在云母晶面上应用“自下而上”和“自上而下”两种途径制造胶原蛋白纳米线阵列

以云母晶体的(001)晶面为基质,以天然Ⅰ型鼠尾胶原蛋白单体溶液为原料,分别考察了蛋白单体受基质规导进行"自下而上"的自组装过程,以及原子力显微镜探针对吸附在基质表面的蛋白膜层进行"自上而下"加工过程:(1)两种制备途径均能加工出结构精确可控的胶原蛋白纳米线阵列;(2)"自下而上"制备途径利用了蛋白单体和基质晶体在界面上互相识别并规范的"反相生物矿化"原理;(3)"自上而下"的加工利用了原子力显微镜接触模式下探针的"分子扫帚"机理。     

在云母晶面上应用“自下而上”和“自上而下”两种途径制造胶原蛋白纳米线阵列

以云母晶体的（001）晶面为基质,以天然Ⅰ型鼠尾胶原蛋白单体溶液为原料,分别考察了蛋白单体受基质规导进行“自下而上”的自组装过程,以及原子力显微镜探针对吸附在基质表面的蛋白膜层进行“自上而下”加工过程：（1） 两种制备途径均能 加工出结构精确可控的胶原蛋白纳米线阵列;（2） “自下而上”制备途径利用了蛋白单体和基质晶体在界面上互相识别并规范的“反相生物矿化”原理;（3） “自上而下”的加工利用了原子力显微镜接触模式下探针的“分子扫帚”机理。     

碳酸钡单晶微米锥阵列在方解石(104)面上的外延生长

通过液固界面上的溶解-沉淀耦合反应在Ba(NO₃)₂乙醇-水溶液中实现了毒重石晶型的碳酸钡在方解石(CaCO₃)晶体基底上的外延生长, 得到碳酸钡的单晶微米锥阵列. 碳酸钡微米锥的长轴平行于毒重石晶体的[001]方向,同时也与方解石基底[001]晶向相同, 其俯视图为六边形, 具有近似的六方对称性. 随反应时间的增加, 外延生长形成的碳酸钡微米锥的尺寸增加, 但其轴径比逐渐减小. 通过改变乙醇-水混合溶剂中的乙醇含量或者Ba(NO₃)₂浓度也能调控碳酸钡晶体的尺寸和形貌. 随着混合溶剂中乙醇含量与Ba(NO₃)₂浓度的提高, 溶液中BaCO₃的过饱和度增加, 通过外延生长在方解石的(104)表面形成的BaCO₃阵列结构的密集程度逐渐增加, 尺寸逐渐减小, 形貌从微米锥逐渐转变为微米柱状结构. 经过对晶化过程及毒重石和方解石晶体结构分析,提出了在方解石表面外延生长形成的毒重石微米锥单晶阵列结构的形成过程机理: 该过程为界面溶解-沉淀耦合反应的过程,方解石的溶解和毒重石的外延生长过程同时进行, 由于两种晶体在方解石基底的(104)晶面与(001)晶面上具有中高度错配值, 毒重石晶体在方解石的这两个晶面上发生Volmer-Weber型的外延生长, 逐渐形成在靠近基底处包覆有方解石台阶的毒重石微米锥单晶阵列结构.     

氧化锌纳米线外延生长PdZn纳米粒子的制备及在甲醇水蒸气重整反应中的催化性能

以采用改进的气相沉积法制备的具有规整{1010}晶面的氧化锌纳米线为载体,合成了氧化锌纳米线负载钯催化剂,考察了还原温度和负载量对催化剂表面形成Pd Zn合金过程的影响,并通过适当的后处理过程制备了氧化锌纳米线外延生长Pd Zn纳米粒子催化体系.结果表明,当金属钯负载量较低(质量分数约为2%)时,经400℃还原后的催化剂表面会形成PdxZny(xy)合金,从而影响催化剂的CO选择性;提高钯负载量或还原温度有利于将PdxZny(xy)合金转化为Pd Zn合金,降低CO选择性.负载Pd Zn合金纳米粒子与氧化锌纳米线载体之间外延生长的界面关系使其在甲醇水蒸气重整反应中显示出优异的反应稳定性.     

氧化铝模板中Ag纳米线阵列的选择性生长

利用Ag离子与Br离子之间的化学沉积作用在孔隙中充满明胶的阳极氧化铝(AAO)模板中制备了AgBr/AAO纳米介孔复合材料.材料选择性曝光后,利用原位显影液对其进行化学显影,在AAO模板中选择性得到Ag纳米线阵列.实验结果表明:Ag纳米线是连续的、致密的,且具有多晶结构,充满了曝光部分的模板孔隙.本文还对影响Ag纳米线选择性生长的因素进行了简单讨论.     

阳极氧化铝模板法可控制备金属纳米线和纳米管阵列的生长机制

利用阳极氧化铝模板(AAO)进行Ni的电化学沉积, 通过在溶液中引入螯合剂控制电解质的有效浓度和电沉积的过电位, 实现了Ni纳米线和纳米管阵列的可控制备. 通过分析电沉积过程中纳米线和纳米管在不同位置生长速率(侧壁(Vw)和底端(Vb))的控制因素, 我们提出了纳米线和纳米管生长的可能机制. 当电解质浓度高而还原电位更负(如-1.5 V)时, 或者当电解质浓度低而还原电位较负(如-0.5 V)时, Vw>Vb, 可以获得Ni纳米管阵列; 当电解质浓度高而还原电位较负(如-0.5 V)时, 或者当电解质浓度低而还原电位更负(如-1.5 V)时, Vw≈Vb, 可以获得Ni纳米线阵列. 这种生长机制适用于多种金属纳米管或者纳米线阵列的可控制备.     

多羟基化合物法制备五次孪晶银纳米线的生长机理

运用多羟基化合物方法, 在添加表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP) K30的溶液中合成了多次孪晶银纳米颗粒和纳米线. 运用透射电子显微术(TEM)和光吸收谱, 对不同的摩尔比n(PVP):n(AgNO3)和不同的搅拌条件下制备的纳米线进行了对比研究. 结果表明, 这种方法的制备过程中不仅存在由五个{111}面包裹成的锥形生长, 而且还同时存在垂直于生长方向的{110}层状生长, 并且两者之间还存在着竞争; 另外对纳米线的弯折处进行的高分辨电子显微学研究表明, 纳米线制备过程中遭受的塑性变形在纳米线中产生了大量的层错和位错; 纳米线折断产生的新鲜断口容易成为新的晶粒形核位置.     

稀土功能薄膜的离子束外延法制备生长研究

介绍了一种利用离子束外延（Ion-beam Epitaxy, IBE）技术制备生长高纯稀土功能薄膜的新方法. 以纯度要求不高的低成本稀土氯化物为原材料来产生大束流稀土元素离子, 通过准确控制双束合成或单束浅结注入掺杂的同位素纯低能离子的能量、束斑形状、沉积剂量与配比及生长温度, 在超高真空生长室内实现了稀土功能薄膜的高纯生长和低温优质外延. 文中除了对新方法的技术特点、实施方式和应注意的关键技术进行了阐述, 还结合CeO2, Gd2O3, GdxSi1-x等薄膜的制备研究, 讨论了离子的束流密度、剂量配比、能量和生长温度等生长参数对成膜质量的影响.     

非晶Co-Pt合金纳米线有序阵列的制备及其磁学性质

通过直流电沉积方法，以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板，在室温下成功制备出一维非晶态Co-Pt合金纳米线有序阵列. SEM和TEM分析表明：纳米线长度均约10 μm，直径35 nm；纳米线在阳极氧化铝模板孔内互相平行. XRD结果表明，制备的纳米线为非晶态结构，经过700 ℃退火处理后则转变为面心立方(FCC)多晶结构. 采用VSM(振动样品磁强计)对退火处理前后样品的矫顽力和剩磁比进行研究，结果表明：当外加磁场与纳米线平行时，非晶态Co-Pt合金纳米线的矫顽力高达1700 Oe，剩磁比为0.83，表现出明显的垂直磁各向异性；而退火处理则使其优秀的磁学性质消失. 退火前后不同的磁学性质源于其不同的微观结构. 非晶态的Co-Pt合金纳米线由于无磁晶各向异性竞争，进而使得由纳米线一维形态引起的形状各向异性起主导作用，使其显示了很好的垂直磁各向异性；而多晶样品由于磁晶各向异性与形状各向异性竞争，导致矫顽力和剩磁比迅速降低.     

Si衬底上生长的铁硅化合物结构和取向分析

采用分子束外延法分别在650-920 ℃的Si（110）和920 ℃的Si（111）衬底表面生长出铁的硅化物纳米结构,并主要分析了920 ℃高温下纳米结构的形貌、组成相及其与Si 衬底的取向关系. 扫描隧道显微镜（STM）研究表明,920 ℃高温下,Si（110）衬底上生长的铁硅化合物完全以纳米线的形式存在,且其尺寸远大于650 ℃低温下外延生长的纳米线尺寸;Si（111）衬底上生长出三维岛和薄膜两种形貌的铁硅化合物,其中三维岛具有金属特性且直径约300 nm、高约155 nm,薄膜厚度约2 nm. 电子背散射衍射研究表明920 ℃高温下Si（110）衬底上生长的纳米线仅以β-FeSi₂的形式存在,且β-FeSi₂相与衬底之间存在唯一的取向关系：β-FeSi₂（101）//Si（111）;β-FeSi₂ [010]//Si[110];Si（111）衬底上生长的三维岛由六方晶系的Fe₂Si 相组成,Fe₂Si 属于164 空间群,晶胞常数为a=0.405 nm,c=0.509 nm;与衬底之间的取向关系为Fe₂Si（001）∥Si（111）和Fe₂Si[120]//Si[112].     

Si衬底上生长的铁硅化合物结构和取向分析

采用分子束外延法分别在650-920℃的Si(110)和920℃的Si(111)衬底表面生长出铁的硅化物纳米结构,并主要分析了920℃高温下纳米结构的形貌、组成相及其与Si衬底的取向关系.扫描隧道显微镜(STM)研究表明,920℃高温下,Si(110)衬底上生长的铁硅化合物完全以纳米线的形式存在,且其尺寸远大于650℃低温下外延生长的纳米线尺寸;Si(111)衬底上生长出三维岛和薄膜两种形貌的铁硅化合物,其中三维岛具有金属特性且直径约300 nm、高约155 nm,薄膜厚度约2 nm.电子背散射衍射研究表明920℃高温下Si(110)衬底上生长的纳米线仅以β-FeSi2的形式存在,且β-FeSi2相与衬底之间存在唯一的取向关系:β-FeSi2(101)//Si(11 1);β-FeSi2[010]//Si[110];Si(111)衬底上生长的三维岛由六方晶系的Fe2Si相组成,Fe2Si属于164空间群,晶胞常数为a=0.405 nm,c=0.509 nm;与衬底之间的取向关系为Fe2Si(001)∥Si(111)和Fe2Si[1 20]//Si[112].     

间同立构聚丙烯在聚乙烯(100)晶面上的附生行为研究

利用电子显微镜的欠焦成像和电子衍射技术对间同立构聚丙烯(sPP)在高密度聚乙烯(HDPE)的(100)晶面上的结晶行为进行了研究,明场结果表明,sPP能在HDPE的(100)晶面上附生生长,形成相互交叉的草席状片晶结构,电子衍射结果证明,附生生长的sPP与HDPE的接触面为(100)晶面,sPP与HDPE的分子链方向成固定的±37.交角,说明sPP在纤维取向的HDPE基质上附生结晶不仅仅是HDPE的(110)晶面对sPP有取向成核作用,(100)HDPE晶面也可作为sPP晶体的取向成核点.     

Fe-Co-Ni合金纳米线有序阵列的模板合成与磁性

以二次阳极氧化的氧化铝膜为模板，用电化学沉积的方法成功地合成了Fe-Co-Ni三组份有序纳米线阵列.扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜(TEM)观察表明纳米线表面光滑、有序、高长径比；磁性测量表明,其矫顽力较同组份的膜材料有较大的提高.将样品在惰性气体氛围中不同温度下退火，随着退火温度增加，其纵向矫顽力有一个极值，而对应的横向矫顽力没有类似的变化，关于这一现象的机理,本文进行了初步的讨论. 图5参15     

钴纳米线的模板制备与磁性

利用二次阳极氧化法制备了多孔阳极氧化铝模板. 用直流电化学沉积方法成功地在模板孔道内制备了钴纳米线. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品的形貌、晶体结构和磁性进行了研究. 结果表明， 模板的孔径均匀, 孔道平直. 钴纳米线为多晶的六方密堆积结构. 钴纳米线具有明显的磁各向异性, 这主要起源于纳米线的形状各向异性.     

Atomistic Simulation Study of Calcium,Phosphate and Fluoride Ion Association to the Teleopeptide‐Tails of Collagen – Initial Steps to Biomineral Formation

The attachment of single ions to putative adsorption sites in the tails of collagen fibers is investigated by means of molecular dynamics simulations and discussed with respect to the very early steps of apatite/collagen biomineral formation. Our studies clearly demonstrate an increased flexibility of the tails of the triple‐helical collagen protein. Apart from the termini of the backbone, several side chains were also observed to be freely accessible to ion attachment from aqueous solution. The teleopeptide was systematically scanned for suitable adsorption sites for calcium, phosphate and fluoride ions. Association of these ions was then explored from potential of mean force calculations. The resulting energy profiles reveal a variety of favorable protein‐ion bonds and hint at the suitability of the collagen tails to promote apatite aggregation.     

Synthesis and Electrochemical Properties of Highly Crystallized CuV2O6 Nanowires

CuV₂O₆ nanowires were prepared via a simple hydrothermal route using NH₄VO₃ and Cu(NO₃)₂ as starting materials. The structures and electrochemical properties of CuV₂O₆ nanowires were characterized by means of X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and transmission electron microscopy(TEM). The results show that the CuV₂O₆ nanowires are about 100 nm in width and single crystalline grown along [001] direction. CuV₂O₆ nanowires delivered a high initial discharge capacity of 435 and 351 mA·h/g at current densities of 50 and 100 mA·h/g, respectively. The electrochemical kinetics of the CuV₂O₆ nanowires was also investigated by means of electrochemical impedance spectroscopy(EIS) and the poor rate performance was observed, which may be attributed to the low ion diffusion coefficient of the CuV₂O₆ nanowires.     

聚吡咯纳米线的恒电位合成及形貌分析

采用恒电位法,直接在石墨电极表面快速合成聚吡咯纳米线,并重点研究了聚吡咯纳米线的生成过程及形貌变化规律。结果表明,聚吡咯纳米线的生成包括成核和生长过程,纳米线的形貌随聚合条件的不同而变化,直径随聚合电位、吡咯单体浓度、电解质浓度的升高而增大,这是由于不同聚合条件下聚吡咯的成核速率不同引起的。     

Fabrication and electron transport properties of epitaxial films of electron-doped 12CaO·7Al2O3 and 12SrO·7Al2O3

Epitaxial growth and electron doping of 12CaO·7Al₂O₃ (C12A7) and 12SrO·7Al₂O₃ (S12A7) are reported. The C12A7 films were prepared on Y₃Al₅O₁₂ (YAG) single-crystal substrates by pulsed laser deposition at room temperature and subsequent thermal crystallization. X-ray diffraction patterns revealed the films were grown epitaxially with the orientation relationship of (001)[100] C12A7 || (001)[100] YAG. For S12A7, pseudo-homoepitaxial growth was attained on the C12A7 epitaxial layer. Upon electron doping, metallic conduction was achieved in the C12A7 film and the S12A7/C12A7 double-layered films. Analyses of optical absorption spectra for the S12A7/C12A7 films provided the densities of free electrons in each layer separately. Hall measurements exhibited larger electron mobility in the S12A7/C12A7 film than those in C12A7 and S12A7 films, suggesting free electrons may be accumulated at the S12A7/C12A7 interface due presumably to a discontinuity of the cage conduction bands.