模板技术制备-维纳米纤维及其阵列

以阳极多孔氧化铝膜为模板，制备了一系列一维结构材料及其阵列体系，材料的结构和阵列方式可调．主要包括两方面内容：通过功能单体的自由基聚合，制备了核壳结构的双重凝胶纳米纤维PDMA／PNH4AA及其阵列，控制氧化铝膜表面的润湿性，双重凝胶纳米纤维的核壳结构可以发生相反转，通过银离子与PNH4AA相的选择性复合，制备了柔性银纳米纤维或管；结合嵌段共聚物的自组装和无机物的溶胶／凝胶过程，制备了一维有序介孔二氧化硅及其阵列体系，改变嵌段共聚物的浓度，可以控制二氧化硅的介观结构．此材料易于进行异质复合，因而便于制备功能性一维复合材料及其阵列体系．     

金纳米棒核／二氧化硅壳纳米复合结构的可控制备及细胞成像

采用模板合成以及溶胶凝胶方法制备了金纳米棒核／二氧化硅壳（GNR@SiO2）纳米复合粒子,探讨了这种新型纳米复合结构的可控制备、光谱性质、细胞毒性和细胞成像。通过紫外可见分光光度计、透射电镜、共聚焦显微镜对样品进行表征,结果表明：通过对反应时间的调控,获得的纳米复合粒子的二氧化硅壳层厚度可以控制在20～30nm。由于二氧化硅壳层的存在,大大提高了金纳米棒的稳定性,同时降低了金纳米棒的细胞毒性;此外,由于二氧化硅壳层具有良好的化学修饰作用,因此可以将荧光探针分子标记在二氧化硅壳层表面,修饰后的纳米复合粒子可以通过细胞内吞作用进入细胞,从而实现细胞内的光学成像。因此,该纳米粒子复合材料在生物传感、细胞成像以及光热治疗等方面有着良好的应用前景。     

受限于纳米孔的星型ABC三嵌段共聚物自组装形成核-壳-柱状相

在不同条件、不同形状与尺寸孔隙下,星型ABC三嵌段共聚物自组装形成的核-壳-柱状相的相行为,纳米结构形成与小孔几何形状有关,不同表面势能对星型ABC三嵌段共聚物的自组装过程有影响.     

不同生长环境下砷化镓纳米颗粒的应变场模拟

对于埋嵌在薄膜材料中的纳米颗粒,在其生长过程中总是不可避免地伴随着应变场的产生,而这种应变场的分布能反映纳米颗粒的结构变化,纳米颗粒结构与它的物理性能有重要的关系.研究埋嵌在不同薄膜材料中的纳米颗粒生长过程中的应变场分布对于调控纳米颗粒的物理性能有着重要的意义.本文利用有限元算法分别计算了埋嵌在非晶氧化铝薄膜和非晶二氧化硅薄膜材料中的砷化镓纳米颗粒生长过程中的应变场分布.砷化镓纳米颗粒在以上两薄膜材料生长过程中都受到非均匀偏应变作用.对于埋嵌在氧化铝薄膜中的砷化镓纳米颗粒,其生长过程中,纳米颗粒内部受到的应变大于纳米颗粒表面受到的应变;而对于埋嵌在二氧化硅薄膜中的砷化镓纳米颗粒,纳米颗粒内部受到的应变小于纳米颗粒表面受到的应变.选择砷化镓纳米颗粒生长的薄膜材料可以调控纳米颗粒生长过程中的应变场分布,从而进一步调控纳米颗粒的晶格结构和形貌及其物理性能.     

多孔氧化铝膜上自组织生长Sn纳米点阵列的研究

以多孔阳极氧化铝膜(porous anodic alumina, PAA)为基片，采用真空电子束蒸发的方法在多孔氧化铝膜上制备了高度有序度的Sn纳米点阵列.锡纳米点阵的XRD与块体锡的完全相同，扫描电镜(SEM)测试结果表明，所制备的金属Sn纳米点阵与阳极氧化铝膜的多孔阵列具有完全相同的有序结构，阵列中每个Sn纳米粒子的形状为球形的，其直径接近于PAA膜的孔直径.对Sn纳米点阵形成过程和形成机理进行了讨论.     

有序介孔SBA-15复合稀土Tb络合物的制备和发光特性

以三嵌段化合物P123为模板剂、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,利用水热法制备出有序介孔二氧化硅SBA-15,随后利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)、乙酰丙酮(ACAC)分步对该有序介孔材料进行改性,再将其置于乙醇溶液中,加入三价稀土Tb的盐溶液进行络合,制备出具有强发光性能的有序介孔纳米复合稀土材料。采用XRD、FTIR和荧光光谱等分析方法对复合材料的结构与性能进行了研究。发现有序介孔材料、第二配体(邻菲口罗啉Phen)对稀土络合物发光强度有重要影响,并对其机理进行了解释。另外,发现其热稳定性也有所提高。     

SiO_2/Ag核壳结构纳米粒子的制备及其表面荧光增强

以罗丹明B掺杂的SiO2球为核,通过化学还原的方法制备了二氧化硅/银核壳结构复合纳米粒子。采用透射电镜(TEM)、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)分光光度计和荧光分光光度计对二氧化硅/银核壳结构纳米粒子的表面形貌、表面等离子共振和表面荧光增强特性进行了研究和表征。结果表明,二氧化硅/银核壳结构纳米粒子的表面等离子共振峰具有明显的可调谐性,且其表面荧光增强强烈依赖于银壳层的表面等离子共振,随银壳层厚度的增大而增强。     

核壳结构磁性复合纳米材料的可控合成与性能

具有核/壳结构的磁性复合纳米材料是十分重要的功能材料,其综合物性受材料微结构的影响,而这很大程度上又取决于复合体系的可控合成.本文综述了近二十年来有关核/壳磁性复合纳米材料的制备、表征及性能研究方面的进展,讨论的体系主要有：铁氧体基永磁/软磁（反铁磁）复合纳米材料、非磁性体包覆磁性核而成的复合纳米材料、用磁性颗粒催化合成的碳基复合纳米材料、基于交换偏置效应而设计的复合纳米材料、核-壳同轴结构的一维复合纳米材料和核/壳/壳三元结构的磁性复合纳米材料等.构建复合体系的组分包括M型永磁铁氧体、3d过渡金属（及其合金、氧化物、碳化物）、多铁化合物、非磁性体（比如绝缘体、半导体、有机分子）和碳材料等,着重分析了复合纳米材料的热稳定性、光致发光性能、光电催化能力、电化学特性、微波吸收性能、磁电阻效应、永磁体性能、高频软磁特性、交换偏置效应及其相关现象.最后,对核/壳结构磁性复合纳米材料的未来发展趋势进行了展望,并在基础研究和改性应用方面提出了一些建议.     

电子束蒸发法在多孔氧化铝膜上制备银纳米点阵列

采用二步阳极氧化法在草酸溶液中制备了高度有序的多孔阳极氧化铝(Porous Anodic Alumina,PAA)薄膜。以多孔氧化铝薄膜为模板,采用真空电子束蒸发的方法在多孔氧化铝模板上制备出了高度有序的金属银纳米点阵列体系。扫描电镜(SEM)测试结果表明,所制备的金属银纳米点阵列与多孔阳极氧化铝膜的多孔阵列具有完全相同的有序结构,阵列中银纳米颗粒的形状接近球形,其直径大约为70nm,与氧化铝模板的孔径基本一致。研究了高度有序银纳米点阵列的形成过程。     

金属铜纳米孔洞阵列膜制备方法研究

以多孔阳极氧化铝膜(anodic aluminum oxide，AAO)为模板，用真空蒸镀法复制了金属铜的纳米孔洞阵列膜，SEM结果表明，制备得到的金属铜纳米孔洞阵列膜形貌与AAO膜一致.此方法简单易行，能大规模生产，为纳米膜的工业化复制提供了一种新的工艺，为纳米线、纳米管等纳米阵列材料的合成与组装提供了有利的条件. 关键词： AAO模板 真空蒸镀 金属铜纳米孔洞阵列膜 纳米复制     

胶体晶体结晶过程与人造三维周期性集团点阵材料

胶体晶体结晶的物理过程和以胶体晶体为基的三维周期性集团点阵材料的制备是目前实验凝聚态物理的一个热点领域,文章对胶体粒在悬浮液中自组织有序化的物理机制、结构相变与形态的形成和以胶体晶体为基的人造三维周期性点材料作了介绍,无论是从实验上还是理论上看,对胶体体系中发生的自组织有序化的物理机制还有没有给出令人信服的证据和解释。而胶体晶体的制备为具有新异功能的三维周期性集团国材料设计开辟了一条新途径,因而在     

磁性材料进展

磁性材料大体上分为两类 :其一为铁磁有序的金属磁性材料 ;其二绝大多数为亚铁磁有序、具有半导体导电性质的非金属磁性材料 .5 0年代以前 ,金属磁性材料占绝对优势 ;5 0年代以后 ,非金属磁性材料发展成为磁性材料的主流 ,除电力工业用的高饱和磁化强度FeSi合金外 ,铁氧体几乎应用于各个领域 .历史似乎按螺旋形的方式发展 ,90年代后 ,金属磁性材料又以新的面貌出现 ,3d (4f,4d ,5d ,5f… )合金与化合物、非晶、纳米微晶磁性材料重领风骚 ,其性能远超越铁氧体 .纳米磁性材料将成为新的功能材料 .文章重点介绍了永磁材料与软磁材料 ,其他如磁记录材料、磁致冷材料、磁致伸缩材料等将作简单介绍 .     

基于收缩高密度碳纳米管阵列的柔性固态超级电容器

柔性超级电容器因其加工方式灵活,具有高的能量密度和可剪裁可弯曲的特性,近年来受到广泛的关注.碳纳米管阵列凭借其自身良好的电化学性能、高效的电荷转移率和良好的循环寿命被视为理想的能量储存材料.然而原始碳纳米管阵列密度较小,且因管间较弱的相互作用力使得其在加工和转移过程中容易倒塌散落,从而限制了碳纳米管阵列直接用于组装柔性电子器件.本文应用无水乙醇对阵列进行收缩处理,在保持阵列高度取向优势的前提下大大增加了阵列的密度和机械强度,同时使用生物相容性好的聚乙烯醇(PVA)导电凝胶包埋碳纳米管阵列来制备柔性固态超级电容器件.PVA包埋的阵列复合体在折叠、弯曲过程中既能保持良好的机械稳定性和柔性,又能保持碳纳米管的高度取向性.使用原位电氧化对碳纳米管阵列外壁进行简单的电化学修饰,可以进一步提高该复合器件的性能.该方法为未来研发可穿戴电子器件以及可植入医学器件提供了新思路.     

飞秒激光在三维微细体系中的应用

飞秒激光的超快特性使其能以极低的脉冲能量获得超强光场,并且激光加照区淀积的能量能以通过热扩散途径逸出辐照区域,其与透明物质相互作用是通过双光子或多光子吸收过程实现,故作用区限域于焦点核心很小体积内,因而在三维微制备及生物医学领域有着独到优势。文章介绍了飞秒激光应用于微爆炸、高密度三维光学数据存储、直写光波导及三维光子晶体制备、生物医学工程等方面的最新进展。飞秒激光三维微制备技术在微电子、计算机、光通信、生物医学等高技术领域有着广阔的应用前景。     

Nanoscale coatings for control of interfacial bonds and nanotube growth

This paper describes the usefulness of nanoscale coatings in improving some engineering materials having porous and uneven surfaces (microcellular foam, nanofibers, nanotubes, etc.). It is shown that 3-5 nm coatings deposited in microwave plasma can influence crucial properties for a wide variety of applications. Two coatings resulting in opposite chemistries have been studied, an oxide layer that increases surface reactivity_, and a similar fluorocarbon layer that makes it inert. In-depth atomic level microscopic and spectroscopic investigations of nucleation and growth of these layers on various substrates have been reported earlier. The effectiveness of such coatings in modifying bond strength, wettability and catalytic activity of various porous and uneven carbon surfaces have been shown here. The following influences of nanoscale functional coatings have been elaborated upon: (a) modification of carbon-polymer interfaces (b) controlled metallization of carbon (c) influence of nano-coatings on catalytic activity, for formation of carbon nanotubes on larger structures.     

Optical limiting in Pluronic F-127 hydrogel with nanocarbon inclusions

Characteristics of nonlinear optical limiting (limiting curves) of laser radiation in aqueous polymer systems with nanocarbon inclusions have been studied. Suspensions of nanotubes and soot stabilized by the amphiphilic polymer Pluronic F-127, the additives of which provide the system’s transition to a solid-like hydrogel aggregate state at room temperature, have been considered. The limiting materials after their optical breakdown by high-intensity radiation in the gel state have been regenerated using the thermoreversible hydrogel–isotropic solution phase transition. These systems are shown to be promising for self-healing optical materials.     

Fe3O4-C核壳型纳米纤维的正电子研究

利用正电子手段研究新型多功能材料Fe₃O₄-C 纳米管核壳结构纳米纤维的内部电子结构,通过测量和分析正电子湮没寿命谱和符合双多普勒展宽谱,发现在这种材料中部分正电子在Fe₃O₄内部的单空位中发生湮灭,部分正电子在Fe₃O₄的微空洞中发生湮灭,部分正电子在壳层碳纳米管中湮灭.并估算了各个部分的湮灭比例,在一定程度上揭示了Fe₃O₄-C 关键词： 正电子 纳米纤维 寿命 符合多普勒     

Nanoparticles Engineering for Lithium‐Ion Batteries

Lithium‐ion batteries (LIBs) have been extensively investigated due to the ever‐increasing demand for new electrode materials for electric vehicles (EVs) and clean energy storage. A wide variety of nano/microstructured LIBs electrode materials are hitherto created via self‐assembly, ranging from 0D nanospheres; 1D nanorods, nanowires, or nanobelts; and 2D nanofilms to 3D nanorod array films. Nanoparticles can be utilized to build up integrated architectures. Understanding of nanoparticles’ self‐assembly may provide information about their organization into large aggregates through low‐cost, high‐efficiency, and large‐scale synthesis. Here, the focus is on the recent advances in preparing hierarchically nano/microstructured electrode materials via self‐assembly. The hierarchical electrode materials are assembled from single component, binary to multicomponent building blocks via different driving forces including diverse chemical bonds and non‐covalent interactions. It is expected that nanoparticle engineering by high‐efficient self‐assembly process will impact the development of high‐performance electrode materials and high‐performance LIBs or other rechargeable batteries.     

Advances in Functional Nanomaterials Science

Technologies employing nanomaterials, such as electronics, optoelectronics, nanobiotechnologies, quantum optics, and nanophotonics, are perceived as the key drivers of investigations on novel and functional materials and their nanostructures for various applications. It is well understood that the study of such materials and structures has been of great importance for the optimization and development of electrical and optical devices. From such devices, one does not only expect higher efficiencies, but also access to the development of completely new concepts, which are strongly demanded by modern information-processing, quantum, or medical technologies, and sensing applications. In this context, a wide range of aspects such as the physics of novel materials, as well as materials engineering, characterization, and applications are summarized here. Novel materials, which can be used, for instance, for energy harvesting or light generation, as well as for future logic devices; material engineering, which can lead to improved device functionality and performance in optoelectronics; material physics, the study of which allows insight to be gained into optical and electrical properties of nanostructured systems and quantum materials; and technologies/devices, addressing progress on the application side of sophisticated material systems and quantum structures, are highlighted using representative examples.     

Carbon nanotube synthesis in a flame using laser ablation for in situ catalyst generation

Laser ablation of either Ni or Fe is used to create nanoparticles within a reactive flame environment for catalysis of carbon nanotubes (CNTs). Ablation of Fe in a CO-enriched flame produces single-walled nanotubes, whereas, ablation of Ni in an acetylene-enriched flame produces carbon nanofibers. These results illustrate that the materials for catalyst particle formation and CNT, SWNT or nanofiber, inception and growth in the aerosol phase can be supplied from separate sources; a metal-carbon mixture produced by condensation is not necessary. Both particle formation and CNT inception can begin from molecular species in a laser-ablation approach within the complex chemical environment of a flame. Moreover, SWNTs and nanofibers can be synthesized within very short timescales, of the order of tens of milliseconds. Finally, high-intensity pulsed laser light can destroy CNTs through either vaporization or coalescence induced by melting. PACS 42.62 Fi; 81.05.Tp; 82.80.Ch; 81.15 Fg