纳米材料

英国开发出迄今最小的纳米像素

据报道，英国剑桥大学研究人员开发出迄今最小的像素，其尺度以纳米计算，只有目前智能手机像素的百万分之一大小，有望用于制造超大幅面的柔性显示屏，相关研究发表于《科学进展》杂志上。

这种像素的中心只有几个纳米大小的金粒子，它的外面包裹着聚苯胺分子涂层。如果外界施加的电流发生变化，这种像素就会改变颜色。这是目前已知最小的像素，由此组成的屏幕所展示的颜色在阳光下可见，且无需持续通电来保持屏幕色彩。人们可使用气溶胶喷涂方法，在柔性塑料薄膜上大规模生产这种屏幕，从而降低成本。

这种纳米像素有许多用途，如制造低成本、低能耗可覆盖于大型物体上，像章鱼皮肤一样变色和融入自然背景的屏幕。还可用于制造迷彩服装和伪装涂层，以及物联网设备的微型显示器等。（科技部）

东华大学研发成功新型无机纳米纤维弹性材料

据报道，东华大学纺织科技创新中心俞建勇院士及丁彬研究员带领的研究团队在无机纳米纤维弹性组织工程支架研究领域获重要进展，相关成果近日发表于国际著名期刊《先进功能材料》。该论文第一作者为博士生王利环，共同通讯作者为丁彬研究员和李晓然研究员。

人体的骨头，其中约70%是由无机质构成，因此它也像玻璃、陶瓷等无机材料一样，性格又硬又脆，是个“硬汉”。常规用于骨修复的自体骨或无机材料硬而脆，难以匹配并贴合不规则骨缺损区域，影响骨修复效果。因此，对于形状不规则骨缺损，或与软骨、肌腱、韧带等软组织交界区的骨缺损进行治疗，目前仍是临床医学上的一大挑战。以无机纳米纤维为主体且具有形状恢复性能的三维支架将会成为极具潜力的骨组织工程支架材料。然而，无机材料普遍硬而脆，极少数能够加工成纤维，更难构建三维纤维弹性支架。

为此，该研究团队设计制备了一种以柔性无机纳米纤维为主体，且在体液中可形状恢复的三维纤维弹性支架。研究人员通过溶胶-凝胶静电纺丝法制备出了像丝绸一样柔韧的纳米纤维膜，纤维膜可以像折纸一样折叠展开而不破损，纳米纤维可以弯曲180°而不断裂，并队进一步将柔性纳米纤维复合壳聚糖溶液经过均质分散-冷冻干燥制备出具有超弹性的纳米纤维-壳聚糖三维支架。

该支架在水环境中80%应变循环压缩下可完全恢复到初始高度和多孔结构，具有快速恢复率，且压缩循环10 000次仍结构完好。良好的回弹性使纳米纤维-壳聚糖纤维支架可在压缩状态下植入不同形状的兔下颌骨缺损区域，吸收体液后快速恢复到初始形状，并紧密贴合骨缺损区。同时纳米纤维-壳聚糖纤维支架可提高大鼠颅骨损伤修复效果。

专家表示，该工作将柔性无机纳米纤维引入到骨组织工程支架弹性材料的开发设计中，实现微创植入，减少手术创面；同时促进骨再生，加快骨愈合进程，从而减少骨损伤患者的痛苦，为新型骨修复材料的研究和设计提供了指导和借鉴意义。（东华大学）

复旦大学揭示二维材料层间相互作用应变调控机制

据报道，复旦大学物理学系晏湖根课题组和吴骅课题组合作，首次在少層黑磷中揭示了层间范德瓦尔斯相互作用的应变调控机制，并发现反常的应变依赖关系。该研究成果近日在线发表于《自然·通讯》。

晏湖根课题组以少层黑磷作为研究体系，系统研究了2～10层黑磷的能带结构随面内应力之演化规律。研究结果表明，所有光学跃迁的峰位随应力呈线性变化，且峰位移动的速率呈现出明显的层数依赖及跃迁量子数依赖。层数越少，跃迁量子数越大，峰位移动的速率越小。这与吴骅课题组第一性原理计算结果完全吻合。这种依赖关系与应力可调的层间范德瓦尔斯相互作用具有密切联系。紧束缚模型拟合结果显示，面内应力可以非常有效地调控层间相互作用。

此外，该研究还发现了反直觉的现象，即面内拉伸的应力可以使层间相互作用减弱。专家表示，该研究工作可为应力调控二维材料及范德瓦尔斯异质结的层间相互作用奠定了基础。（中国科学报）

可快速识别“水中铅污染”荧光试纸研制成功

据报道，近期，中国科学院合肥智能机械研究所设计制备出一种高效的比色荧光纳米探针，用其制成荧光试纸，根据试纸颜色变化即可对水中的铅离子含量快速形成初步判断。国际化学领域核心期刊《分析化学》日前发表了该成果。

据了解，传统的检测方法可对水中铅离子的含量进行灵敏度和选择性分析，但仪器昂贵、检测周期长且需要专业人员操作，限制了在现场检测方面的应用。

近期，中国科学院合肥智能机械研究所智能微纳器件研究团队通过合适的比例混合蓝色和红色碳点，研制出一种新型比色荧光探针。用其制成荧光试纸对液体进行检测，当存在铅离子时，蓝色碳点荧光将熄灭而红色荧光不变，在紫外灯照射下，可观察到明显的由蓝到红的颜色变化。将试纸的颜色值与颜色识别卡或手机中的颜色识别软件进行对比，即可现场实现对铅离子含量的可视、实时、半定量化检测。

据介绍，这种荧光试纸使用低毒的碳点制备，对环境友好，且便于存放、携带，使用方法简便，5min内可完成对水中铅离子的快速检测。（新华网）

中科院研制出可修复柴油污染的“纳米海绵修复剂”

据报道，近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物所吴正岩研究员课题组在柴油污染修复方面取得进展，他们研制出一种可高效去除水体和土壤中柴油的新型纳米修复剂。国际环境科研领域学术期刊《总体环境科学》日前发表了该成果的相关论文。

柴油在开采和运输的过程中，难免有不少泄漏到水体和土壤中，造成环境污染。据了解，柴油中含有较难降解的芳烃，会影响水生生物和农田作物的生长，柴油污染修复也是当前环境领域的研究热点和难点之一。传统的柴油吸附剂合成步骤复杂、成本较高，难以大规模应用，需要发展出工艺简单的高效柴油吸附剂。

近期，吴正岩课题组以纳米海绵为基础，通过氨基硅油和硅烷偶联剂修饰，制备出一种新型疏水纳米海绵。实验表明，这种疏水纳米海绵作为修复剂，可以高效的去除泄漏到水体和土壤中的柴油，性能稳定且制备工艺简单，具有广泛的应用前景。（中国科学院合肥物质科学研究院技术生物所）

二元石墨烯薄膜可高效淡化海水

据报道，近日，武汉大学/湖南大学袁荃和美国加州大学洛杉矶分校段镶锋等人组成的研究团队，采用石墨烯纳米筛和碳纳米管相结合的方法，制备出二元结构的石墨烯薄膜，兼具有较强的选择性分离效率和一定的机械强度，可应用于海水淡化。

研究人员介绍，碳纳米管具有优异的机械性能，并且与石墨烯的结构类似。由碳纳米管搭接形成的碳纳米管薄膜，不仅可以与石墨烯的结构完美匹配，也不会影响水渗透率。因此，研究团队想到将纳米孔石墨烯与碳纳米管结合来弥补上述缺陷。他们先在铜箔上生长出一层单层石墨烯，再在上面的一些区域覆盖相互连通的碳纳米管网络，将铜箔溶蚀掉之后就得到了一张碳纳米管支撑的石墨烯薄膜。这种薄膜可以不经聚合物支撑，在悬空、弯曲、拉张时不产生明显裂缝。测试和计算结果显示，薄膜能承受380.6MPa应力，杨氏模量达到9.7GPa，相当于纳米孔石墨烯薄膜2.4倍的拉伸刚度和10 000倍的弯曲刚度。

此外，相较于商用的三乙酸纤维素淡化膜，新型石墨烯纳米筛/碳纳米管薄膜的水渗透率提高了100倍，抗污染能力更强。而且由于不受内部浓差极化效应制约，薄膜在高浓度盐环境下仍然可以保持较高的水渗透率。

目前的石墨烯海水淡化膜分为2类，一类是以麻省理工学院科研团队为代表所研究的单原子层厚的纳米多孔薄膜。但单原子层厚的石墨烯机械强度较弱，所以实验研究中用到的石墨烯都用了聚合物膜支撑，并且直接通过高能电子束轰击或氧等离子体刻蚀在石墨烯内部引入亚纳米孔，孔径分布范围较广，极大地降低了分离效率，所以无法应用于实际。

另外一类是诺贝尔物理学奖得主、曼彻斯特大学教授Andre Geim团队研究的氧化石墨烯膜。氧化石墨烯容易量产，但是氧化石墨烯膜浸润在溶液中之后，氧化石墨烯片层之间会吸水扩大层间距，降低了海水淡化效率，因此现有的研究工作主要集中于如何控制氧化石墨烯片层之间的层间距。

此次制成的新型石墨烯纳米筛/碳纳米管薄膜不需要聚合物支撑就结实耐用，并兼具多种渗透效率优点，为石墨烯应用于海水淡化打开了一条新的思路。若解决量产问题，未来人们或将能喝上“石墨烯淡化水”。（中国化工报）

微纳能源前景广阔

据报道，6月15日，第四届纳米能源与纳米系统国际会议在京开幕。来自世界近30个国家和地区的千余名专家学者齐聚一堂，共同探讨纳米能源和系统领域的重大前沿问题。

中国科学院院长、党组书记白春礼出席开幕式并致辞。他表示，能源是人类文明进步的根本动力，也是全球技术变革的决定性因素。当今，人类社会开始迈入大数据、人工智能和物联网时代，除了传统的电能、化石能源等“大”能源，人类也开始探索微纳能源等“小”能源，以解决物联网时代小型器件的自供能问题。

白春礼介绍，纳米发电机的发明把低频、杂乱的机械能有效地转变为电能，纳米科技工作者已建立了从环境和生物系統中获取随机机械能来驱动移动传感器的原理和技术路线图。微纳能源为物联网、机器人和人工智能的发展提供了新的能源技术，为人类探索和利用能源开辟了新的路径和方式。因此，以纳米发电机为代表的微纳能源和微纳系统技术，意义重大、前景广阔。

白春礼强调，中国是世界纳米科技研究的主要国家之一。经过近30年的发展，中国科学家在纳米科技领域取得了一系列重要的科研成果。随着中国建设具有全球影响力的科技创新中心和综合性国家科学中心等一系列科技创新重大决策部署的推进和落实，中国纳米科技研究面临新的重大发展机遇。下一步，中国科学院将把微纳能源与微纳系统作为纳米科技重点研发领域之一，力争研发出更多创新成果，培养出更多科研人才，为世界纳米科技和能源研究作出更大贡献。（中国科学报）

王中林获爱因斯坦世界科学奖

据报道，6月14日，2019年度“阿尔伯特.爱因斯坦世界科学奖”揭晓，中国科学院北京纳米能源与系统研究所首席科学家、国科大纳米学院院长王中林斩获这一世界性的大奖，成为首位获此殊荣的华人科学家。

王中林凭借在微纳能源和自驱动系统领域的开创性成就获得本年度爱因斯坦世界科学奖。世界科学奖评选委员会对王中林教授的科学成就给予高度评价，认为他在纳米发电机和自供能系统研究方面作出了影响深远的开创性贡献，使人类从环境和生物系统中获取能量这一全新的技术成为现实，并认为这一技术“有潜力彻底改变我们生活的每一个角落”“有望在不久的将来改变世界”。此外，他发明的海洋蓝色能源技术也被认为“有可能从海浪中获取大量能源以解决世界未来的能源需求”。

爱因斯坦世界科学奖旨在表彰和鼓励世界科学技术领域的重大研究进展，授予为人类带来福祉的杰出科学家，之前已有35名科学家获得此奖项，其中包括4位诺贝尔奖得主。（中国科学院北京纳米能源与系统研究所）

中科大校长包信和院士获纳米研究奖

据报道，6月23日，第6届纳米研究奖颁奖典礼在湖南长沙举行。2019年度奖项授予2位国际纳米科技领军人物：中国科学技术大学校长包信和院士以及美国加州大学伯克利分校OmarM.Yaghi院士。

包信和长期从事新型催化材料的创制和能源清洁高效转化过程的研发，发现和阐述了纳米限域条件下催化剂活性中心的结构、电子特性和催化活性间的关联机制和作用规律，在国际上率先提出“纳米限域催化”概念，并在一维碳管、二维界面和三维晶格中获得拓展和完善，初步形成理论体系。他带领团队发展出低温条件下一氧化碳高效选择氧化催化剂，成功解决了重整氢气中微量一氧化碳造成燃料电池电极中毒失活的难题；创制晶格限域的单铁催化剂，实现甲烷无氧转化直接制烯烃和高值化学品；首创氧化物和分子筛纳米复合催化剂和催化过程，颠覆了长期统治煤化工领域的传统过程，成功实现煤基合成气一步转化直接高选择性制低碳烯烃和化学品，为碳基资源的高效、清洁利用开辟新途径。（安徽日报）