石墨烯可制成分子大小的电子电路

美国曼彻斯特大学的研究人员用石墨烯制成了分子级电子电路。石墨烯是一种只有一个原子厚度的材料,它看起来有些像从石墨上撕下来的一个原子平面。它可以被刻成拥有单个晶体管的电子电路,其尺寸不比分子大多少,晶体管尺寸越小,其功能越强。     

航天器表面材料原子氧防护方法

原子氧是200~700 km低地球轨道残余大气的主要成分。原子氧具有极强的氧化性,表面材料被原子氧剥蚀而失效是低轨道航天器面临的主要环境威胁之一。空间飞行试验结果表明,几乎所有的有机材料都会被原子氧剥蚀。原子氧防护技术是保证材料或器件在轨性能和寿命的重要手段,不同特征的表面材料需要采用不同的原子氧防护方法。介绍了太阳电池阵材料、热控材料、光学材料等典型材料的原子防护方法,并对硅氧烷防护涂层进行原子氧试验验证。     

LiMgPbSb型四元Heusler合金CrFeHfGa原子缺陷和无序效应

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了LiMgPbSb型Heusler合金CrFeHfGa的原子缺陷及其无序效应。结果表明,原子之间交换无序以及Cr、Fe、Hf、Ga原子的25%缺陷对CrFeHfGa合金结构、磁性和自旋极化率都会造成不同程度的影响。对于原子缺陷,Ga原子缺陷具有最低形成能,但可以保留60%左右的自旋极化率;而Fe、Cr、Hf原子缺陷形成能相对较高,其中Hf缺陷可以保留86.58%的自旋极化率。对于原子交换无序,计算发现Ga-Hf和Cr-Fe无序形成能较低,在实验中出现的可能性较大。Cr-Fe交换无序结构可以保留92.43%的高自旋极化率,说明这种无序并不影响CrFeHfGa合金的自旋电子学应用。     

金表面不同官能团自组装材料的生物性能研究

设计了一种特定的化学模型系统,将带有不同官能团(烷基、羧基、羟基、氨基)的硫醇分子自组装在金片表面,研究不同官能团分子对蛋白吸附的影响.实验结果表明,对于两种不同蛋白质牛血清蛋白(BSA)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF),带有疏水性官能团的烷基硫醇自组装膜对蛋白吸附量大于其他3种硫醇自组装膜,即亲疏水性是决定材料表面吸附蛋白的主要因素.另外,材料表面电荷性质也影响蛋白吸附,当表面官能团为带正电基团如氨基,则它对牛血清这类带负电的蛋白的吸附就大于带有羧基、羟基等这类带负电基团的分子,而后者对于正电蛋白的吸附更为明显.     

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。      

双层石墨烯掺杂Pd对CO和NO的气敏特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了AA堆叠型双层石墨烯掺杂Pd原子(Pd/BG)后对气体分子CO和NO的气敏特性和吸附机理.结果表明,Pd原子的掺杂改变了双层石墨烯的电子性质和局部几何结构.Pd原子替代双层石墨烯的一个碳原子后,杂质原子突出层外区域(Po)和突入层间区域(Pi)都可以形成稳定结构,但是突出(Po)构型更有利于气体分子的吸附.对于Po构型,CO和NO吸附在Pd/BG上的最稳定结构是不同的,CO分子与石墨烯表面呈一定夹角,而NO分子近似垂直于石墨烯表面.Pd/BG对NO分子的吸附强于CO分子.气体分子在Po构型上属于化学吸附,而在Pi构型上属于物理吸附.Pd/BG吸附CO和NO气体分子后具有不同的电子性质.Pd/BG体系为半导体性质,在吸附CO气体分子后,转变为金属性,系统无磁性;而在吸附NO气体分子后变为金属性且具有较大磁矩.这种电子性质的变化能够阐明气体分子吸附的敏感程度.研究结果能够为石墨烯基的气体传感器或者探测器提供理论基础和实验指导.     

分子束张弛谱——一种研究材料表面特性的近代方法

分子束张弛谱是诸如分子束、质谱、表面分析等技术相结合的产物,它是一种研究材料表面特性的有效手段。它的主要突破在于能从分子(原子)量度来研究诸如表面吸附、脱附、催化、腐蚀、能量适应等宏观气体——表面过程。本文论述了分子束张弛谱的基本原理,实验装置与技术。并举例说明这种方法的某些应用。     

同步辐射X射线反射技术及其在测量δ掺杂晶体中原子表层深度分布的应用

X射线低角反射实验技术是测定固体材料表层中杂质原子深度分布的有效手段.利用同步辐射X射线反射技术和近年来发展的由反射实验数据逆向求解原子深度分布的分层逼近法,研究了不同温度下分子束外延生长的δ掺杂(Sb)Si晶体样品,成功地测量了样品中几个纳米范围内的Sb原子深度分布.所得结果表明,300℃以下是用分子束外延方法在Si晶体中生长Sb原子δ掺杂结构的合适温度.     

超微粉末的制备及应用

趣微粉末是具有原子或分子尺度的物质粒子,具有与通常微粉显著不同的特性。近年来,超微粉末已发展成为一类新型的粉末材料。它可以用于制造弥散强化材料、催化剂、磁性材料、陶瓷材料、敏感元件、固体润滑剂等在宇航、冶金、电子、陶瓷等工业中有广泛的应用。日本科学技术厅将超微粉末技术列为21世纪新材料的基础技术之一。美国麻省理工学院的科学家发明了二氧化碳激光制备用于陶瓷生产的超微高温材料,这     

超微粒子量子振动理论及其应用研究评述

自我们在本刊发表系列文章之后 ,收到许多同仁和读者来信 ,或口头询问。在此 ,我们首先对他们的关心和支持表示衷心的谢意 !此外 ,对于他们提出的一些不理解或不明之处 ,本文将做简要的说明和补充。在现有的原子和分子理论中 ,人们认为原子和分子的能量 (动能和势能之和 )是一个守恒量 ,以此为前提得到原子和分子能级的表示。实际上 ,与经典谐振系统性质完全不同 ,量子谐振系统本身是一个开放系统 ,它与外界存在能量交换 ,系统在运动过程中会受到非保守内力的作用 ,因此 ,量子谐振系统的哈密顿量就不再是一个守恒量。海森堡 (Ｗ Ｈｉｓｅｎ…     

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。     

同步辐射X射线反射技术及其在测量δ掺杂晶体中原子表层深度分 …

Ｘ射线低角反射实验技术是测定固体材料表层中杂质原子深度分布的有效手段。利用同步辐射Ｘ射线反射技术和近年来发展的由反射实验数据逆向求解原子深度分布的分层逼近法，研究了不同温度下分子束外延生长的δ掺杂（Ｓｂ）Ｓｉ晶体样品，成功地测量了样品中几个纳米范围内的Ｓｂ原子深度分布。所得结果表明，３００℃以下是用分子束外延方法在Ｓｉ晶体中生长Ｓｂ原子δ掺杂结构的合适温度。     

第一性原理方法探讨氮气在UO2(111)表面的吸附行为

采用第一性原理计算模拟方法对氮气分子及原子在UO2(111)表面的吸附行为进行了系统的研究。计算结果表明,N2在UO2(111)表面倾向于以分子吸附的形式存在,其最稳定的吸附构型为分子中心位于氧原子顶部或三重洞位的情形。两种构型下的N-N键的两端均指向相邻的另外两个高对称吸附位置。对于氮原子的表面吸附,发现其位于第二子层的铀原子的上方时最为稳定,吸附能为-4.792eV,为较强的化学吸附。而对次表面吸附的考察发现,氮原子嵌入最外氧原子层时的稳定性高于表面上吸附的情形。态密度分析表明,对于氮原子吸附,N 2p与U 5f电子态在费米能级附近有非常明显的轨道杂化,表明氮原子主要与铀原子发生了化学作用,N-U键存在共价成分。     

超微粉末

超微粉末通常是指粒径为100纳米(nm)到1纳米(nm)~*的微细粒子,这样微细的粒子既不能为人眼所鉴别,也无法由高性能光学显微镜所分辨,只有在电子显微镜下才能观察到它的形态。超微粉末具有与通常微粉显著不同的特性,近年来已经发展成为一类新型的粉末材料。此外,由于超微粉末的粒径与物质的原子、分子的大小可相比拟,因此超微粉末在直接探索原子或分子的奥秘方面也具有重要的科研价值。本文将就超微粉末的特性、制备和应用作一概要的综述。     

超材料研究及应用发展趋势

<正>超材料(Metamaterial)与过去一直研究和应用的铜、铁、半导体等原子、分子以及纳米级别的材料不同,是一种全新材料,它提供了一种可以让人们随心所欲制造具有许多特殊物理性质的全新思路与方法。可以说,超材料是继高分子材料、纳米材料之后材料领域又一重大突破,将对世界科技发展产生重要影响。超材料的基本设计思路是以某种具有特殊功能的人工结构为基础,设计材料关键物理尺度的结构,以得到不受自然规律限制的天然材料不具有的超     

荧光SiO_2纳米材料在生物成像中的应用

纳米技术实现了在分子和原子水平上对生命科学进行研究。将有机荧光染料包覆到无机纳米材料中,所制得的核壳型复合纳米材料可应用到生物医药学等领域。论述了基于SiO_2的核壳型荧光纳米材料的性能,由于其成本较低,便于制备与表征,且具有优于传统材料的特性而被广泛应用于荧光生物成像。     

美国2003年国家纳米技术投资预算（2003年NNI研究发展）

简 介 纳米技术是指在纳米量级进行的相关科学、工程和技术,它加深了人们对于物质构成和性能的认识,使人们对物质的微观操作能力达到了空前的水平。通过纳米技术,可以在分子、原子水平上设计并制造具有全新性质和功能的材料及器件。2003年10个政府部门和独立机构的纳米技术研发基金申请如表1所示。 国家纳米促进基金（NNI）着重于长期的基础性研究,目标是发现新现象、进行NNI重大项目、支持新型的高级多学科中心和网络（如共享研究平台）、支持研究基础设施建设、对于纳米科技带来     

耐原子氧聚酰亚胺材料的研究进展

自21世纪以来,航空航天方面的快速发展为人类日常通信、观察天文气相、探索宇宙等提供了重要的技术支持手段.其中,聚酰亚胺(PI)凭借其优异的耐高低温性能、力学性能、耐辐射性、电性能、耐溶剂性等成为不可或缺的航天器材料之一,且被广泛用作航天器的太阳电池阵列的柔性基板、多层热绝缘毯和电路系统的绝缘保护层.然而,航天器长期工作于低地球轨道,这一特殊环境中的原子氧(AO)具有高通量和强氧化性,它会快速侵蚀航天器表面的主要热控材料PI,使其光学、电学、力学等重要性能退化,从而导致航天器工作效率下降、使用寿命缩短、系统目标设计失败,严重阻碍航天事业的发展.多年来,针对上述问题,研究人员提出了多种解决办法并已取得较大进展.其中,在材料表面施加防护涂层已发展成为既能保护基材不受原子氧剥蚀、又能保持基底材料原有性能的方法,其适用于多种表面制作,工艺简单,应用广泛;而在耐原子氧聚酰亚胺新型材料方面,科研人员也克服困难,开发出性能更为优异、使用寿命更长的新材料.另外,由于特殊试验条件的限制,促使耐原子氧地面模拟实验发展迅猛,目前已提出多种模拟理论,并制造模拟器以辅助研究.本文对比了目前已商业化应用的聚酰亚胺材料的耐原子氧性能,介绍了耐原子氧的地面模拟试验方法的原理和分类,总结了耐原子氧聚酰亚胺材料的类别,包括防护涂层法和新型方法制备的耐原子氧聚酰亚胺材料,并对各种不同类型防护方法的优缺点进行了合理评判,指出耐原子氧聚酰亚胺材料的未来发展方向及应用前景.     

单原子材料的制备、表征及其在气敏传感器中的应用进展

气敏传感器技术的发展对于人类社会发展具有积极的作用。近年来的研究显示,原子级分散的材料具有超高的活性、独特的电子结构和量子尺寸效应等,故将某些单原子负载在一定的气敏材料上,将会显著提高气敏材料的气敏性能。本文综述了近些年来国内外单原子材料的制备和表征技术及其在气敏传感器中的研究进展,分析了单原子材料的性能优势、单原子负载策略、分析方法、气敏性能、气敏机理等,同时探讨了存在的问题以及单原子材料气敏传感器在未来的发展趋势,最后对单原子材料在气敏传感器中的应用发展提出了相关的一些看法。     

双原子分子与表面的LEPS作用势的研究

本文对双原子分子与固体表面相互作用势的LEPS模型进行了研究。其中表面作为具有波纹度的刚性表面进行处理,并假定孤立的原子-原子、原子-表面作用势可用Morse势代表。基于N_2-W(110)系统,建立了势能超曲面,详细考察了势模型中可调参数的作用。在此基础上,计算了分子以不同方式接近表面时相互作用势的变化情况,以及作用势与分子核间距、取向、距表面高度等因素的关系,从而得出了对双原子分子-表面相互作用势具有普遍性的结论。