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- 2019
- A. 银纳米粒子 B. 碳纳米管 E. 原位监测 D. 烧结 F. 电学性能 C. 纳米复合材料
- 复合材料与工程
- Gachon University
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通过纳米颗粒喷涂制备抗水冲击与减反射的超疏水表面：基于端基接枝聚合物的界面工程
摘要： 具有完全透明、抗水冲击性能的超疏水涂层在光伏、光子学、汽车挡风玻璃及建筑窗户等领域具有重要应用价值。目前制备这类涂层的常用方法是基于溶液沉积疏水纳米颗粒，但核心难题在于难以同时实现高疏水性、完美透明度和抗水冲击性的统一。本研究证明端基接枝聚合物能为喷涂疏水纳米颗粒提供优异界面，从而制备出兼具抗水冲击与减反射功能的超疏水涂层（SHPARCs）。根据主链化学结构和厚度差异，端基接枝聚合物与氟化纳米颗粒产生独特相互作用，形成既能降低反射损耗又能抵御水滴冲击的纳米结构薄膜。反直觉的是，经亲水性端基接枝聚合物修饰的基底展现出卓越抗水冲击性：在12纳米厚端基接枝聚乙二醇层上制备的SHPARC，在承受10万次水滴冲击后仍保持<2°的滑动角。该涂层通过全向减反射使玻璃基底的透明度提升约5%。我们最终在大面积（156×156平方毫米）硅太阳能电池上验证了SHPARC的应用效果——功率转换效率仅出现微小下降（<0.23%），证实该方法在制备自清洁光伏组件方面的应用潜力。
关键词： 耐水冲击性、防反射、喷涂涂层、纳米粒子、端基接枝聚合物、超疏水涂层
更新于2025-09-23 15:21:21
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轴子传感器
摘要： 光学镊子是操控和分选单个纳米粒子的常用工具。加拿大西蒙弗雷泽大学的阿维纳什·库马尔与约翰·贝克霍弗最新研究表明：配备合适反馈方案的光学镊子能产生更复杂的力场（如单/双势阱谐波势），从而控制粒子动力学。实验采用532纳米偏振激光进行捕获与检测，通过半波片将检测光束偏振方向旋转90度，使偏振分束器能分离检测光束与捕获激光产生的背向散射光。四象限光电二极管用于监测粒子涨落与动态，两个反馈回路持续调节声光偏转器以补偿总强度波动。根据位置测量的玻尔兹曼分布重建出双势阱势场形貌，其势阱间距为10.6纳米——远低于衍射极限（约220纳米）。这种能在蛋白质尺寸量级构建并调控能量景观的能力，为生物物理应用开辟了新可能。
关键词： 生物物理应用、纳米粒子、光学镊子、力场
更新于2025-09-23 15:21:21
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纳米材料的液相研究
摘要： 液体透射电子显微镜（LCTEM）是一项相对较新的技术，使研究人员能够在材料科学、生命科学和电化学领域研究动态现象。事实证明，LCTEM是利用透射电子显微镜（TEM）提供的高时空分辨率观察胶体纳米粒子合成的卓越工具。尽管在原生介质中观察合成的想法并不新鲜，但只有通过微制造技术的巨大改进来制造液体池，才使得这一实用方法成为可能[1]。其思路是使用薄窗材料（如氮化硅薄膜，厚度50纳米或更?。?，在稳定的薄层结构中封装数十立方纳米的液体，以适应显微镜的真空环境进行TEM成像（图1）。
关键词： 辐射分解、纳米粒子、电子束辐照、溶剂、液体池透射电子显微镜
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于微流控捕获阵列中液滴追踪的发光纳米材料
摘要： 高通量多重筛选平台因其能同步检测不同细胞群体的单细胞响应，在现场疾病检测与诊断领域备受关注。然而当前多数方法受限于追踪材料（如有机染料）与常用荧光团/生化染色剂之间的光谱重叠，制约了其在多重研究中的应用。本研究证实，稀土（RE）掺杂β-六方相NaYF4纳米颗粒（NPs）的下转换发射光谱可有效解决这一光谱重叠问题。与激发-发射间隔数十纳米的有机染料及其他追踪材料不同，稀土元素具有较大的激发-发射能隙，使其光谱特性独立于有机染料。作为概念验证，我们在基于荧光显微镜的液滴微流控捕获阵列中，采用两种不同掺杂的NaYF4 NPs（铕Eu3+和铽Tb3+）测试其作为光谱独立液滴追踪器的可行性。通过将Eu3+掺杂（红光发射）和Tb3+掺杂（绿光发射）NPs分别与表达绿色/红色荧光蛋白（GFP/RFP）的基因改造癌细胞系、以及经乙锭同二聚体染色的活/死细胞混合群体共包裹，成功表征了其发光追踪特性。通过对发光信号与荧光信号的定量分析，证实各NPs之间及NPs与细胞间均无光谱重叠。因此，Eu3+与Tb3+掺杂NPs彼此之间及与常见荧光团的光谱独立性，凸显了该技术在多重检测系统中的应用潜力——可通过多种发光NPs（其他掺杂/共掺杂NPs）在同一平台上同步追踪不同输入条件。
关键词： 稀土元素，单细胞分析，纳米粒子，微流控技术，高通量筛选
更新于2025-09-23 15:21:21
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嵌入纤维素纳米晶须的异常二色性
摘要： 虽然天然纳米粒子因其卓越的强效潜力目前正被广泛研究应用于多个领域，但它们尚未被实际用于工程材料体系。本研究通过将纤维素纳米晶须（CNWs）引入聚乙烯醇碘复合物，展示了一种具有优异光学性能的二向色性纳米复合薄膜。我们采用酸水解法分离CNWs，并对纳米复合薄膜进行拉伸和碘染色处理。实验采用显著缩短的拉伸延伸率和碘处理时间来实现薄膜中碘分子与聚乙烯醇分子的有序排列。结果表明：随着拉伸比和CNWs含量的增加，薄膜的偏振度和透光率均得到提升。我们预期该材料体系能为利用各类天然生物材料设计和加工高性能先进工程材料提供新途径。
关键词： 纳米复合材料、纳米晶须、纤维素、纳米粒子
更新于2025-09-23 15:21:21
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P25与E171二氧化钛纳米颗粒之间的生物分子相互作用及运动学差异
摘要： 二氧化钛（TiO?）纳米颗粒（NPs）作为食品添加剂（E171）被广泛使用。为进行风险评估，必须了解这些纳米颗粒在食品相关环境中的行为及其后续毒理学影响。然而，大多数此类研究使用模型TiO? NPs（P25）替代E171。为评估这种方法的适用性，我们研究了E171和P25在牛血清白蛋白（BSA）和蔗糖溶液（作为模型食品成分）中的功能行为。数据显示，E171在BSA中的分散性优于P25。在蔗糖中，E171的团聚体尺寸减小，而P25则大量团聚。吸附研究表明，与E171相比，P25每单位质量材料上形成了更显著的冠层。体外沉降、扩散和剂量测定（ISDD）结果显示，E171的时间加权剂量比P25高出两倍以上，这意味着使用P25模拟E171的任何测试都会低估实际剂量和潜在毒性。综上所述，本研究证明了TiO?纳米颗粒与食品成分相互作用的特异性，以及使用食品级E171 TiO?进行食品相关毒理学评估的重要性。
关键词： ISDD、纳米粒子、二氧化钛、蔗糖、日冕、蛋白质
更新于2025-09-23 15:21:21
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通过[Zn(H2O)(O2C5H7)2]在1-丁醇中热分解制备纳米晶ZnO：合成及其作为传感材料的测试
摘要： 研究了1-丁醇中溶液[Zn(H2O)(O2C5H7)2]的热处理条件（温度125-185°C，处理时间2、4和6小时）对所形成纳米晶且弱聚集氧化锌的分散性和微观结构的影响，该氧化锌是光电子学领域（包括作为化学气体传感器受体材料）的潜在组分。红外光谱显示前驱体分解通过配体的Cβ-Cγ键断裂形成丙酮和乙酸丁酯。确定在最低处理温度和时间（125°C，2小时）下，ZnO纳米颗粒近乎球形；而在苛刻条件下则形成棒状颗粒。在125°C（处理时间4和6小时）时，棒状颗粒组织成形状类似束状的致密团聚体，而在更高温度下ZnO纳米颗粒无聚集现象。采用125°C（处理时间2和4小时）合成的ZnO纳米粉通过丝网印刷获得的氧化涂层表现出高CO选择性和灵敏度（4-100 ppm）。
关键词： 氧化锌、乙酰丙酮、氧化锌、气体传感器、纳米粒子、1-丁醇
更新于2025-09-23 15:21:21
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DNA定向金纳米粒子组装的液相扫描透射电子显微镜与荧光相关光谱研究
摘要： 在基于溶液的3D纳米结构用于光学、药物递送和癌症治疗时，精确的纳米颗粒结构形态、结构尺寸、颗粒间距及组装稳定性对其功能至关重要。溶液中的3D纳米颗粒结构难以表征，因为很少有技术能提供关于颗粒间距（由连接分子定义）、纳米颗粒组装尺寸、形态以及假团聚识别的个性化信息。包括小角X射线散射在内的整体表征技术虽能提供结构尺寸，但无法精确测量单个结构内颗粒间距的差异，且可能错误测量非连接分子聚集的纳米颗粒组装体。 本研究采用两种溶液基表征技术，以确定哪种组装类型和连接长度能使大型DNA导向金纳米颗粒组装达到最快组装速率。原位液相透射电镜（STEM）测量了DNA功能化纳米颗粒间的间距，荧光相关光谱则提供了采用两种不同类型组装的大型与小型结构的整体体积分数：(1) 混合组装通过两条互补单链DNA连接；(2) 桥接组装由长度为两种互补单链DNA功能化金纳米颗粒两倍的单链DNA（桥接组分）构成（图1）。组装时间以24小时为间隔测试3天。原位液相STEM图像衍生的统计数据提供了颗粒间距测量数据，识别出图像中处于连接分子预期双链DNA结合距离（两种架构各设三种间距）的纳米颗粒比例。总体而言，较长连接长度的组装耗时最短。桥接组装在24小时内形成的大型结构较少，但最终实现了更高比例的纳米颗粒组装，这归因于单个纳米颗粒功能化DNA长度更长。荧光相关光谱提供了随时间变化的纳米颗粒组装体整体平均尺寸，支持了原位液相STEM数据的结论。该显微技术实现了溶液环境中金纳米颗粒间亚2纳米精度的间距测量。这种显微镜与光谱联用的表征方法比整体表征技术能提供更详细的信息。
关键词： 金、纳米粒子、DNA、荧光相关光谱、组装、液相细胞透射电镜
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用纳米钟实现超分辨率成像
摘要： 本文展示了一种受PALM和STORM部分启发的光学超分辨新方案。该方案通过为视场中每个目标标记可独立检测的信号，从而突破衍射极限实现更高分辨率的单目标识别与定位。我们通过成像远小于光学分辨率极限的纳米颗粒验证了该方法——所采用的"标记"是金属纳米颗粒制成的纳米级"铃铛"振动频率（其声频振动处于多GHz量级）。由于这些颗粒的振动易于激发和检测，且频率与粒径直接相关，即便它们小于且间距小于光学分辨率极限，我们仍能区分足够多不同尺寸颗粒的信号。采用该方案，我们实现了约3纳米精度的纳米颗粒定位。该方法具有多重优势：此类纳米颗粒易导入细胞且生物相容性好，无光漂白现象，还能便捷制备出粒径高度分散的样品。据估算，利用金纳米球的振动频率，每个光学点扩散函数可区分50种以上不同颗粒（或频率通道）。若采用更复杂结构（如纳米棒）和检测技术（如偏振或波长选择性检测），可开发的通道数量将更为可观，这使该技术有望成为实现超光学分辨率成像的通用方法。
关键词： 光学分辨率极限、声学振动频率、纳米粒子、纳米铃、超分辨率成像
更新于2025-09-23 15:21:21
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自组织Ag-CdTe金属-半导体杂化纳米结构的光学响应：相互作用变化与数密度改变的关系
摘要： 通过实验结果与理论模型，我们建立了混合纳米胶体光学响应的关联关系。研究表明：将金属与半导体纳米胶体按不同比例混合后，所得混合物由特定金属-半导体杂化纳米结构与未结合的原始颗粒共同组成。因此，此类自组织生长制备的杂化样品特性，取决于杂化结构与未结合颗粒的数量密度变化，而非如先前假设的那样源于金属纳米颗粒与半导体量子点间相互作用的连续改变?；谡庑┓⑾?，我们提出了一种仅通过测量光学响应即可制备单一类型杂化纳米结构的方法。
关键词： 纳米粒子、金属-半导体杂化纳米结构、光学响应、量子点、自组织生长
更新于2025-09-23 15:21:21