SiNWs:Tb3+的光学稳定性及Si纳米线对其发光特性的影响

荧光纳米材料不但具备纳米材料的优势,同时还具有优异的光学性质,被广泛应用于荧光标记、离子识别、荧光免疫分析、光学成像和医学诊断等方面。因此,荧光纳米材料的制备、结构分析和荧光特性等方面的研究备受人们的关注。为了获得发光强度大、荧光量子效率高和制备过程可控的Si基荧光纳米材料,实验进一步研究了Si纳米线对样品发光特性的影响和样品的光学稳定性。首先,基于固-液-固生长机制,在反应温度为1 100 ℃、N₂气流量为1 500 sccm、生长时间为15～60 min等工艺条件下,分别以“抛光”和“金字塔”织构表面的单晶Si(100)为衬底,生长出不同长度和分布的Si纳米线;以Au或Au-Al合金膜层作为金属催化剂,生长出密度分别约为108和1010 cm-2的Si纳米线;然后,利用L4514自动控温管式加热炉,基于高温固相法,在温度为1 100 ℃、掺杂时间为60 min和N₂气流量为1 000 sccm等工艺条件下,以高纯Tb₄O₇(99.99%)粉末为稀土掺杂剂对不同Si纳米线衬底进行稀土掺杂,制备一系列的荧光纳米材料SiNWs:Tb3+样品;室温下利用Hitachi F-4600型荧光分光光度计,固定激发光波长为243 nm、激发光狭缝为2.5 nm、发射光狭缝为2.5 nm、扫描波长范围为450～650 nm、光电倍增管(photomultiplier lube, PMT)电压为600 V等参数下,测量了不同样品的光致发光特性;最后,实验测试了该荧光纳米材料的光学稳定性,如时间(0～30 d)、温度(300～500 K)、酸碱(pH 1和11)、抗光漂白(0～120 min)等稳定性以及水溶性和分散性。结果显示,在衬底为“金字塔”织构表面上、生长时间为30 min、以Au为金属催化剂等条件下制备的Si纳米线为Tb3+掺杂衬底时,SiNWs:Tb3+的绿光发射强度较大,其发光强峰值位于554 nm,属于能级5D₄→7F₅的跃迁,另外在波长为494,593和628 nm出现了三条发光谱带,它们分别属于能级5D₄→7F₆,5D₄→7F₄和5D₄→7F₃的跃迁。另外,样品展示出了优异的时间、温度、酸碱和抗光漂白等光学稳定性,同时还具有良好的水溶性和分散性。如温度升高到500 K时,光发射强度仅降低了约8.9%左右;抗光漂白能力较强,用波长为365 nm、功率为450 W的紫外光源照射120 min,样品的绿光发射强度无衰减;酸、碱稳定性好,在pH 1的强酸(HCl)溶液中120 min未见衰减,在pH 11的强碱(NaOH)溶液中15 min内衰减较小, 随后发光强度出现了缓慢下降的趋势;当60 min后,样品的发光强度变得极其微弱。分析认为,在SiNWs:Tb3+表面有一层SiO₂包覆层,而NaOH溶液容易和SiO₂发生化学反应,随着时间延长SiO₂层被破坏,故样品发光强度降低;样品溶于水中放置30 d未见沉淀物,发光亮度均匀且分散性较好。在研究了制备温度、气体流量和掺杂时间等工艺条件之后,深入研究了Si纳米线自身变化对Tb3+绿光发射的影响。该材料展示出了良好的光学稳定性、水溶性和分散性,使其作为荧光标记物具有一定的应用价值。     

Large Relative Raman Shift for Molecules Adsorbed on Metallic Nano-particles

The enhancement of two order-of-magnitudes is observed in surface-enhanced Raman spectroscopy （SERS） of gases （CO, C2H2, C2H4, etc） adsorbed on nitric acid-roughened metal foil. In addition, some Raman lines of gases adsorbed on these active substrates show larger frequency shifts and linewidth broadening, compared with the Raman spectroscopy of free gases. Using the two-oscillator electromagnetic model, we explain this phenomenon. It is related to the large non-regular particles on the active substrate we prepared. It is found that the parameters of the surface-plasmon dispersion, the distance of molecules from the surface and the radius of particles play crucial roles on the relative large Raman shifts.     

Magnetoresistance of Multiwalled Carbon Nanotube Yarns

We measure zero-field resistivity and magnetoresistance of multiwalled carbon nanotube yarns （CNTYs）. The CNTYs are drawn from superaligned multiwalled carbon nanotube arrays synthesized by the low-pressure chemical vapour deposition method. The zero-field resistivity shows a logarithmic decrease from 2 K to 300K. In the presence of a magnetic field applied perpendicular to the yarn axis, a pronounced negative magnetoresistance is observed. A magnetoresistance ratio of 22% is obtained. These behaviours can be explained by the weak localization effect.     

钙钛矿二维纳米材料的合成和发光研究进展

钙钛矿纳米材料的研究取得了飞速发展:一方面,合成方法不断涌现,已经可以实现从零维纳米晶、一维纳米线到二维纳米片的形貌精确控制,对其尺寸和维度依赖的光学性质认识也不断深入;另一方面,钙钛矿纳米材料的光学和光电子应用也得到了快速发展,其中,基于钙钛矿量子点的光致发光和电致发光技术最受关注。 由于钙钛矿的天然层状结构,通过配体调控很容易制备出二维纳米材料,其发光性能可以通过层数和组分进行调节,最高量子产率超过85%,且具有偏振发光特性,有望成为一类新型发光材料。 本文从制备方法、光致发光和电致发光应用等方面综述了基于钙钛矿二维纳米材料的进展,并对其未来的发展方向进行讨论。     

纳米氧化锆沉积棉花纤维的制备及其在磷酸化多肽快速富集中的应用

采用液相沉积法在棉花纤维的表面成功沉积了纳米氧化锆颗粒,并将其装填在移液枪的吸头内,通过移液枪的抽吸实现对磷酸化多肽的萃取,萃取过程只需要2 min,方法简单、快速。该材料不仅可以从β-酪蛋白酶解物这种简单的体系中萃取出9个磷酸化多肽,还可以从物质的量比为1∶100的β-酪蛋白酶解物和牛血清白蛋白（BSA）酶解物混合物这类含有大量非磷酸化多肽的复杂样品中萃取出4种磷酸化多肽,且没有非磷酸化多肽被检出,表现出较好的萃取选择性。将该材料应用于人血清和脱脂牛奶这两种复杂实际样品的酶解物中磷酸化多肽的快速富集萃取,分别检测出5种和9种磷酸化多肽,均表现出较好的选择性。     

非贵金属电催化析氧催化剂的最新进展

氢气具有环境友好、含量丰富、高能量密度等特点,是一种可以替代化石能源的绿色环保可再生能源. 电解水是制备氢气最有效途径之一. 但在电解水过程中,动力学过程非常缓慢,过电位较大的阳极析氧半反应严重限制了阴极析氢反应效率. 因此,研究高效、稳定和低成本的催化剂来降低析氧反应的过电位,从而提高析氢反应效率受到了广泛关注. 基于非贵金属催化剂本身特性及其在高浓度OH-条件下具有较高OER催化活性等原因,本文首先简要介绍碱性条件下析氧反应机理及其性能的评价方法,然后重点讨论非贵金属电催化析氧催化剂的最新研究进展. 最后对如何深入研究催化机理、设计高效、双功能及新型非贵金属电催化析氧催化剂进行了展望.     

纳米材料在生物分析应用中存在的若干问题

从三个方面考察与总结了一些常用的纳米材料(如碲化镉量子点,纳米金和碳纳米点)在生物分析应用中存在的问题：(1)纳米材料的毒性. 三种裸露纳米材料的平行比较实验表明,碲化镉量子点能够导致细胞代谢活性下降、细胞发生皱缩、甚至死亡,具有很强的毒性;纳米金在高浓度(30 μg/mL)时可对细胞代谢产生一定的抑制作用;而碳纳米点对细胞几乎不产生影响,具有较好的生物相容性. 三种纳米材料的相对毒性为：碲化镉量子点>>纳米金>碳纳米点. 这种相对毒性还得到了绿豆芽生长抑制实验的支持. (2)纳米材料的非均一性. 这主要表现在以下几个方面：粒径分布的非均一性,表面修饰/性质的非均一性,以及在生物样品(如细胞)中分布的非均一性. (3)纳米材料的环境敏感性或稳定性. 实验表明,碲化镉量子点、纳米金和碳纳米点的光学性质对环境pH的改变均十分敏感,而且纳米金不抗盐,在离子强度较高的盐溶液中不稳定、易聚集. 这些问题的严重性在许多以往的研究中并未引起人们的全面重视. 我们希望通过本研究以及对这些问题的再次探讨,能促使人们在实际应用中对相关纳米材料进行重新的审视和合理的选择. 此外,为克服这些问题,我们在文中提到的一些措施可供参考.     

Progress of nanoscience in China

Fast evolving nanoseienees and nanotechnology in China has made it one of the front countries of nanotechnology development. Ill this review, we summarize some most recent progresses in nanoseienee research and nanotechnology development in China. The topics we selected in this article include llano-fabrication, nanocatalysis, bioinspired nanoteehnology, green printing nanotechnology, nanoplasmonics, nanomedicine, nanomaterials and their applications, energy and environmental nanoteehnology, nano EHS （nanosafety）, etc. Most of them have great potentials in applications or application-related key issues in future.     

表面等离子体共振传感器在癌症早期诊断中的应用

表面等离子体共振传感器作为一种新型光学传感器, 在疾病诊断领域展现出日益广泛的应用性. 借助于纳米材料研究的最新进展, 该传感技术可实现浓度极低生物标记物的有效检测. 我们针对表面等离子体传感器在癌症早期诊断中的应用, 介绍了最新研究进展、重要发现及未来的发展前景.     

高分子纳米材料与血浆蛋白的相互作用

由于纳米材料具有独特的物理和化学性能,使其在许多领域被广泛应用。纳米材料使用的日益增多要求我们仔细评估其难以预料的毒性（细胞毒性、溶血毒性、血液毒性和免疫毒性）和生物学相互作用。到目前为止,已有大量的研究旨在探索纳米材料与人的细胞或蛋白之间的相互作用,也取得了一些重要成果。在临床应用中,有些生物医用纳米材料常通过静脉注射、渗透、溶解和扩散等方式引入到血液组织中。血液是一种高度复杂的组织,主要由红细胞、白细胞、血小板和血浆组成。其中血浆是一个复杂的体液,它包含超过3700种不同的蛋白质。无论采用哪种方式,这些纳米材料将不可避免地会与丰富的血浆蛋白（或其他血液成分）发生某种联系和相互作用。然而,纳米材料和血浆蛋白之间的相互作用,可能在决定纳米材料的毒性方面起到至关重要的作用。目前对纳米材料与血浆蛋白（或其他血液成分）在分子水平会发生怎样的相互作用知之甚少。本文主要综述了典型的三类高分子纳米材料（包括聚阳离子,高分子胶束和药物（基因）/载体复合纳米粒子）与血浆蛋白的相互作用以及研究这些相互作用相关的分析技术的研究进展,这些内容对体内使用的纳米材料的分子设计和血液安全性非常重要。