納米材料

英國開發出迄今最小的納米像素

據報道，英國劍橋大學研究人員開發出迄今最小的像素，其尺度以納米計算，只有目前智能手機像素的百萬分之一大小，有望用于制造超大幅面的柔性顯示屏，相關研究發表于《科學進展》雜志上。

這種像素的中心只有幾個納米大小的金粒子，它的外面包裹著聚苯胺分子涂層。如果外界施加的電流發生變化，這種像素就會改變顏色。這是目前已知最小的像素，由此組成的屏幕所展示的顏色在陽光下可見，且無需持續通電來保持屏幕色彩。人們可使用氣溶膠噴涂方法，在柔性塑料薄膜上大規模生產這種屏幕，從而降低成本。

這種納米像素有許多用途，如制造低成本、低能耗可覆蓋于大型物體上，像章魚皮膚一樣變色和融入自然背景的屏幕。還可用于制造迷彩服裝和偽裝涂層，以及物聯網設備的微型顯示器等。（科技部）

東華大學研發成功新型無機納米纖維彈性材料

據報道，東華大學紡織科技創新中心俞建勇院士及丁彬研究員帶領的研究團隊在無機納米纖維彈性組織工程支架研究領域獲重要進展，相關成果近日發表于國際著名期刊《先進功能材料》。該論文第一作者為博士生王利環，共同通訊作者為丁彬研究員和李曉然研究員。

人體的骨頭，其中約70%是由無機質構成，因此它也像玻璃、陶瓷等無機材料一樣，性格又硬又脆，是個“硬漢”。常規用于骨修復的自體骨或無機材料硬而脆，難以匹配并貼合不規則骨缺損區域，影響骨修復效果。因此，對于形狀不規則骨缺損，或與軟骨、肌腱、韌帶等軟組織交界區的骨缺損進行治療，目前仍是臨床醫學上的一大挑戰。以無機納米纖維為主體且具有形狀恢復性能的三維支架將會成為極具潛力的骨組織工程支架材料。然而，無機材料普遍硬而脆，極少數能夠加工成纖維，更難構建三維纖維彈性支架。

為此，該研究團隊設計制備了一種以柔性無機納米纖維為主體，且在體液中可形狀恢復的三維纖維彈性支架。研究人員通過溶膠-凝膠靜電紡絲法制備出了像絲綢一樣柔韌的納米纖維膜，纖維膜可以像折紙一樣折疊展開而不破損，納米纖維可以彎曲180°而不斷裂，并隊進一步將柔性納米纖維復合殼聚糖溶液經過均質分散-冷凍干燥制備出具有超彈性的納米纖維-殼聚糖三維支架。

該支架在水環境中80%應變循環壓縮下可完全恢復到初始高度和多孔結構，具有快速恢復率，且壓縮循環10 000次仍結構完好。良好的回彈性使納米纖維-殼聚糖纖維支架可在壓縮狀態下植入不同形狀的兔下頜骨缺損區域，吸收體液后快速恢復到初始形狀，并緊密貼合骨缺損區。同時納米纖維-殼聚糖纖維支架可提高大鼠顱骨損傷修復效果。

專家表示，該工作將柔性無機納米纖維引入到骨組織工程支架彈性材料的開發設計中，實現微創植入，減少手術創面；同時促進骨再生，加快骨愈合進程，從而減少骨損傷患者的痛苦，為新型骨修復材料的研究和設計提供了指導和借鑒意義。（東華大學）

復旦大學揭示二維材料層間相互作用應變調控機制

據報道，復旦大學物理學系晏湖根課題組和吳驊課題組合作，首次在少層黑磷中揭示了層間范德瓦爾斯相互作用的應變調控機制，并發現反常的應變依賴關系。該研究成果近日在線發表于《自然·通訊》。

晏湖根課題組以少層黑磷作為研究體系，系統研究了2～10層黑磷的能帶結構隨面內應力之演化規律。研究結果表明，所有光學躍遷的峰位隨應力呈線性變化，且峰位移動的速率呈現出明顯的層數依賴及躍遷量子數依賴。層數越少，躍遷量子數越大，峰位移動的速率越小。這與吳驊課題組第一性原理計算結果完全吻合。這種依賴關系與應力可調的層間范德瓦爾斯相互作用具有密切聯系。緊束縛模型擬合結果顯示，面內應力可以非常有效地調控層間相互作用。

此外，該研究還發現了反直覺的現象，即面內拉伸的應力可以使層間相互作用減弱。專家表示，該研究工作可為應力調控二維材料及范德瓦爾斯異質結的層間相互作用奠定了基礎。（中國科學報）

可快速識別“水中鉛污染”熒光試紙研制成功

據報道，近期，中國科學院合肥智能機械研究所設計制備出一種高效的比色熒光納米探針，用其制成熒光試紙，根據試紙顏色變化即可對水中的鉛離子含量快速形成初步判斷。國際化學領域核心期刊《分析化學》日前發表了該成果。

據了解，傳統的檢測方法可對水中鉛離子的含量進行靈敏度和選擇性分析，但儀器昂貴、檢測周期長且需要專業人員操作，限制了在現場檢測方面的應用。

近期，中國科學院合肥智能機械研究所智能微納器件研究團隊通過合適的比例混合藍色和紅色碳點，研制出一種新型比色熒光探針。用其制成熒光試紙對液體進行檢測，當存在鉛離子時，藍色碳點熒光將熄滅而紅色熒光不變，在紫外燈照射下，可觀察到明顯的由藍到紅的顏色變化。將試紙的顏色值與顏色識別卡或手機中的顏色識別軟件進行對比，即可現場實現對鉛離子含量的可視、實時、半定量化檢測。

據介紹，這種熒光試紙使用低毒的碳點制備，對環境友好，且便于存放、攜帶，使用方法簡便，5min內可完成對水中鉛離子的快速檢測。（新華網）

中科院研制出可修復柴油污染的“納米海綿修復劑”

據報道，近期，中國科學院合肥物質科學研究院技術生物所吳正巖研究員課題組在柴油污染修復方面取得進展，他們研制出一種可高效去除水體和土壤中柴油的新型納米修復劑。國際環境科研領域學術期刊《總體環境科學》日前發表了該成果的相關論文。

柴油在開采和運輸的過程中，難免有不少泄漏到水體和土壤中，造成環境污染。據了解，柴油中含有較難降解的芳烴，會影響水生生物和農田作物的生長，柴油污染修復也是當前環境領域的研究熱點和難點之一。傳統的柴油吸附劑合成步驟復雜、成本較高，難以大規模應用，需要發展出工藝簡單的高效柴油吸附劑。

近期，吳正巖課題組以納米海綿為基礎，通過氨基硅油和硅烷偶聯劑修飾，制備出一種新型疏水納米海綿。實驗表明，這種疏水納米海綿作為修復劑，可以高效的去除泄漏到水體和土壤中的柴油，性能穩定且制備工藝簡單，具有廣泛的應用前景。（中國科學院合肥物質科學研究院技術生物所）

二元石墨烯薄膜可高效淡化海水

據報道，近日，武漢大學/湖南大學袁荃和美國加州大學洛杉磯分校段鑲鋒等人組成的研究團隊，采用石墨烯納米篩和碳納米管相結合的方法，制備出二元結構的石墨烯薄膜，兼具有較強的選擇性分離效率和一定的機械強度，可應用于海水淡化。

研究人員介紹，碳納米管具有優異的機械性能，并且與石墨烯的結構類似。由碳納米管搭接形成的碳納米管薄膜，不僅可以與石墨烯的結構完美匹配，也不會影響水滲透率。因此，研究團隊想到將納米孔石墨烯與碳納米管結合來彌補上述缺陷。他們先在銅箔上生長出一層單層石墨烯，再在上面的一些區域覆蓋相互連通的碳納米管網絡，將銅箔溶蝕掉之后就得到了一張碳納米管支撐的石墨烯薄膜。這種薄膜可以不經聚合物支撐，在懸空、彎曲、拉張時不產生明顯裂縫。測試和計算結果顯示，薄膜能承受380.6MPa應力，楊氏模量達到9.7GPa，相當于納米孔石墨烯薄膜2.4倍的拉伸剛度和10 000倍的彎曲剛度。

此外，相較于商用的三乙酸纖維素淡化膜，新型石墨烯納米篩/碳納米管薄膜的水滲透率提高了100倍，抗污染能力更強。而且由于不受內部濃差極化效應制約，薄膜在高濃度鹽環境下仍然可以保持較高的水滲透率。

目前的石墨烯海水淡化膜分為2類，一類是以麻省理工學院科研團隊為代表所研究的單原子層厚的納米多孔薄膜。但單原子層厚的石墨烯機械強度較弱，所以實驗研究中用到的石墨烯都用了聚合物膜支撐，并且直接通過高能電子束轟擊或氧等離子體刻蝕在石墨烯內部引入亞納米孔，孔徑分布范圍較廣，極大地降低了分離效率，所以無法應用于實際。

另外一類是諾貝爾物理學獎得主、曼徹斯特大學教授Andre Geim團隊研究的氧化石墨烯膜。氧化石墨烯容易量產，但是氧化石墨烯膜浸潤在溶液中之后，氧化石墨烯片層之間會吸水擴大層間距，降低了海水淡化效率，因此現有的研究工作主要集中于如何控制氧化石墨烯片層之間的層間距。

此次制成的新型石墨烯納米篩/碳納米管薄膜不需要聚合物支撐就結實耐用，并兼具多種滲透效率優點，為石墨烯應用于海水淡化打開了一條新的思路。若解決量產問題，未來人們或將能喝上“石墨烯淡化水”。（中國化工報）

微納能源前景廣闊

據報道，6月15日，第四屆納米能源與納米系統國際會議在京開幕。來自世界近30個國家和地區的千余名專家學者齊聚一堂，共同探討納米能源和系統領域的重大前沿問題。

中國科學院院長、黨組書記白春禮出席開幕式并致辭。他表示，能源是人類文明進步的根本動力，也是全球技術變革的決定性因素。當今，人類社會開始邁入大數據、人工智能和物聯網時代，除了傳統的電能、化石能源等“大”能源，人類也開始探索微納能源等“小”能源，以解決物聯網時代小型器件的自供能問題。

白春禮介紹，納米發電機的發明把低頻、雜亂的機械能有效地轉變為電能，納米科技工作者已建立了從環境和生物系統中獲取隨機機械能來驅動移動傳感器的原理和技術路線圖。微納能源為物聯網、機器人和人工智能的發展提供了新的能源技術，為人類探索和利用能源開辟了新的路徑和方式。因此，以納米發電機為代表的微納能源和微納系統技術，意義重大、前景廣闊。

白春禮強調，中國是世界納米科技研究的主要國家之一。經過近30年的發展，中國科學家在納米科技領域取得了一系列重要的科研成果。隨著中國建設具有全球影響力的科技創新中心和綜合性國家科學中心等一系列科技創新重大決策部署的推進和落實，中國納米科技研究面臨新的重大發展機遇。下一步，中國科學院將把微納能源與微納系統作為納米科技重點研發領域之一，力爭研發出更多創新成果，培養出更多科研人才，為世界納米科技和能源研究作出更大貢獻。（中國科學報）

王中林獲愛因斯坦世界科學獎

據報道，6月14日，2019年度“阿爾伯特.愛因斯坦世界科學獎”揭曉，中國科學院北京納米能源與系統研究所首席科學家、國科大納米學院院長王中林斬獲這一世界性的大獎，成為首位獲此殊榮的華人科學家。

王中林憑借在微納能源和自驅動系統領域的開創性成就獲得本年度愛因斯坦世界科學獎。世界科學獎評選委員會對王中林教授的科學成就給予高度評價，認為他在納米發電機和自供能系統研究方面作出了影響深遠的開創性貢獻，使人類從環境和生物系統中獲取能量這一全新的技術成為現實，并認為這一技術“有潛力徹底改變我們生活的每一個角落”“有望在不久的將來改變世界”。此外，他發明的海洋藍色能源技術也被認為“有可能從海浪中獲取大量能源以解決世界未來的能源需求”。

愛因斯坦世界科學獎旨在表彰和鼓勵世界科學技術領域的重大研究進展，授予為人類帶來福祉的杰出科學家，之前已有35名科學家獲得此獎項，其中包括4位諾貝爾獎得主。（中國科學院北京納米能源與系統研究所）

中科大校長包信和院士獲納米研究獎

據報道，6月23日，第6屆納米研究獎頒獎典禮在湖南長沙舉行。2019年度獎項授予2位國際納米科技領軍人物：中國科學技術大學校長包信和院士以及美國加州大學伯克利分校OmarM.Yaghi院士。

包信和長期從事新型催化材料的創制和能源清潔高效轉化過程的研發，發現和闡述了納米限域條件下催化劑活性中心的結構、電子特性和催化活性間的關聯機制和作用規律，在國際上率先提出“納米限域催化”概念，并在一維碳管、二維界面和三維晶格中獲得拓展和完善，初步形成理論體系。他帶領團隊發展出低溫條件下一氧化碳高效選擇氧化催化劑，成功解決了重整氫氣中微量一氧化碳造成燃料電池電極中毒失活的難題；創制晶格限域的單鐵催化劑，實現甲烷無氧轉化直接制烯烴和高值化學品；首創氧化物和分子篩納米復合催化劑和催化過程，顛覆了長期統治煤化工領域的傳統過程，成功實現煤基合成氣一步轉化直接高選擇性制低碳烯烴和化學品，為碳基資源的高效、清潔利用開辟新途徑。（安徽日報）