纳米技术前沿每周精选丨0408-0414
纳米人 纳米人 2019-04-15

诺奖得主在石墨烯中发现量子流体

 

早在1963年,科学家就假定存在一种电子流动形成的量子流体:这种量子流体来源于导电材料中的电子彼此之间的强烈相互作用,电子可以在比人类头发宽度短一百倍的尺度上像水一样流动。

 

1.jpg


2019412日,曼彻斯特大学A. K. Geim(石墨烯诺奖得主)、D. A. Bandurin团队以及加州大学伯克利分校Feng Wang团队在Science发表文章,分别独立报道了在石墨烯中实验观测到二维电子流体的现象,实验揭示了在水中无法观察到的量子流体流动,可能会产生新的量子材料和电子学。同时,斯坦福大学Andrew Lucas教授还专门发表一篇展望文章,对石墨烯量子流体及最新发现进行系统阐述。这项成果为凝聚态物理和材料科学带来了全新的可能。我们可以设计电子流体来创造新型热电材料,将电流转换为热电流(反之亦然),创造优异的介观导体,或创造太赫兹辐射来解决应用物理学在诸多工业应用中的长期挑战。

 

参考文献:

1. Patrick Gallagher, FengWang et al. Quantum-criticalconductivity of the Dirac fluid ingraphene. Science 2019, 364, 158-162.

https://science.sciencemag.org/content/364/6436/158    

2. A. I. Berdyugin, S. G. Xu,A. K. Geim, D. A. Bandurin et al. Measuring Hallviscosity of graphene’selectron fluid. Science 2019, 364, 162-165.

https://science.sciencemag.org/content/364/6436/162 

3. Andrew Lucas. An exoticquantum fluid in graphene. Science 2019, 364, 125.

https://science.sciencemag.org/content/364/6436/125             

 

磷烯纳米带的实验合成新策略

 

理论计算预测,磷烯纳米带具有比磷烯更优异的性质,可能具有塞贝克效应,室温磁性,拓扑相变,大激子分裂和自旋密度波等等特性,有望在热电器件,光催化水分解,太阳能电池,电池,电子和量子信息技术等应用中大展拳脚。开发一种可以批量制备、大范围精确控制尺寸的制备方法,是磷烯纳米带研究领域的关键问题。

 

2.jpg


英国伦敦大学学院Christopher A. Howard课题组报道了一种通过离子剪切块体黑磷晶体新策略,实现了大量制备高品质单个磷烯纳米带。本文所提出的制备方法主要分为两个步骤:1)首先,通过低温氨化方法(Li / P的摩尔比为1/8)将锂离子嵌入到块状黑磷晶体中;2)然后,将所得化合物浸入非质子溶剂中并机械搅拌,即可产生稳定的磷烯纳米带分散液。这种自上而下的工艺所制得的磷烯纳米带典型宽度为4-50 nm,主要是单层厚度,长度可达75 μm,纵横比可达1,000。纳米带是原子级扁平的单晶,仅以Z字形结晶取向排列。

 

参考文献:

Mitchell C. Watts, ChristopherA. Howard et al. Production of phosphorene nanoribbons. Nature2019,568,216–220.

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1074-x



MOF像生物一样进化

 

金属有机骨架(MOFs)是一类多孔结晶材料,在储气,分离,催化和传感方面具有巨大潜力,但是MOF中的仿生分层结构以及空间排列却很少被研究,源于缺乏合理有效的合成策略。研究者们迫切需要开发新的高效方法来制备具有可控大小和数量的分层多孔金属有机管,用于水吸附,催化,储存等诸多应用。

 

3.png

 

美国德克萨斯A&M大学周宏才教授团队报道了一例类似生物多重进化的MOF组装:简单调整合成温度,通过自模板,自修复和定向进化(多螺旋和多隧道式)产生了一系列分层多级的MOF超结构。这种简便的策略为MOF生长和定向进化机理提供了新的见解,该多隧道材料的定向组装在水收集和运输,多组分药物传递,异相催化等诸多领域具有广阔前景。

 

参考文献:

Liang Feng, Jia-Luo Li, GregoryS. Day, Xiu-Liang Lv, and Hong-Cai Zhou*. Temperature-Controlled Evolution of Nanoporous MOFCrystallites into Hierarchically Porous Superstructures. Chem, 2019.

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30107-X

 

深低温超弹性三维石墨烯材料

 

具有较大可逆形变功能的弹性材料在各种工程应用中具有广泛需求。然而,当温度显著降低时,材料延展性或弹性通常会受到损害。到目前为止,还没有材料能够实现在外太空等深低温下具有高弹性。南开大学陈永胜团队报道了一种三维交联的石墨烯材料,在4 K的深低温到1273 K的高温温度区间材料超弹性行为几乎不变。在4K超低温条件下,具有与室温相同的力学性能:几乎完全可逆的超弹性行为(高达90%的应变),杨氏模量不变,泊松比接近零,循环稳定性好。原位实验和模拟结果表明,这种超弹性得益于独特结构的协同结果:单个石墨烯片层的本征弹性和片层之间的共价连接。

 

4.png


参考文献:

Kai Zhao, Tengfei Zhang, Pulickel M. Ajayan and Yongsheng Chen et al.Super-elasticity of three-dimensionally cross-linked graphene materials all theway to deep cryogenic temperatures. Science Advances, 2019, 5, eaav2589

https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav2589

 

高靶向性肿瘤纳米药物

 

新南威尔士大学Maria Kavallaris团队设计了一种包覆了对pH敏感的紫杉烷前药和表面抗体修饰的纳米颗粒MM-310,这种纳米药物可以靶向肿瘤中过表达的受体EphA2,从而大大提高了活性药物在多种动物模型中的耐受性和抗癌效率。实验结果表明,MM-310在多种肿瘤小鼠模型中具有非常显著的治疗效果,这也为未来研究靶向EphA2的纳米治疗药物治疗临床实体肿瘤的应用奠定了良好的基础。

 

5.png

参考文献:

Moles, E., Kavallaris, M. A potent targeted cancernanotherapeutic. NatureBiomedical Engineering 2019.

https://doi.org/10.1038/s41551-019-0390-7


 

纳米酶-水凝胶杀菌技术

 

滥用抗生素会导致细菌产生多重耐药性,这也促使研究人员去探索治疗细菌感染的新方法。而纳米酶的出现则为对抗细菌提供了新的策略。纳米酶可以模拟天然酶的功能,诱导产生具有抗菌作用的高毒性活性氧(ROS)。但是纳米酶与细菌之间往往缺乏有效的相互作用,而且活性氧的寿命短和扩散距离差等缺点也降低了其杀菌的活性。而长期留在感染区域的死细菌也会引起组织炎症。中科院长春应化所任劲松研究员和曲晓刚研究员团队首次构建了一种纳米酶-水凝胶平台来作为抗菌药物。这种具有正电荷和大孔特性的纳米酶-水凝胶能够产生ROS从而消灭细菌。更重要的是,纳米酶-水凝胶还可以消除死细菌,从而大大降低了后续产生炎症的风险。

 

6.png

参考文献:

Sang, Y.J., Ren, J.S., Qu, X.G. et al. Construction ofNanozyme-Hydrogel for Enhanced Capture and Elimination of Bacteria. Advanced Functional Materials2019.

https://doi.org/10.1002/adfm.201900518

 

高效率量子点发光二极管

 

浙大彭笑刚金一政InP/ ZnSe / ZnS//壳量子点(QD)的核和壳区域内引入化学计量控制,显著提高lnPQD的性能,接近最先进的CdSe QD的性质。研究人员得到的QD具有近乎完美的光致发光(PL)量子产率(QY),单指数衰减动态,窄线宽和非闪烁。基于InP/ ZnSe / ZnS//QD的发光二极管(QLED)的最大外量子效率(EQE)为12.2%,最大亮度> 10,000 cd m-2,大大超过文献报道的无Cd /Cd QLEDs。这些研究结果进一步推进了无Cd /Pb  QD在光电方面应用的发展步伐。


7.png

参考文献:

Li,Y. et al. Stoichiometry-controlled InP-based quantum dots: synthesis, photoluminescence, and electroluminescenceJACS 2019

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b12908


 

高效炔烃半氢化Pd纳米催化剂

 

寻找高效无毒的工业加氢催化剂是近年来的研究重点。近日,天津大学巩金龙和慕仁涛团队报道了一种低于1nmPd纳米团簇限域在方钠石(SOD)沸石(Pd@SOD)的催化剂。H2Pd@SOD上解离生成H物种(例如:H原子和氢氧根),溢流到SOD表面,并可高选择性的实现乙炔的半氢化,乙烯选择性高达94.5%,远高于传统的Pd@SOD催化剂(~21.5%)。小孔隙沸石(六元环,孔道为0.28×0.28 nm)的设计与使用,使得H2能进入孔道与Pd接触并活化,并避免乙烯的深度加氢,对该催化剂高选择性的实现至关重要。

 

8.png 

参考文献:

Shuai Wang, Zhi-Jian Zhao, Rentao Mu*, Jinlong Gong,* et al. Activation and Spillover of Hydrogen on Sub-1 nm Pd Nano-clusters Confined within Sodalite Zeolite for Semi-hydrogenation of Alkynes. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

https://doi.org/10.1002/anie.201903827


 

功能介孔碳纳米球的通用合成方法

 

功能介孔碳材料因其卓越的特性而引起广泛关注。然而,控制合成孔径可调、小粒径、良好的功能设计和形貌均匀的功能介孔碳材料仍然是一个巨大的挑战。近日,复旦大学赵东元和李伟团队报道了一种通用的合成均一,可调孔径大(5-37 nm)的N-掺杂的介孔碳纳米球的纳米乳液组装方法。作者发现,有机分子(例如:1,3,5-三甲基苯,TMB)不仅对孔隙大小起着重要的作用,而且对软模板和碳前驱体的界面相互作用有巨大的影响。因此,在乙醇/水体系中获得普朗尼克F127/TMB/多巴胺纳米乳液,该乳液中多巴胺聚合成高度均匀的聚合物纳米球,形成具有新颖结构的N-掺杂碳纳米球。该方法得到的均一的树枝状介孔碳纳米球具有超大孔隙(~37nm),小粒径(~128nm,高比表面(~635m2g-1),高N含量(~6.8%),且在碱性溶液中ORR具有高的电流密度和耐久性。

 

9.png

参考文献:

Liang Peng, Wei Li,* Dongyuan Zhao,* et al. A Versatile Nanoemulsion Assembly Approach to Synthesize Functional Mesoporous Carbon Nanospheres with Tunable Pore Sizes and Architectures. J. Am. Chem. Soc., 2019

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02091

加载更多
421

版权声明:

1) 本文仅代表原作者观点,不代表本平台立场,请批判性阅读! 2) 本文内容若存在版权问题,请联系我们及时处理。 3) 除特别说明,本文版权归纳米人工作室所有,翻版必究!
纳米人
你好测试
copryright 2016 纳米人 ICP备16031428号

关注公众号