微结构显微光学无损检测方法（特邀）

微纳尺度的微结构可调制光场,提高传感器的灵敏度,是新一代功能器件或传感器件中广泛使用的重要结构特征。包含微细加工在内的先进制造技术的快速发展,对多种型式微纳尺度微结构的无损测量技术提出了紧迫的需求。本文从多维视角论述了国内外行业发展中出现的微结构种类、型式,围绕具有高精度无损检测特质的光学显微技术,阐述了国内外仍在继续发展的微结构无损检测四种主流方法,分析了这些方法的技术特点、适用对象,给出了典型样品的检测结果,其中部分结果是首次发表。结果表明,暗场显微机器视觉法,是振幅型颗粒、凹坑、划痕等有害微结构的有效检测方法,可以实现大尺度样品的快速检测;共焦显微成像和低相干显微干涉法是“相位”型微结构的最佳检测方法,可以得到微结构的三维形貌;光谱反演-过焦扫描法与近红外显微干涉法,是应高深宽比微结构无损检测需求而发展起来的新方法,前者可以快速测得线宽和深度,后者可以测得物镜视场范围内高深宽比微结构的三维形貌,二者可以相互验证与补充。     

微乳液法制备介孔碳材料

介孔碳材料因具有高比表面积,规则的孔隙结构,低密度,良好的生物相容性及导电性,被广泛应用于催化、能量储存及转化、吸附分离和药物递送等领域。微乳液法具有制备工艺简便、环境友好、可大规模生产及产物结构可控性强等突出优势,在制备孔隙结构可控和特殊形态介孔碳方面取得突破性的进展。本文首先着重分析了微乳液法制备介孔碳的反应机理,包括微乳液诱导协同组装机制、乳液溶胀效应和微流控液滴技术。其次,进一步探讨了控制介孔碳材料孔隙形态、外部形貌及内部结构的影响因素。最后,对新型介孔碳材料在能源储存与转化、催化、吸附以及药物递送领域的应用进行了归纳,并对未来的发展提出了展望。     

YBO3:Eu荧光粉的水热法制备及形貌控制

用水热法在低于300℃成功地制备出具有不同形貌的YBO3:Eu3+荧光粉,其反应温度比固相反应了约800℃.研究了初始原料、pH值、反应温度、反应溶剂和催化剂等条件对目的产物形貌及粒度的,得到了具有Vaterite结构、粒度分布均匀的球形荧光粉的最佳合成工艺.在254nm激发下,水热法的球形Y0.95Eu0.05BO3荧光粉最强发射峰位于598nm处,属于Eu3+的5D0→7F1的跃迁,是固相反应所品的1.5倍.这些结果表明,在PDP和荧光灯等显示和照明用荧光粉的制备中水热法具有潜在的应用.     

正常人眼角膜上皮细胞的原子力显微镜观察

应用原子力显微镜(AFM)在单细胞水平上分析了人眼角膜上皮细胞的形貌和机械性质,为进一步探讨人眼角膜上皮细胞结构与功能的关系奠定了基础.将体外培养的人眼角膜上皮细胞用2.5%戊二醛固定,空气中干燥后用原子力显微镜进行观察.从AFM形貌图可知,细胞呈长梭形,膜表面布满颗粒状物质,由AFM附带软件IP2.1的线分析及面分析功能,得到细胞膜表面结构的几何参数,包括高低差Rp-v、均方根粗糙度Rq、平均粗糙度Ra、平均高度Meant Ht.利用AFM高空间分辨的力位移曲线测量系统,可得出细胞膜的粘弹力、硬度和杨氏模量.AFM能对人眼角膜上皮细胞表面的超微结构清晰地成像并提供更多更确切的表面信息,从另一层面增加对眼角膜上皮细胞的认识.     

角膜基质细胞在p(HEMA-MMA)改性前后的粘附率、形貌与力学性能变化

采用原子力显微镜(AFM)对改性前后材料表面粘附生长的角膜基质细胞的亲和力、三维形貌和力学性能进行了分析。结果显示,改性后材料的细胞亲和力有较大改善,且材料表面细胞三维形态更加正常,铺展更为舒展,与材料的接触面积较大。细胞力学性能分析也发现改性后材料表面细胞具有更高的粘附力和杨氏模量,以及更低的硬度,说明未改性p(HEMA-MMA)材料具有明显的细胞毒性,这种毒性作用导致在其表面生长的细胞的细胞骨架遭到破坏,细胞健康状态明显不如改性后材料表面细胞。因此,改性后的Col/bFGF-p(HEMA-MMA)更适合作为人工角膜材料使用。     

微波加热合成多孔花状结构的纳米α-Bi_2O_3

<正>金属氧化物如氧化钛、氧化锌、氧化铜、氧化铁和氧化铋等是一类重要的半导体材料,它们在磁存储介质、太阳能转换、电子器件和催化等领域里有着广泛的应用,因此其纳米粉体的制备及性能研究吸引了众多的科学工作者。     

花状硫化铟纳米多级结构的液相合成及形貌调控机理

以C2H5NS和In(NO3)3为前驱物,采用简单的液相法成功制备了In2S3纳米多级结构,C2H5NS作为硫源的同时也起到了模板剂的作用.研究结果表明,前驱物浓度对In2S3形貌控制起着重要作用.随着In(NO3)3/C2H5NS摩尔比从1∶1.5增加到1∶6,In2S3纳米花呈现了不同的形貌和尺寸.XRD谱图显示,In2S3纳米花晶体具有立方结构.SEM和TEM照片显示,制备的In2S3纳米结构呈多级花状结构,这种结构由纳米片堆积组装而成.通过第一性原理计算并结合实验结果对C2H5NS影响纳米片生长的机理进行了分析,结果表明C2H5NS在In2S3(001)晶面上的吸附可以有效降低晶面的表面能,起到稳定晶面的作用;纳米花的形成是在C2H5NS影响In2S3的晶面稳定性及其成核速率之间的一个协同效应.In2S3纳米晶的形貌可以通过调整反应溶液中的C2H5NS浓度来调节.     

溶胶凝胶辅助水热可控合成ZnO不同形貌分级结构光催化剂

以Zn(NO₃)₂·6H₂O、柠檬酸和NaOH为原料,采用溶胶凝胶(sol-gel)辅助水热法,仅通过改变水热时间,就可得到片花、棒花及梭状3种不同形貌ZnO分级结构。利用XRD、SEM、UV-Vis DRS、光致发光光谱(PL)和氮低温吸附-脱附等手段对合成的ZnO样品进行了表征。推测了合成条件下不同形貌ZnO分级结构形成的机理。以活性翠兰(KGL)为模拟印染废水,考察了其光催化活性。结果表明,虽然所合成的不同形貌的ZnO样品在光照120 min后均能使KGL降解78%以上,但其中水热4 h得到的片花状ZnO光催化性能最好,可降解99%的KGL,这与其片花状的形貌、较大的比表面积、较多的表面氧缺陷和极性面有关。     

石墨烯的边界效应在电化学生物传感器中的应用

石墨烯是由底面和边界组成的,这种独特的结构赋予石墨烯很多特殊的性质,如边界上的异相电子转移速率、电容量、局域态密度和结构缺陷、功能性基团等均高于石墨烯的底面,这些固有特征对石墨烯的电化学性能有极大的促进作用,是边界效应的具体体现。本文在阐述石墨烯电化学性能边界效应的基础上,对具有不同形貌特征的石墨烯,如石墨烯纳米片、纳米毯、片晶、纳米墙、纳米纤维、纳米带、量子点等在电化学生物传感领域的具体应用进行了综述和展望。     

形貌、晶粒大小不同的ZSM-5分子筛的表征及催化性能的研究

对3种不同形貌、晶粒大小的ZSM—5分子筛催化剂进行了表征和催化性能的研究．用XRD、SEM和NH3—TPD等方法对ZSM—5分子筛进行表征，结果表明小品粒分子筛的结晶度优于大晶粒分子筛，其酸性随着晶粒的减小而增强．对于MTG反应，ZSM—5分子筛酸性、晶粒大小和晶体形貌等因素对其催化活性产生显著影响．小晶粒的ZSM—5分子筛更有利于C5 和C9 的生成，而大晶粒的ZSM—5分子筛对对二甲苯的选择性高．TG结果表明ZSM—5分子筛上积炭覆盖酸性中心是导致催化失活的主要因素．