纳米材料

英科学家发现石墨烯自旋编码优于硅芯片

据报道，具备高电子迁移率的石墨烯一直被视为延长摩尔定律的关键，而因为石墨烯的均匀性优于金属，也使其成为纳米自旋电子组件的最佳候选材料。英国查尔摩斯理工大学（Chalmers University of Technology）的纳米制造实验室表示，自旋电子组件能以个别电子自旋来编码信息，而不是透过成千上万的电荷，因此组件的尺寸可望进一步微缩、功耗也能比硅芯片来得更低。

目前市面有少数组件是采用自旋编码，包括一些先进的硬盘机以及磁阻式随机存取内存；但这些组件仅能将自旋编码后的电子移动数纳米，所采用的铜与铝等金属的均匀度不足，无法让电子移动更长的距离，限制了自旋电子组件的性能。为此查尔摩斯理工大学的目标是让自旋编码后的电子移动距离拉长到微米等级，好让各种数字电路都能利用自旋电子。

查尔摩斯理工大学教授Saroj Dash的团队最近利用化学气相沉积（CVD）技术，将石墨烯沉积到铜基板上，再于室温下转移至绝缘上覆硅晶圆片，成功实现了长距离的自旋电子通讯；结果显示自旋电子传输距离可扩展至16μm。（查尔摩斯理工大学）

我国取得二氧化钛基乳腺癌可视化诊疗纳米探针研究新进展

二氧化钛（TiO2）纳米材料是一种宽禁带半导体材料，在电子学器件、太阳能电池以及光催化领域具有重要的应用。此外，其作为无机光敏剂，在肿瘤光动力治疗（PDT）中也显示出潜在的应用。与传统的有机光敏剂相比，TiO2纳米粒子具有生物相容性好、性能稳定（不易光漂白）和体内循环时间长等优点。因此，设计并制备TiO2基纳米探针对于实现肿瘤的可视化诊疗具有重要的意义和价值。

据报道，最近，中国科学院宁波材料技术与工程研究所吴爱国团队在基于TiO2纳米材料的乳腺癌可视化诊疗纳米探针研究中取得了阶段性进展。为解决TiO2在PDT中的激发光问题，曾乐勇指导硕士生张令娥设计了钆（Gd）基上转换与TiO2纳米粒子的复合材料，利用上转换材料在NIR光激发下发射紫外光的性质，紫外光可进一步激发TiO2纳米粒子产生活性氧自由基，实现了NIR光激发下TiO2纳米粒子的无机PDT功能；而且利用Gd基上转换纳米粒子的MRI功能，最终实现了对MCF-7乳腺癌裸鼠肿瘤的MRI引导下的无机PDT，具有安全和穿透性强等特点。（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）

我国在金纳米团簇的结构和催化研究方面取得进展

据报道，近日，中国科学院上海应用物理研究所水科学与技术研究室许文武博士和高嶷研究员与美国内布拉斯加林肯大学的曾晓成教授合作，在金纳米团簇的结构和催化研究方面取得进展。

近年来，由于自身独特的物理化学性质和在催化、纳米及磁性材料等领域广泛的应用前景，巯基保护的金团簇的结构和性质得到研究者的广泛关注。美国斯坦福大学教授、2005年诺贝尔化学奖得主Kornberg研究组利用单粒子透射电镜方法实现技术突破，确定了巯基保护的金纳米团簇中金原子的坐标，而团簇中硫原子的坐标却无法给出。上海和美国的研究小组通过理论计算表明金团簇的稳定结构与实验结果内核相一致，而表面的金原子却存在差异。这可以归因于单粒子透射电镜的电子束改变了表面部分金原子位置，进而对团簇性质造成影响。进一步的理论研究表明，该团簇可以作为良好的纳米催化剂。该工作展示了理论能够为实验观测提供支持，并更准确地解释实验现象。（中国科学院上海应用物理研究所）

青岛能源所在软质纤维状纳米材料研究中取得进展

据报道，近日，中國科学院青岛生物能源与过程研究所的仿生智能材料团队在研究员李朝旭的带领下，在软质纤维状纳米材料方面有了新的研究进展。该课题组利用一种独特的蛋白质自组装结构——淀粉样纳米纤丝合成了边长接近半毫米的二维单晶金片。相关研究成果已发表在Advanced Materials上。

由于淀粉样纳米纤丝极高的长径比和优异的力学性能，李朝旭自2009年在苏黎世联邦理工学院开始利用淀粉样纳米纤丝构筑功能材料（如水凝胶、人工骨骼及石墨烯复合纸）。随后，他与合作者成功制备了一种基于纳米金片/淀粉样纤丝的复合薄膜材料，可应用于食品包装、化妆品及装饰等领域。最近，利用一种简单的“一步合成”方法，他们合成了具有不同厚度的大尺寸二维金单晶。

这种二维金单晶表面积超过104μm2，厚度超过100nm。由于纳米材料存在的潜在健康问题，该二维金单晶所具有的超过纳米尺度的几何形貌，对进一步拓展金单晶的应用空间具有重要价值。同化妆品行业、钟表和珠宝行业一样，金在食品领域长期作为甜点、饮品等食物的高档包装。由于其原子尺度的光滑表面，该二维金单晶有望作为金箔的替代品，大大降低黄金的实际用量。这种新颖的肉眼可见的二维材料也可应用于光学及电子纳米器件、纳米天线、传感和成像等领域。另外，通过与聚氨酯复合，他们制备了一种独特的柔性导电薄膜，具有应变应力传感行为。（中国科学院青岛生物能源与过程研究所）

碳纳米材料高能柔性电容器研究取得进展

随着现代科学技术的发展，柔性、可穿戴、可折叠、智能化是电子设备发展的主流方向，为电子产品提供能量的储能器件也逐步向轻、薄、韧等方向发展。柔性超级电容器是一种储能器件，具有高容量、充放电速度快、安全环保等特点，在新兴的电子智能设备等高新技术上有着广阔的应用前景。碳纤维和碳纳米管纱布等碳纺织品作为柔性电极活性材料已经被广泛研究并且表现出优异的电化学性能，然而由于大部分产品是水系电解液，其放电电压低于2V，极大降低了这些柔性超级电容器的能量输出，限制了其发展和实际运用。

据报道，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室张跃钢团队近期结合静电纺丝技术和高温热解技术，制备在一维碳纤维上生长垂直碳管的三维多级结构，并对其电化学性能进行研究。在碳纤维上生长垂直碳纳米管阵列，提高了碳纤维的比表面积、导电性、多孔性以及电解液的浸润性，同时利用离子液3体电解液代替传统的水系电解液将其输出电压扩展到4V，有效提高了柔性电容器的能量输出。该三维柔性碳电极材料的优异性能得益于，利用垂直碳管类储存和积累电荷，而碳纤维导电基底运输电荷形成一个三维导电网络，极大地促进电子和离子的移动速度，减少材料本身电阻。

该材料的合成方法采用柔性的碳纤维代替以往坚硬的硅或者金属基底来生长碳纳米管阵列，同时采用PVP固体分解提供碳源的方法避免可燃性气体的使用，合成了仙人掌状的三维柔性碳电极材料，既降低了成本也提高了制备的安全性，有望大规模合成，并运用于新兴的柔性电子储能设备。（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所）

纳米碳材料解决储能材料研究难题

据报道，大连理工大学化工与环境生命学部教授邱介山领导的能源材料化工学术团队在高性能储能设备所用储能材料的研究方面取得了新进展。近日，相关研究成果作为封面发表于《先进能源材料》期刊。

近年来，纯电动车和混合电动车等高性能新能源交通运输工具的发展态势强劲，与此同时，新型高效储能设备的设计和开发也成为摆在新能源交通运输工具面前的一道难题。邱介山团队发展了调控碳基材料的表/界面的新技术，为储能器件超级电容器电极材料的设计提供了新的技术途径。

“超级电容器具有功率密度高、循环使用寿命长和安全性能优异等突出优势，在电化学储能领域的应用前景巨大。而多孔碳材料具有丰富可调的孔道结构和大比表面积等特点，是目前最为广泛使用的一类超级电容器电极材料。”邱介山表示，基于多孔碳材料实现兼具高功率密度和高能量密度的超級电容器的设计和构筑，是一个富有挑战性的关键问题。

研究表明，这种合成策略可以拓展到多种类型的其他碳源，是一种制备高性能二维多孔片状纳米碳材料的普适性新方法。这一研究成果为拓展和深化高性能碳基超级电容器电极材料的设计与构筑开辟了新的技术途径，也为高性能二维纳米碳材料的设计合成提供了新思路。（中国科学报）

天津大学成功研制出高比能量氟化石墨烯材料

据报道，天津大学材料学院教授领衔的氟化碳纳米材料研究团队，通过水热剥离法成功制备出氟化石墨烯，并以其作为正极材料制成了高比能量锂电池，取得多项科技新成果新突破。

据介绍，在所有的锂电池正极材料中，氟化碳具有最高的质量比容量，因此以氟化碳为正极材料的锂一氟化碳电池具有比能量大、使用温度范围宽和工作电压平稳等独特的优点。检测结果显示，以氟化石墨烯为正极的锂电池比能量提高了近30%，同时还能够在3C的倍率下稳定放电，其比功率特性提高一个数量级，大大改善了锂电池的电化学性能。

近年来，天津大学该团队在国家“973”和国家自然科学基金支持下专注研究氟化碳纳米材料，相继研制出用于锂电池的氟化碳纳米管、氟化碳纳米纤维、氟化碳微球等。此次研发出的氟化石墨烯显着提高了锂电池的比能量和比功率，为新型电源电极材料发展奠定了技术基础。（中国有色金属报）

碳硅烯狄拉克锥成因获解 开发纳米电子器件材料有更多选择

据报道，二维单原子碳层-石墨烯具有奇特的电子结构特征，其能带在费米能级处呈现上下对顶的圆锥形，形成所谓的狄拉克锥（Dirac Cone）。近日，上海大学理学院物理系刘轶教授及其科研团队通过理论计算首次发现，2种新型结构的碳硅烯也具有狄拉克锥特征的电子结构，这为研发和设计新型纳米电子器件材料提供了理论基础。该研究成果发表在物理化学领域著名学术期刊《物理化学快报》上。

2010年石墨烯的发现被授予诺贝尔奖，除了因为它是第一个稳定存在的单层二维材料，从而打破了传统二维材料不稳定的常识之外，还因为石墨烯存在奇异的狄拉克锥电子结构，电子在费米能附近以近光速传播，被认为是未来电脑芯片的理想材料。为此，人们对基于石墨烯的新兴电子材料寄予厚望。

然而，目前的电子工业还是建立在硅材料基础上。虽然硅版的石墨烯—硅烯也具有狄拉克锥，但是硅烯的原子结构非平面，硅烯稳定性相对石墨烯低很多，这使刘轶对碳硅混合的二维体系——碳硅烯产生了兴趣。刘轶团队发现的新型碳硅烯的共同结构特点是由碳-碳（C-C）和硅-硅（Si-Si）原子对混合而成，呈现狄拉克锥电子结构特征；同时他们还提出了“原子对耦合”机制以及判断狄拉克锥是否形成的定量判据。基于对简单体系的计算，该判据还被成功用于预测其他二元二维体系是否具有狄拉克锥。

刘轶介绍，新发现证明，可以通过改变碳硅烯的成分配比和原子排列等方式对电学性质进行调控，这是单纯的石墨烯或硅烯不能实现的，因此碳硅烯比石墨烯有更好的工业相容性和性质多样性，为开发未来纳米电子器件材料提供了更广阔的材料选择。（科技日报）

世界首条石墨烯浆料生产线批量供货

据报道，鸿纳（东莞）新材料科技有限公司（以下简称“鸿纳科技”）日前宣布：经过一年多的调试与优化，已投产的2条水性和油性石墨烯浆料生产线均已超过万吨级的年产能。

据鸿纳科技董事长兼首席执行官，高温超导、碳纳米管工业领域的开拓者、中组部千人计划入选者李琦介绍，鸿纳科技的2条万吨级石墨烯浆料生产线每年可生产近3 000t的石墨烯粉体。该生产线生产的石墨烯经清华大学深圳研究生院的原子力显微镜统计检验，平均在1～2层，这在全球量产同行里还是首次。石墨烯浆料主要应用于锂电池行业。鸿纳科技已获得国内主要电动车锂电池生产厂商的认证，并已开始大批量供货。

李琦认为，2015年将是中国石墨烯产业起飞的元年、也是爬坡的第一步。鸿纳科技的石墨烯产品在重防腐、功能涂料、复合材料等应用领域也获得客户正面的测试结果、及部分客户的认证。在某些领域，石墨烯下半年也有望开始批量供货。（中国证券网）

石墨烯国家标准制定工作正式启动

据报道，石墨烯国家标准制定工作正式启动。此次主要是对国家去年已批准立项的《石墨烯材料的名词术语与定义》等4项国家标准项目进行讨论，对石墨烯核心术语、材料定义、制备方法等方面进行界定。

全国纳标委纳米材料分会秘书长戴石锋介绍，希望通过制定石墨烯国家标准，更好地引导和促进石墨烯产业健康有序发展，使这种具有卓越性能的新材料能更好地在各领域得到推广应用。（新华社）

空气净化器用上新型纳米材料

据报道，日前，由洛阳师范学院化学化工学院刘献明教授发明的多功能纳米复合材料被成功应用在洛阳某企业生产的空气净化器上。

据悉，传统的空气净化器的过滤主要依靠活性炭，为提高其过滤和对病菌的杀灭效果，急需在此基础上开发功能更多的碳复合材料。

为此，刘献明带领的课题组，在该企业提供的20万科研经费的支持下，成功开发并批量制备出该类复合材料。该材料既具备高效吸附特性，又能杀菌和催化。

实验数据显示，该材料对表面吸附的病菌和细菌的5min内灭活效率达90%以上，催化表面有自净功能，杀菌消毒过程不会给人和环境造成任何副作用。同时，该材料对甲醛、苯、三氯甲烷和乙烯的去除率达到90%以上，对包括大肠杆菌等大多数细病菌杀灭率达到98%。（科学网）

哈工程“纳米材料”入药获国际性重大突破

據报道，日前，哈尔滨工程大学盖世丽、王君、李光植、贺飞、杨飘萍等教师研究发明的“新型多功能纳米材料在药物载体的设计合成及在靶向可控药物缓释领域”取得重大突破。这种新材料利用纳米技术优化传统化学疗法具有独特优势，设计了多种光磁功能化的介孔复合材料，建立了功能材料对药物分子的缓/控释行为模型，开展了在药物缓释体系中的靶向定位和荧光监测研究，解决了药物担载量低等亟需解决的难题，研究成果受到了世界各国相关领域研究人员的极大关注。

相关人员介绍，纳米材料可以优化传统化学疗法，有效提高治疗效果。目前，纳米材料在化学疗法中的应用还面临如下亟需解决的关键问题：纳米材料无法将治疗药物准确运送到针对目标，定向杀灭病变细胞的，同时不会对健康细胞带来伤害；纳米材料在体内的代谢过程无法检测，药物分子的释放进程无法检测。针对这些问题，该项目设计合成了多种光磁功能化的介孔复合材料，建立了此功能材料对药物分子的缓/控释行为模型，并利用其光磁功能性开展了在药物缓释体系中的靶向定位和荧光监测研究。解决了药物担载量低和上述亟需解决的关键问题。对于提高药物治疗效果和降低副作用具有重要意义。为该类复合材料在癌症诊疗领域的实际应用提供基础研究数据及理论指导。

据介绍，该项目发表的研究成果被多个国家的研究学者所引用，研究成果受到了国内外专家学者的充分肯定和极高评价，为多功能复合材料的设计合成、性能调变及在可控药物缓释和生物成像等领域的应用研究提供了坚实基础。多位国际相关领域的专家学者在其发表的论文中引用并肯定了其工作成果。国际著名发光领域权威专家Paras N. Prasad教授和陈学元教授对本项目所取得的研究成果给予了充分肯定，并对论文中载药体系的合成路线给予了高度评价：“构筑上转换纳米粒子基药物缓释系统的第二种方法是在上转换纳米粒子表面包覆介孔二氧化硅层，再将药物分子担载到介孔孔道中，适合用于各种生物应用。”（中国工业报）

北京纳米科技产业园2个中空纤维膜制备技术获北京科学技术奖

据报道，在近日举办的北京市科学技术奖励大会暨2015年北京市科技工作会上，雁栖开发区北京纳米科技产业园两项目获得市政府科技大奖。

其中，北京赛诺水务膜技术有限公司的“TRIP法高性能PVDF中空纤维膜制备技术”获得北京市科学技术奖二等奖。北京市碧水源膜科技有限公司的“嵌入增强PVDF中空纤维微滤膜及低能耗MBR膜组器研发与规模化应用”成果获得北京市科学技术奖三等奖。2企业均是纳米园膜材料产业领域的骨干企业，此次双双获奖将对其他产业领域的科技创新产生示范和激励效应，将进一步彰显北京纳米科技产业园在纳米技术企业的聚集力度。

据悉，北京市科学技术奖由北京市人民政府设立，重点奖励在本市国民经济和社会发展规划纲要确定的重点发展行业和科技发展重点领域中取得的技术成果、采取产学研联合创新机制研究开发并在本市实施应用的技术成果、拥有自主知识产权或者形成国家或者国际标准的技术成果等。（雁栖经济开发区）

唐山纳米晶带材项目填补河北省内空白

据报道，唐山先隆纳米金属制造股份有限公司依托产钢优势，借助高科技转型升级，积极发展装备制造业。该公司与北京合作建成年产3 000t的高精度纳米晶带材生产车间，主要生产铁基非晶、纳米晶合金带材，其产品应用于电力、电子、航空、航天、机械、微电子等行业，填补了河北省该项目的空白。（河北新闻网）