冲溶液中的力学稳定性无显著性差异,而双链DNA在甲醇中会自动解螺旋,形成单链DNA。这些研究将加深我们对于DNA等生物分子在受限空间内受力的科学认识,为DNA分子过孔测序技术的发展提供理论依据和设计指导。     

纳米限阈下的水分子作为载体的信号转换、传导和放大

通常各种信号处理器,如放大器、分流器等,都是利用电子或者光子进行信号的处理,当处理器小到纳米或分子尺度时,由于分子体系固有的复杂性,和来自热涨落和纳米尺度上区间信号的相互干扰等原因,分子层次上信号的准确传递、转换和放大常常是十分困难的.从分子层次的相互作用的角度来看,与静电相互作用的慢衰减方式和范德华作用的快速衰减方式相比,极性分子的偶极相互作用是屏蔽热噪声的影响且有效地避免分支信号间的干扰而实现分子层次上的长程信号传递的有效方法.本文回顾了如何利用限阈于特定管径的碳纳米管内的水分子单链有效地进行将单电子电量大小的电信号转换成偶极信号,并在常温热噪声的环境中实现有效地分子层次的长程信号传导,并进一步利用Y型水分子单链实现分子层次信号的放大.本文还讨论了Y型水分子单链实现分子层次信号放大的鲁棒性,并利用在水分子之外的极性小分子链——尿素分子链,再次展现这种通过偶极相互作用来实现分子层次的信息处理方式.对于人们设计新型的纳米信号传输器件、理解生物信号传递机制,这些研究具有重要的理论意义.