纳米技术在酶工程中的应用研究及进展

纳米技术是20世纪末发展起来的新兴科技,其最终目标是人类按照自己的意识直接操纵单个原子、分子,制造出具有特定功能的产品。纳米技术以空前的分辨率为我们揭示了一个可见的原子、分子世界。在研究物质构成的过程中,科学家们发现,在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,明显表现出许多新的特性,     

纳米电子技术在推进

纳米电子学是纳米技术的重要组成部分，其主要思想是基于纳米粒子的量子效应来设计并制备纳米器件，它包括纳米有序(无序)阵列体系、纳米微粒与微孔固体组装体系、纳米超结构组装体系。纳米电子学的最终目标是将微电子集成电路进一步减小、研制出由单原子或单分子构成的在室温能使用的各种器件。     

纳米艺术：与高科技完美结合的艺术

纳米艺术是指使用纳米科技手段或方法创作的纳米尺度的艺术,其创作手段包括分子／原子自组装、化学／物理气相沉积、扫描探针显微镜、计算机辅助分子模拟等,展现手法则往往依赖于电子显微镜、扫描探针显微镜或分子模拟技术进行成像。目前的纳米艺术主要表现为纳米绘画与纳米雕塑,但未来也不排除视频和音频形式的出现。纳米艺术家除了要具备常规艺术家的素养外,还要掌握用于创作纳米艺术的技术与设备,知晓纳米材料相关的化学、物理学、材料学知识,拥有纳米科技相关的工作经验和知识积累,具备相关专业软件使用与计算图形／图像处理的能力。     

中国发展纳米科技的关键战略

本世纪纳米科技将在两方面影响人们的生活,即纳米材料和纳米电子技术。就纳米材料而言,包含两方面:一是材料在某一维上的尺寸小于100纳米,但又不仅仅界定在100纳米。二是当材料达到纳米尺寸时,应产生既区别于微观的分子或原子,也区别于宏观物体的超常规物性。具备这两个条件,才可称为纳米材料。纳米材料主要包括结构材料和功能材料。结构材料指具有超常规的力学性能的纳米材料。功能材料指具有奇异的功能特性的纳米材料。从总体上考虑,应限制单一的粉体材料的发展,鼓励在终端产品上,实现纳米的结构化和功能化。因为,纳米     

分子吸尘器：纳米仪器新工具

科学家在原子水平构建某种结构，过去一直需要隧道显微镜，它的探头可以逐一粘连原子。法国科学家最近开发出一种新方法，利用一种具有类似“吸尘器”功能的分子，把原子吸附、运输并放置在特定的位置。     

纳米光刻加工技术的研究与应用

纳米技术是一种在0.1-100nm尺度上研究原子、分子现象及其结构信息的技术。纳米技术的主要作用体现在两个方面:①促进器件小型化,使低成本、高集成度的微器件、微传感器、微型仪器成为可能;②物质在纳米尺度上表现出纳米效应,包括量子效应、较强的表面、界面效应等,会使得物质具有很多新特性,从而能够制造出新的具有特定功能的装置。纳米技术的最终目标是操纵单个原子和分子,并在纳米尺度上设计制备表面结构,进而制造出具有特定功能的产品,实现生产方式的飞跃。主要综述当前几种主要纳米光刻加工技术的类型、工艺、特点,及其在表面纳米结构加工中的应用。     

纳米通道内传热过程的分子动力学研究

对纳米尺度通道内的热量传递过程进行三维非平衡分子动力学模拟,引入嵌入式原子方法模拟固壁原子之间的相互作用势能,利用Green-Kubo公式计算导热系数和热流量。结果表明,由于固壁原子的强烈吸引作用使通道内的流体分子不再均匀变化,紧靠固壁表面的液体原子形成了相对稳定的"准固体"结构。纳米尺度下,粘性摩擦加热的效果相当明显。     

动力学Monte Carlo模拟原子相互作用对薄膜外延生长的影响

运用动力学蒙特卡罗方法模拟两种原子组成的薄膜外延生长时形成纳米团簇的过程,通过分析原子相互作用能和相分离的关系,发现动力学影响对纳米团簇的形貌起主导作用,给出原子发生分离时相互作用能满足的条件为(EAA+EBB-2EAB)>0,动力学Monte Carlo模拟结果也同样显示,在适当高的温度范围内,当两种原子的相互作用能满足(EAA+EBB-2EAB)>0条件时,分子外延薄膜生长会趋于相分离进而形成纳米团簇。     

高分子金属络合物的功能及应用

金属络合物是指金属或类似金属的原子同其它原子或原子团(配位体)通过配位键结合起来的集合体。当金属络合物的配位体为高分子量时(高分子配位体),或者即使是低分子配位体,如,同金属离子络合也能     

纳米工艺器件可制成效率更高的信息存贮器件

IBM公司宣布了两项纳米工艺科研成果,这些成果有一天会造成仅仅利用几个原子或分子即可制成新型器件的局面。在第一份报告中,IBM的科学家们描述了在单个原子中有关磁各向异性的研究进展。这种基础测量具有科技重要性,因为这种特性决定着原子贮存信息的能力。此前,任何人未曾测量到单个原子的磁各向异性。随着工作进一步深入,有可能制成由一群原子甚至单个原子造成的器件,利用这种器件可以有重复性地存贮磁信息。     

神奇的纳米世界

当我们“俯瞰”这个世界的时候,看到的是．将树木制成纸张,将石头刻成雕像,将钢铁铸成铁轨。那么当我们站在“底部”仰望这个世界呢？是否可以从单个分子甚至原子出发,将它们按照自己的意愿组装成一片纸、一粒沙甚至一片森林？在纳米的世界里,回答是肯定的。这起初只是科学家的一个梦想,但如今这个梦慢慢开始融入现实生活。     

陶瓷纳米膜是软物质吗

传统的陶瓷膜（金属氧化物、金属碳化物以及金属氮化物）通常被认为是硬质材料。然而，许多证据表明，陶瓷膜的软和硬取决于原子和分子级键合相互作用以及微观结构。当陶瓷膜变得极薄时，比如陶瓷纳米膜，它们实际上为软物质。本文中，作者讨论了影响材料在不同尺度范围内的软硬性的几种可能因素，同时综述了作者及其他研究者的近期工作，这些工作提供了有关金属氧化物纳米膜和无机层状材料是软物质的证据。     

美利用光能获得新型铀氮合成物

<正>据媒体报道,美国科研人员利用光能首次成功获得一种罕见的铀氮(U-N)分子合成物,该合成物带有独立的铀氮结构末端,末端上氮原子仅与一个铀原子结合。相关研究结果刊载于近期出版的《自然·化学》上。在过去完成的研究中,氮原子总是同两个或更多的铀原子相连。为获得铀氮分子合成     

石墨纳米片/聚乙烯复合物分子动力学模拟

通过分子动力学模拟对石墨纳米片（GNP）/聚乙烯（PE）复合物的结构、力学和气体输运性质进行计算研究,分析其随模拟温度和GNP填充量的变化规律,探讨纳米界面形成、复合机制及结构与特性的关系。GNP/PE复合物呈现二维结构,GNP趋向于平面取向排列并通过范德华力和纳米石墨片层表面上的碳氢-π键使周围几个原子尺度内的PE分子固化为有序原子层,而PE基体仍然为各向同性的无定形结构。GNP/PE界面上纳米复合作用使体系能量降低,与PE体系相比,GNP/PE的杨氏模量和泊松比分别显著增高和降低。GNP平面取向导致GNP/PE的力学特性表现出二维各向异性的弹性常数张量,在石墨纳米片层平面方向上的杨氏模量明显增高,并且随温度的降低和GNP填充量的提高而增大,填充GNP有效改善了GNP/PE的力学性质。GNP/PE复合物的气体输运性质明显受到填充GNP的气体阻隔和取向的影响并且对3种气体渗透没有明显的选择性。GNP与基体的纳米复合导致N₂、O₂和CO₂的分子输运呈现二维各向异性,随着石墨纳米颗粒填充量的增加,取向GNP层面方向的扩散系数比垂直方向高5~8倍,可用于气体分子屏障与渗流控制。     

纳米颗粒吸附效应在生物医学领域的应用——富硒纳米青茶对192例乙肝病毒携带吸附作用的探讨

吸附是一相组成物质的分子或原子附着在另一相物质表面上的现象。吸附的物质称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。     

合金纳米线电子输运性质的理论计算研究

采用分子动力学模拟纳米管中合金纳米线的结构演化以及纳米线电学特性的变化规律。量子效应导致纳米线的电流电压曲线呈现出非线性特点,且在低电压区会出现电导隙,其宽度是由最高分子占据轨道和最低分子未被占据轨道的差值决定。锡原子的掺杂削弱了原本硅锗合金材料内的电子穿透能力,当锡原子数目占整条纳米线原子数的百分之十甚至更多时,由于库仑阻塞效应,在电流电压曲线图的低电压区,电流随电压的变化甚微;当硅锗锡三者原子比例相同时,纳米线的库仑阻塞效应尤为明显。由于隧穿共振效应,电导随电压的增大出现许多共振峰,并且共振峰的数量也随锡原子比例的增加而增加。     

放射性(核辐射)及度量

我们都知道,物质由分子组成,分子由相同或不同的原子构成,原子由原子核与核外电子组成,原子核由质子和中子组成。具有相同质子数的同一类原子总称为元素,而核素是指具有一定的质子数和中子数的原子,同一元素的不同核素之间互称为同位素。     

掺杂对锯齿形(Zigzag)石墨烯纳米带输运性质的影响

基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响。研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响。当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零透射的波谷,而另一侧则不变;当带中心杂质为N原子时情况正好相反。零透射波谷的出现意味着有带隙产生,即发生了从金属到半导体的转变。当杂质原子从中心位置移到带边缘时,波谷将移到费米能级的另一侧,从而引起从受主到施主特征的转变,这是杂质原子的束缚态与边缘态相互作用的结果。     

分子模拟纳米ZnO/丁腈橡胶复合材料的摩擦学行为

采用分子模拟的方法研究了纳米ZnO/丁腈橡胶（NBR）复合材料的摩擦学行为,考察了纳米ZnO/NBR复合材料的回转半径、原子相对浓度和剪切行为,探讨了纳米ZnO/NBR复合材料摩擦学行为的微观机制。结果表明:与纯NBR材料相比,纳米ZnO/NBR复合材料具有更小的回转半径,橡胶分子链的柔顺性下降;与纳米ZnO/NBR复合材料相比,纯NBR材料摩擦界面具有更高的原子相对浓度,纯NBR材料上下摩擦表面的原子浓度峰值比纳米ZnO/NBR复合材料分别高了6.4%和4.3%。说明纳米ZnO的存在提高了纳米ZnO/NBR复合材料分子链的刚性,减小了能量耗散,从而改善了纳米ZnO/NBR复合材料的摩擦性能。      

基于第一性原理的Fe掺杂锐钛矿型TiO2(001)表面光催化性研究

基于密度泛函理论的第一性原理对不同掺杂方式和不同含Fe量的Fe/TiO_2(001)禁带宽度及C6H6分子在其表面不同位置的吸附能进行了研究。Fe原子掺杂纳米TiO_2的能带结构和态密度计算表明,表面间隙掺杂比替位掺杂更利于减小TiO_2的禁带宽度,且当掺杂浓度为6.122%时,相比纯TiO_2的禁带宽度减小幅度最大可达59.3%。通过吸附能的比较得出了苯分子在TiO_2(001)表面以水平吸附为主,在研究浓度范围内,随Fe原子掺杂浓度的增加,吸附能并不像带隙一样呈减小的趋势,而是当Fe原子掺杂浓度为4.167%时,吸附能的涨幅最大为63.2%。