納米技術(shù)

單原子分散貴金屬催化劑的制備和催化

廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心鄭南峰和傅鋼課題組，采用乙二醇保護(hù)的超薄二氧化鈦納米片作為載體，應(yīng)用光化學(xué)方法，成功制備了負(fù)載量高達(dá)1.5wt%的單原子分散鈀催化劑；在溫和條件下高效脫除前驅(qū)體氯鈀酸上的氯離子是成功制備的關(guān)鍵；研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。貴金屬催化劑廣泛應(yīng)用于環(huán)保、能源和化工等領(lǐng)域。貴金屬資源稀缺、價(jià)格高昂，將貴金屬單原子分散可以有效提高原子利用率，但為了避免團(tuán)聚，其金屬負(fù)載量很難提高。該研究展示了單原子分散催化劑在基礎(chǔ)研究中的重要作用，不僅為亞納米尺度上研究復(fù)雜界面化學(xué)過(guò)程提供了理想模型，還架起了均相和非均相催化之間的橋梁。

具有抗原快速釋放行為的pH敏感PLGA納米粒促進(jìn)免疫應(yīng)答

中科院過(guò)程工程研究所王連艷研究小組在納米顆粒誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，尤其是誘導(dǎo)細(xì)胞免疫應(yīng)答方面取得進(jìn)展，成果發(fā)表于《ACSNano》。在前期納微顆粒性質(zhì)影響免疫學(xué)行為研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了具有薄皮大腔結(jié)構(gòu)的pH敏感聚乳酸-羥基乙酸 （PLGA）納米粒，攜載模式抗原OVA和抗原釋放伴侶碳酸氫銨。當(dāng)納米粒被抗原提呈細(xì)胞攝取后，在內(nèi)體溶酶體的微酸環(huán)境下，當(dāng)氫離子進(jìn)入納米粒中，與碳酸氫銨反應(yīng)生成氨氣和二氧化碳，撐破囊壁，快速釋放抗原，進(jìn)一步分布到胞質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)抗原的交叉提呈，提升細(xì)胞免疫應(yīng)答。研究結(jié)果表明，pH敏感納米粒顯著提升了抗原的交叉提呈水平（是實(shí)心顆粒的2倍多），提升了T細(xì)胞和B細(xì)胞的活化水平，促進(jìn)了細(xì)胞CTL殺傷能力，在清除胞內(nèi)感染中發(fā)揮巨大作用。

磁性納米粒子的自組裝與結(jié)構(gòu)調(diào)控

中科院化學(xué)所分子動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室姚立研究員等利用超低場(chǎng)磁成像綜合研究平臺(tái)，在磁性多功能自組裝體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)筑、性能調(diào)控與應(yīng)用方面的研究發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。磁性納米粒子在現(xiàn)代科學(xué)的眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，例如核磁共振成像、生物醫(yī)藥、催化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和環(huán)境保護(hù)等。通過(guò)將磁性納米粒子的多功能性與單孔中空的結(jié)構(gòu)特性有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其磁性能的調(diào)控和提升，并發(fā)展了一個(gè)集選擇性封裝、磁導(dǎo)航輸送、可控釋放于一體的智能生物醫(yī)學(xué)平臺(tái)。更重要的是，整個(gè)過(guò)程可通過(guò)磁共振成像手段實(shí)時(shí)監(jiān)控。這種自組裝磁球用作智能納米載藥有望使癌癥治療可視化、更有效、更精準(zhǔn)。

超高靈敏度新型微波探測(cè)器

中科院蘇州納米所曾中明團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外科學(xué)家合作在基于電子自旋特性的微波探測(cè)器件研究方面取得了新的進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》。射頻微波探測(cè)器是微波系統(tǒng)中的重要電子器件，在通訊、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙感、電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面具有廣泛應(yīng)用。利用薄膜制備技術(shù)精確控制納米磁性薄膜的界面特性，在“磁性自由層/隔離層/磁性固定層”三明治納米結(jié)構(gòu)中使自由層的磁矩垂直于薄膜平面，而固定層的磁矩平行于薄膜平面。由于兩磁性層的磁矩成近90度排列，極大地提高了自旋注入效率；該結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的微波探測(cè)性能。該器件可在零磁場(chǎng)下工作，消除了對(duì)外加磁場(chǎng)的依賴，簡(jiǎn)化了器件結(jié)構(gòu)，降低了功耗。

Pd1-TiO2結(jié)構(gòu)表征

Pd1-TiO2加氫催化反應(yīng)機(jī)理

離子雜化多孔材料高效分離乙烯乙炔

浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院邢華斌團(tuán)隊(duì)與多國(guó)家科研人員合作，采用離子雜化多孔材料，突破了氣體分離選擇性和容量之間的trade-off效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了乙炔乙烯的高效分離，該結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志。人類社會(huì)的能源和資源越來(lái)越依賴于天然氣、頁(yè)巖氣和乙烯等氣體，這對(duì)高效節(jié)能的氣體分離技術(shù)提出了迫切需求。研究首次提出了離子雜化多孔材料分離乙炔和乙烯的方法，該材料擁有三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格上嵌有的無(wú)機(jī)陰離子通過(guò)氫鍵作用可專一性的識(shí)別乙炔分子，獲得迄今為止最佳的乙炔乙烯分離選擇性。同時(shí)調(diào)控陰離子的空間幾何分布和孔徑大小，促使被吸附的乙炔分子之間或乙炔-多孔材料之間形成協(xié)同作用，獲得極高的乙炔吸附容量；從而解決了傳統(tǒng)氣體吸附過(guò)程分離選擇性和容量兼具的難題。

嵌段共聚物自組裝形貌調(diào)控

中科院化學(xué)所王棟研究員使用表面駐極體調(diào)控嵌段聚合物的自組裝形貌，研究結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》。嵌段聚合物可以自發(fā)組裝為尺寸周期低于100nm以下納米的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而作為制備具有特定納米結(jié)構(gòu)材料的模板。嵌段共聚物尺寸小且有高產(chǎn)易得的優(yōu)異特點(diǎn)，基于嵌段聚合物的納米刻蝕技術(shù)被認(rèn)為是最重要的下一代刻蝕技術(shù)之一。為了實(shí)現(xiàn)納米刻蝕技術(shù)的應(yīng)用，需要解決嵌段聚合物滿足垂直取向形貌控制和局部圖案調(diào)控方面的難題。研究人員利用電子束輻射SiO2/Si基底，制備出表面充電的駐極體；利用其產(chǎn)生的局域電場(chǎng)，對(duì)嵌段聚合物薄膜組裝進(jìn)行控制，成功實(shí)現(xiàn)了PS-b-PMMA薄膜的垂直取向控制。

納米發(fā)電機(jī)首次用于自驅(qū)動(dòng)干細(xì)胞分化

中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所劉宏研究員等在利用納米發(fā)電機(jī)刺激干細(xì)胞神經(jīng)分化方面取得研究進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于《ACSNano》雜志。將摩擦納米發(fā)電機(jī)與高電導(dǎo)率的石墨烯復(fù)合維納纖維生物支架相結(jié)合，利用摩擦納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電信號(hào)，在沒(méi)有任何生物和化學(xué)誘導(dǎo)的條件下，在石墨烯復(fù)合微納纖維上實(shí)現(xiàn)了間充質(zhì)干細(xì)胞向神經(jīng)細(xì)胞高效的定向分化。該工作通過(guò)制備體積小、輸出高、輸出穩(wěn)定的分離式自驅(qū)動(dòng)的摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG），以人腳步驅(qū)動(dòng)的TENG對(duì)具有導(dǎo)電性良好的石墨烯基維納復(fù)合纖維上粘附生長(zhǎng)的間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行電刺激，成功調(diào)控了干細(xì)胞向神經(jīng)元分化。

基于自旋態(tài)精細(xì)調(diào)控實(shí)現(xiàn)高效電解水催化產(chǎn)氧

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)周仕明課題組、曾杰課題組與南開(kāi)大學(xué)胡振芃課題組合作，優(yōu)化過(guò)渡金屬氧化物的催化性能實(shí)現(xiàn)高效電解水，研究結(jié)果發(fā)表于《自然-通訊》。通過(guò)改變LaCoO3納米顆粒的尺寸，研究人員能夠精細(xì)控制其自旋態(tài)轉(zhuǎn)變行為，成功實(shí)現(xiàn)了Co離子eg軌道有效電子填充數(shù)從1.0到1.3的調(diào)控。特別是當(dāng)顆粒尺寸在約80nm時(shí)，其eg軌道電子數(shù)約為1.2，此時(shí)產(chǎn)氧催化性能達(dá)到了最優(yōu)，并與其他報(bào)道的具有eg1.2電子組態(tài)高效催化劑的性能相當(dāng)。過(guò)渡金屬氧化物的電解水催化性能與其晶體結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。特別是對(duì)具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬氧化物而言，電催化產(chǎn)氧性能與其過(guò)渡金屬離子的3d電子中eg軌道有效填充數(shù)緊密相連。endprint