原子力显微术对透明质酸自组装行为的研究

应用原子力显微术(AFM)对透明质酸(HA)在云母表面的自组装体系进行表征,获得了HA在云母表面自组装成的纤维状、三维网状及独特的具有分形特征的树枝状结构。纤维状及三维网状形貌对于研究其在体内发挥的生理作用具有重要意义。树枝状结构符合分形学中的DLA模型。研究HA通过自组装形成的自然界普遍存在的网状及树枝状分形结构,对于理解其结构与功能之间的关系具有重要意义。     

不同方式制备长角豆半乳甘露聚糖样品的原子力显微镜观察

通过改变溶液的浓度、云母基底表面的化学修饰和样品在60℃~70℃下烘干等方法制备长角豆半乳甘露聚糖样品,用原子力显微镜可视化不同样品制备条件形成的聚集体和非聚集体长角豆半乳甘露聚糖结构形貌。结果发现,样品在不同制备条件下得到的聚集体呈现不同的分形结构,非聚集体单个糖分子呈线形并具有短的分枝结构。实验结果也为其它物种半乳甘露聚糖的应用从聚集体和单分子水平上提供了重要参考。     

一种蛛丝短肽自组装形成的分形结构纳米材料(英文)

文中将会描述一种来源于蜘蛛丝MiSp1蛋白序列的九肽经过自组装过程所形成的树枝状分形结构材料。通过原子力显微镜(AFM)和透射电子纤维镜(TEM)分别观测到了该分形结构,通过KCl的添加与否和调节溶液的pH值可以控制该分形结构的形成。圆二色谱仪(CD)的检测结果表明,在KCl存在的条件下,九肽组装体的二级结构为无规则卷曲结构,并且在20℃~80℃的范围内比较稳定。该发现不仅提供了一种新型材料,也使人们对于蜘蛛丝的形成过程有了更进一步的理解,这对于微观结构材料的构建有重要的参考价值,其应用方面的研究正在进行。     

蓝光波段左手材料的化学制备方法

采用双模板辅助化学电沉积法,以聚苯乙烯微球为初级模板,二维ZnO有序多孔薄膜为二级模板,制备了银树枝状结构阵列,研究了沉积电压对ZnO有序多孔薄膜质量和银树枝形貌的影响,实现了蓝光波段的左手效应.可见光透射和平板聚焦实验表明,当沉积电压为0.5V、聚乙二醇-20000浓度为3mmol/L、沉积时间为8min时,所制备的银树枝状结构阵列具有规则的分形结构,可以在蓝光波段480nm处实现左手效应.     

VO2(B)/ZnO异质复合纳米棒结构的室温NH3敏感性能研究

以VO₂(B)纳米棒为内核, 利用液相生长法制备了VO₂(B)/ZnO异质复合纳米棒, 研究了ZnO生长溶液浓度对复合结构微观形貌和气敏性能的影响规律。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对复合结构样品的微观形貌和结晶取向进行表征, 并测试了复合结构对NH₃的敏感性能。实验结果表明, 随着ZnO种子液浓度的增大, ZnO逐渐由纳米颗粒生长为纳米棒结构, 当ZnO种子液浓度为0.01 mol/L时, ZnO呈棒状沿径向发散生长在VO₂(B)纳米棒表面, 形成树枝状VO₂(B)/ZnO异质复合纳米棒结构, 这一结构在室温下表现出对NH₃的高灵敏度和突出的选择性, 其灵敏度最大可达5.6, 对NH₃的响应时间最短仅为2 s。在室温下表现出的优良NH₃敏感性能, 主要与高密度的VO₂(B)/ZnO异质结和树枝状结构有关。研究结果为低功耗高灵敏度NH₃气敏传感器的研制提供了重要依据。     

基于氧化石墨烯空穴传输层的平面异质结钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池中传统空穴传输层Spiro-OMeTAD存在昂贵、易污染环境且制备困难等缺点,本工作采用氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)作为空穴传输层,研究了不同浓度GO溶液制备的衬底对器件光电性能的影响.首先,采用旋涂法制备了GO薄膜,通过对分散液浓度的控制获得了不同厚度的GO衬底.其次,制备了结构为ITO/GO/CH3 NH3 PbI3/PCBM/Ag的平面型器件,对不同GO衬底的器件的光电性能进行表征及对比分析.研究表明:GO衬底缺陷会抑制CH3 NH3 PbI3晶粒的择优取向生长,形成可诱导CH3 NH3 PbI3晶粒产生横向聚集的籽晶,从而改善钙钛矿薄膜的成膜性,并增大钙钛矿晶粒尺寸.由浓度为0.25 mg/mL的分散液制备的GO薄膜衬底上生长的钙钛矿晶粒尺寸最大为900 nm.此外,该浓度对应的GO衬底上制备的钙钛矿薄膜的光致发光相对强度峰值为2000,电荷转移效率相对最高,为52.8％.由该衬底制备的GO基钙钛矿太阳能电池的光电转化效率最高可提升至8.69％.     

树枝状与球状PbS纳米结构的组装合成及其形成机理研究

以醋酸铅为铅源,硫代乙酰胺为硫源,在表面活性剂SDS单独作用和表面活性剂SDS和CTAB共同作用下可选择性地组装合成出颗粒以相同晶面粘连组装成的单晶树枝状PbS纳米结构和颗粒以不相同晶面粘连组装成的多晶球状PbS纳米结构,而且提高反应物浓度能起到调节树枝状和球状PbS纳米结构尺寸的作用.对树枝状和球状PbS纳米结构的形成机理进行了初探,发现SDS单独作用时其烷基链起到的软模板作用有利于PbS小颗粒组装成树枝状的PbS纳米结构.当反应溶液中再加入适量的CTAB时,它在溶液中形成微胶束起到了软模板作用,迫使颗粒粘连组装成球状PbS纳米结构,有效地限制树枝状结构的生长.     

红外波段铜树枝状结构磁响应特性研究

提出一种可用于实现红外波段负磁导率的树枝状磁谐振模型,采用基于有限差分技术的CST微波工作室软件确定了树枝状结构参数与磁谐振响应之间的关系,实现了红外波段的负磁导率.以碳纤维为阴极,采用化学电沉积的方法制备了铜树枝状结构,利用傅立叶变换红外光谱仪测量了样品的空间红外透射行为,结果表明铜树枝状结构实现了红外波段的磁谐振响应,最大透过率达到-7.95dB,实验结果与数值模拟吻合.研究了铜树枝状结构的分形维数和磁响应波段与沉积电压的关系以及两个铜树枝状结构之间的耦合作用,结果表明随着沉积电压的增大分形维数与磁响应波长随之增加,样品之间的耦合作用导致磁谐振响应的波长和强度发生变化.     

Au基树枝状杂聚体纳米结构形成机理研究

以油胺为还原剂和稳定剂,通过晶种生长法顺序还原HAuCl4·xH2O和H2PtCl6·6H2O,成功制备了Au-Pt树枝状杂聚体纳米颗粒。通过对Pt在Au颗粒表面沉积过程的研究,探讨了杂聚体结构的形成机理。研究发现油胺还原得到的Au纳米颗粒表面是由不同晶面组成的,随后还原的Pt会选择性地沉积到Au{111}表面处成核生长,形成Pt的纳米岛结构,当有足量的Pt前体时,Pt会在纳米岛的表面继续生长形成附着于Au颗粒表面的树枝状结构,研究表明树枝状Pt形貌的形成与油胺的使用有着重要关系。     

聚乳酸表面Ⅰ型胶原纳米图案化的过程和机理

采用原子力显微镜(AFM)研究了聚乳酸(PLLA)表面Ⅰ型胶原纳米图案化的过程。发现吸附层的形态变化与干燥条件及PLLA表面的疏水性有关。经氮气快速吹干形成的吸附层较为致密;而保持较高湿度并维持较长水膜浸润时间,由于去湿作用的影响,形成纤维网状纳米图案化结构。此结构受浸润干燥时间、胶原浓度、基底疏水性等因素的影响,随浸润干燥时间延长,致密的胶原膜破裂,逐渐形成纳米图案化结构,胶原浓度由0.01mg/mL增加到1mg/mL均产生类似现象,且网状结构趋于紧密,PLLA分子量不同,胶原吸附层形成不同的结构形态,显示PLLA分子量对胶原的结构具有调控作用。     

On crystallization of polypropylene on atomically flat silicate substrate and relationship to mechanical properties

Phyllosilicates including mica offer one of the easiest methods to obtain atomically flat surface of macroscopic size by cleavage. Thus, thin films of polypropylene crystallized at different pressure and as a function of polypropylene concentration were investigated. The objective was to probe the nucleation and chain organization in thin films on basal plane surface from the view point of relating the nucleation and growth process to the intergallery space between the clay layers. The crystal morphology was altered from leaf-like structure at high undercooling to fully developed spherulites at low undercooling. Furthermore, the lamellae structure change from well-oriented to cross-hatched with increase in the crystallization pressure was indicative of epitaxial growth between polymer matrix and mica surface. The possible epitaxial mechanism is discussed here. The study provides a method to explore the macro- and microstructure of polymer and epitaxy between polymer matrix and inorganic particle surface. The good interfacial bonding favored by epitaxial crystallization is beneficial for toughness.     

Catalyst-free growth of oriented single-walled carbon nanotubes on mica by ethanol chemical vapor deposition

In this letter, it is reported for the first time that single-walled carbon nanotubes (SWNTs) can grow on mica substrate without additional catalyst by chemical vapor deposition (CVD) using ethanol as carbon source. The single-wall structure was characterized by Raman spectra and AFM (Atomic Force Microscopy) measurements. The growth of carbon nanotubes on mica surface contributes to the small amount of iron oxide in bare mica. The uniform dispersion and nanosized Fe particles formed from the reduction of iron oxide favor for the growth of SWNTs. Horizontally aligned superlong SWNTs arrays can be successfully generated on the mica surface, which is proved to be guided by the gas flow and under “kite growth mechanism”. The mica is a machinable material which can be easily cut and made a narrow slit on, thus the nanotubes can traverse the slit which can be in millimeter scale and long suspended SWNTs can be generated. This will provide an opportunity to manipulate individual SWNT for various purposes.     

无机膜的分形性

介绍了无机膜的分形性和物体的三种重要分形．在溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）制无机膜的工艺中，胶粒通过生长聚集方式成膜，它受质量分形规律控制，可以通过测定质量分形维数，利用ＤＬＡ、ＤＬＣＡ、ＲＬＣＡ等数学模型定量描述Ｓｏｌ－Ｇｅｌ膜生长的形态构造及对孔结构的影响．同样，在注浆及浸涂工艺制微孔基质膜工艺中，粉体以桥接堆积，存在孔结构分形，可通过测定孔分形维数定量描述这种在三维空间下高度复杂的孔结构．     

Formation of nano-phase hydroxyapatite film on TiO2 nano-network

Nano- and micro-phase HA film formed on TiO2 nano-network surface by simple electrochemical treatment. The range of lateral pore size of the network specimen was about 10-120 nm on Ti surface by anodized in 5 M NaOH solution at 0.3 A for 10 min. Nano-network TiO2 surface were formed by this anodization step which acted as templates and anchorage for growth of the HA during subsequent pulsed electrochemical deposition process at 85 degrees C. The phase and morphologies of deposits HA were influenced by the electrolyte concentration. The nano needle-like precipitates formed under low SBF concentration were identified to be HA crystals orientated parallel to the c-axis direction. Increasing electrolyte concentration, needle-like deposits transferred to the plate-like and micro plate like precipitates in the case of high SBF concentration.     

等离子体表面改性的双相磷酸钙陶瓷在SBF中类骨磷灰石形成的研究

由于材料表面类骨磷灰石的形成是材料是否具有生物活性的关键因素。因此,本文研究了等离子体活化改性的双相钙磷陶瓷(HA／TCP)在模拟体液(SBF)中形成类骨磷灰石的表面形貌、组成和结构,并探讨活化和沉积的机理。结果发现等离子体处理的HA／TCP更容易形成类骨磷灰石。其机理是等离子体中的高能、高活性的粒子轰击HA／TCP,使其表面刻蚀和粗化,也使HA／TCP晶体产生畸变活化,从而增加了钙磷陶瓷的溶解性,易使局部钙、磷离子浓度达到过饱和,有利于类骨磷灰石的成核和生长。表明等离子体表面改性提高了材料的活性。有利于促进骨的形成和生长。     

人血清浸泡纳米羟基磷灰石及其聚酰胺复合材料的表面生物活性研究

对n-HA及n-HA／PA66复合材料在人血清中的浸泡行为进行了研究。通过ICP、FT-IR、XRD、SEM等检测手段,分析了n-HA及n-HA／PA66复合材料浸泡前后表面化学组成、结晶结构及表面形貌等的变化。结果表明,n-HA及n-HA／PA66复合材料表面均能吸附蛋白质,并在材料表面生成了与骨磷灰石相似的类骨磷灰石层。这对材料植入体内与骨组织形成骨性键合有着重要意义。同时,也说明了n-HA／PA66复合材料具有优异的生物活性。     

丙酰胺为沉淀剂水热合成羟基磷灰石纤维

采用四水硝酸钙和磷酸氢二铵的混合物为前驱体, 以丙酰胺(PA)为沉淀剂来控制溶液的过饱和度, 经水热均相法处理成功制备了高结晶度、形貌均一、分散性良好的纤维状羟基磷灰石(HA)粉体。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对所制备的HA进行了表征, 研究了初始pH值和前驱体浓度对HA形貌、组成、结晶度及生长习性的影响。结果表明: 初始pH值较低时有利于纤维状HA粉体的形成, 前驱体浓度较低时则能促进纤维的宽化; 但是初始pH值和前驱体浓度对产物的晶体结构、组成及结晶度影响不大。     

聚乙烯吡咯烷酮对羟基磷灰石结晶和形貌的影响

采用化学均相沉淀法,在水热条件下以Ca(NO3)2.4H2O和(NH4)2HPO4为原料,合成了具有特殊形貌的羟基磷灰石(HA)微球。在合成过程中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板剂,研究了PVP的加入和浓度对HA晶体形貌和粒径的影响。结果表明,PVP的加入改变了HA晶体的生长方式,颗粒是由针片状HA晶体组成的微球;HA颗粒的形貌和粒径可以通过调节PVP浓度来控制,当PVP浓度从0%(质量分数,下同)增加到12%时,HA颗粒的形貌逐渐由不规则的絮状团聚物转变为规整的微球,组成微球的结构单元也随PVP浓度的变化有所不同。     

Evidence of hexagonal WO3 structure stabilization on mica substrate

WO₃ nanorods are grown by a simple vapor deposition method on a mica substrate and characterized by Selected Area Electron Diffraction and Energy Dispersive X-rays Spectroscopy. Experimental results show the clear evidence of an unexpected WO₃ hexagonal structure as well as an epitaxial growth on the mica substrate. Besides, potassium is evidenced inside the nanorods. It is thus deduced that a metastable WO₃ hexagonal phase is stabilized by epitaxy through a tungsten bronze interlayer having same hexagonal structure.