压电纳米定位台

心“动”来“电”多根纤维组成的纳米纤维发电机示意图 　　也许在不久的未来，你一边走路一边就可为装在你口袋里的iPod充电，甚至你那怦怦跳动的心脏还能驱动便捷式血压传感器。美国研究人员在最新一期《自然纳米技术》杂志上报告说，他们创造出了第一种可实际使用的运动发电纳米器件，新的“纳米发电机”在受到挤压、弯曲或摇动的情况下能输出与一节AA电池几乎相同的电压，从而为研发出可自供电的电子器件敞开了大门。　　先前，研究人员已开发出利用机械能为电子器件供电的器件，但此类运动发电纳米器件原型无法达到理想的电压，因此并不具备应用价值。2008年，研究人员就开发了一个可为手机供电的护腿，但是其尺寸越小，输出的电力也越小，无法实现为电池充电。迄今为止，研究人员一直未能展示出可为任何纳米或非纳米器件供电的基于纳米技术的发电机原型。　　美国佐治亚理工学院的材料学家王中林和同事表示，他们已克服了输出功率太小的难题。王中林的实验室创造出了两种塑装的新型纳米发电机，每一种都特别薄且可弯曲，长度和厚度与一根回形针相仿。其关键部分是由晶状氧化锌制成的纳米线，氧化锌晶体是一种可将机械压力转化为电能的压电材料。每根纳米线的厚度为几百纳米。　　其中一种发电器件的纳米线的外形酷似钉床，里面充填着塑料材料以增强其耐用性，这些塑料材料被夹在导电材料层之间。在研究人员轻轻挤压该纳米发电机时，其能产生0.24伏特的电压。这已足以驱动研究人员开发的两种不同的纳米传感器：一种用以测量流体的酸度 另一种用于探测紫外光。　　另一种供电能力更强器件的纳米线看起来更像铁路枕木，搭在铬和金制成的相对轨道上。研究人员在一张薄片上安排了700个这样的轨道。当研究人员轻轻弯曲该纳米发电机时，其产生了超过1.26伏特的电压，这比先前创建的纳米发电机原型高出60倍，已接近标准碱性电池的1.5伏特。这个电压增加了其实际应用的可能性，譬如可在不用插座的情况下给手机电池充电。　　与此前的器件相比，新型纳米发电机具有几大优势。首先，研究人员并没有像许多压电材料那样使用有毒的重金属，这使其是环境友好的，在体内使用时也更安全。其次，其可在低于水的沸点的温度条件下制成，这一温度远远低于制作标准电子器件所需的温度。此外，其还具有按比例放大制作的潜力，这将使其更为普及。　　研究人员表示，器件的小型化是发展趋势，但光是将器件制作得小并不足够，还必须使其获得持续的电力供应以适应移动生活的需要。利用新型的纳米发电机，未来可将这些器件放置在任何环境中，这些器件将在无需电池的情况下独立地、可持续地工作。环境中的各种机械能，如潮汐运动、海波、机械振动、旗帜迎风飘扬、徒步者运动鞋的压力以及衣服的飘动等，在未来都可成为电力的来源。　　王中林对建立运动发电的传感器网络颇感兴趣。他表示，未来的家中可能会有无数无形的传感器，其担负着探测家中是否着火、淹水或泄露有害气体的重任，一旦发现问题，这些传感器将向计算机发送无线信号，更重要的是，这些传感器根本不需要联至插座上进行充电或更换电池。　　有关专家评价说，该项工作将会对纳米技术产生广泛影响，其首次为“无所不在”的未来电子世界提供了可能。　　不过，研究人员也表示，纳米发电器件真正在衣服或手机中展现其魅力之前，还必须缩减尺寸，改善整体电力输出并增强其存储电力的能力，这将成为研究人员接下来需要面对的挑战。　　该研究得到了美国国家科学基金会、国防部高级研究计划局和能源部的资助。

所罗门环是数学扭结理论中的一个重要拓扑结构，它由两个分量和四个交叉点组成。最近人们发现，这种拓扑结构可以通过化学和生物分子的自组织形成。本研究中来自北京理工大学和清华大学的学者首次在BiFeO3铁电纳米晶体中观察到了极化所罗门环，并且极化所罗门环和中心型四瓣畴之间的拓扑相变可以通过电场可逆调控。AFM-IR测量结果显示两种拓扑极性结构具有不同的太赫兹红外吸收行为，这一特征可以用于设计具有纳米级分辨率的红外显示器。相关成果以Polar Solomon rings in ferroelectric nanocrystals为题，发表在Nature Communications上。在本项研究中，作者采用了几种先进的理论和实验方法，包括压电力显微镜，相场模拟分析和纳米红外技术来验证BiFeO3纳米晶的拓扑结构，电场可逆调控和红外吸收特性。图1所示，采用压电力显微镜，作者在自组装BiFeO3纳米晶中观察到极化所罗门拓扑畴结构，该结构由两个三维涡旋环组成：R+ 4 ，R-3 ，R+ 2 ，R-1（蓝色环）和R- 4 ，R+ 3 ，R- 2，R+ 1（红色环）；两个涡旋相互扭抱，在三维空间共有四个交点。通过相场模拟分析（图2），作者表征了极化所罗门环的拓扑特性。通过计算纳米岛各层中畴结构的三维极化分布，验证了纳米岛极化所罗门环的存在，并通过计算极化缠绕数验证其拓扑特性。进一步的测试表明，通过施加外部电场，BiFeO3铁电纳米晶体的畴可以在极化所罗门环和中心型四瓣畴之间可逆地转变（图3）。未施加偏压下，纳米晶的极化畴呈所罗门环结构；-4V偏压下，环形结构消失，出现中心型四瓣畴结构；施加2V翻转偏压后，中心型筹结构又转变为所罗门环结构；增加偏压至3V，所罗门环结构转变为中心收敛的筹结构；继续施加翻转偏压-2V后，又变回所罗门环结构。通过AFM-IR探索了极化所罗门环结构与中心型四瓣畴结构不同的太赫兹红外光吸收性能（图4）。AFM-IR光谱显示两种筹结构在1100cm-1处存在出宽的吸收带，对应O-Fe-O键的倍频信号。向上和向下的四元域对该波段吸收更强，所罗门环吸收较弱。1100cm-1处的AFM-IR成像也证实了具有不同拓扑结构的BiFeO3纳米晶体的相对吸收强度的差异。铁电纳米晶筹结构对红外光的吸收取决于极化方向与红外光偏振方向的相对角度，以及畴壁的体积分数。所罗门环和中心型筹结构与红外光平行或反平行，吸收都较强。但所罗门环的畴壁的体积分数更大，畴壁对红外波段不活跃，因此，在所罗门环中观察到的光吸收最弱。在进一步的实验中（图5），选择具有极化所罗门环的大面积BiFeO3纳米晶体阵列作为弱的红外光吸收基体，向纳米晶体交替施加电压以产生交替的中心型畴和所罗门环。高分辨率红外图像清楚的显示出交替的强吸收和弱吸收。证实了所罗门环和中心型畴之间的可逆相变。通过外加电场调控BiFeO3纳米晶阵列畴结构类型，在纳米红外吸收图像中显示出”BIT”字样。本研究在实验和计算上证实了极化所罗门环的存在和电学调控，AFM-IR验证了两种筹结构不同的光吸收响应，这种具有不同光吸收特性的新型可控拓扑极化结构，可能为红外显示器的设计铺平道路。

中国科学院福建物质结构研究所承担的福建省科技重大专项新颖光电纳米材料及其原型器件研发日前通过了省级验收。　　据介绍，该项目主要研发应用于显示和发光中的强荧光纳米高聚物材料、低核有机金属电致发光纳米材料、蓝光/紫外激光材料等纳米光电材料与器件。在强荧光纳米高聚物材料研发方面，获得10多种在紫外可见光范围内光致或热致变色、荧光可调等具有良好发光性能的新型高聚物发光材料，高聚物发光材料的粒度分布均匀，热稳定温度大于200℃ 在低核有机金属电致发光纳米材料与器件的研发方面，获得了系列含有机膦配体的低核铜化合物，基于低核铜磷光配合物的器件达到5V以内启亮，最大电流效率超过5cd/A，寿命长达55小时 在蓝光/紫外激光纳米材料与器件的研发方面，获得了在半导体激光泵浦下蓝光/紫外发光肉眼可见的新型纳米复合材料，材料直径和厚度分别超过过30毫米和3毫米。　　项目申请中国发明专利23件。

近日，北京科技大学材料科学与工程学院张跃教授研究团队指导的博士生李培峰在一维纳米材料在各种场下的服役方面的研究取得新进展，并以第一作者身份在《Nano Letters》(影响因子12.94)和《ACS Applied Materials and Interfaces》(影响因子5.90)分别发表论文一篇。　　在张跃教授的指导下，李培峰与中科院物理所的合作者利用原位TEM机械共振，研究了ZnO微/纳米线在高周应变下的疲劳行为。系统研了ZnO微/纳米线的弹性模量随直径的变化以及ZnO微/纳米线共振振幅在阻尼效应作用下随共振时间及周次衰减的区别。ZnO微/纳米线经过108&minus 109周次共振都显示了良好的疲劳性能，而遭受电子束辐照10 min后的ZnO纳米线共振几秒后即发生断裂，这在国际上尚属首次发现。　　研究结果为我们设计、构建、优化及应用基于ZnO纳米材料的力电纳米器件提供了有益的指导，也为工作在紫外光、X射线下的纳米材料及器件的安全服役提供了参考。　　另外，李培峰还利用自己实验室搭建的纳米操控系统研究了ZnO纳米线在电场中的服役行为。研究发现ZnO纳米线电致损伤的阈值电压随直径的增大呈线性增大，而电流密度随直径的增大呈指数减小。并提出了热核-壳模型对ZnO纳米线的电致损伤机制进行解释。纳米材料电致损伤研究对指导光电、力电和压电纳米器件的实际应用是非常有必要的。　　此外一系列利用AFM研究ZnO纳米线在力场及力电耦合场中的服役行为的研究结果尚未公开发表。

日前，中科院科技战略咨询研究院国家纳米科学中心联合发布《纳米研究前沿分析报告》，报告内容显示，近年来，全球主要国家纳米技术研究投资不断加大，科研人员数量和相关企业数均大幅增加，在生物医药等新兴领域受到重视，并且纳米技术研究迈向新阶段，由单一的纳米材料制备和功能调控转向纳米技术的应用和商业化。　　报告选择了“锂电池”“太阳能电池”“纳米发电机”“纳米药物”“纳米检测”“纳米仿生孔”“纳米安全性”“纳米催化”和“测量标准”9个前沿研究领域分别进行分析，其中，纳米检测研究主要围绕量子点、贵金属纳米簇、上转换材料等纳米探针等技术以及纳米生物传感器几个方面开展。纳米生物和医学检测技术的热点主要集中在用于分子影像诊断的纳米探针技术 在贵金属纳米簇纳米探针研究高被引论文主要以核苷酸作为保护模板合成荧光银纳米簇探针的研究，以增加其稳定性，并将其用于核苷酸、汞离子及蛋白等的生物检测。　　在“测量表征”部分，报告指出，纳米测量表征技术主要有两个发展方向，即光干涉测量技术和扫描纤维测量技术。该领域的研究前沿共涉及高被引论文153篇，研究内容包括光谱测量研究、电子显微测量研究以及利用多种表征手段研究纳米材料的表面/界面等。其中光谱测量研究对超分辨成像、纳米尺度磁共振研究、表面等离激元共振(SPR)以及表面增强拉曼光谱(SERS)四个研究方向进行了分析，指出当前各研究技术主要进展及研究内容。此外，报告中指出，原位透射电子显微镜(insituTEM)技术实现了对物质在外部激励下的微结构响应行为的动态、原位实时观测。该方向的研究聚焦在利用原位透射电子显微镜技术对纳米电极材料的锂化和退锂化过程进行原位表征。报告全文如下：纳米研究前沿分析报告中国科学院科技战略咨询研究院国家纳米科学中心2017年8月　　《纳米前沿分析报告》编写组　　指导顾问　　国家纳米科学中心刘鸣华　　总体设计　　中国科学院科技战略咨询研究院冷伏海边文越　　国家纳米科学中心吴树仙　　各国计划分析　　中国科学院科技战略咨询研究院张超星　　研究前沿解读　　中国科学院科技战略咨询研究院王海名(锂电池、太阳能电池、测量表征)　　中国科学院科技战略咨询研究院邢颖(纳米药物、纳米检测、仿生纳米孔、纳米安全性)　　中国科学院科技战略咨询研究院边文越(纳米发电机、纳米催化)　　数据分析化与可视化图谱　　中国科学院科技战略咨询研究院李国鹏王小梅摘要　　纳米技术是具有广泛应用前景的战略性前沿技术。本研究采用内容分析、文献计量、图谱可视化等分析方法，结合专家和领域情报人员的研究，对美国、英国、法国、德国、俄罗斯、欧盟、日本、韩国、印度、澳大利亚以及我国纳米技术的战略规划和发展布局进行了调研分析 基于高被引论文的共被引关系，形成纳米技术前沿科学图谱，揭示了纳米技术的前沿方向，对比了主要国家的高被引论文数量 并选择了“锂电池”“太阳能电池”“纳米发电机”“纳米药物”“纳米检测”“纳米仿生孔”“纳米安全性”“纳米催化”和“测量标准”9个前沿研究领域分别进行了分析解读。研究得出以下结论：　　1.通过对比分析主要国家的纳米技术研发计划发现：(1)各国对纳米技术的信心普遍增强，资金投入和人员投入普遍加大 (2)各国将纳米技术列入促进国家经济发展和解决重要问题的关键技术领域，能源和生物医药等领域尤其受到重视 (3)纳米技术研发重心由最初单一的纳米材料制备和功能调控转向纳米材料的应用和商业化 (4)各国通过公共研发平台、产业园区等方式，促进产学研合作及与其他领域的融合 (5)各国纷纷开展环境、健康、安全和伦理、限制等方式，社会研究以及国际标准和规范的制定，促进纳米技术相关产业被社会接受 (6)各国普遍重视纳米技术的基础教育和高等教育。　　2.基于科睿唯安公司EssentialScienceIndicators数据库中的11814个研究前沿，筛选出纳米领域研究前沿1391个，综合考虑论文的被引用情况和发表时间，遴选出41个热点前沿和37个新兴前沿。1391个研究前沿涉及高被引论文6639篇，美国和中国高被引论文数量遥遥领先于其他国家。　　3.美国在“太阳能电池”“纳米发电机”“纳米药物”“纳米检测”“纳米仿生孔”“纳米安全性”和“测量标准”7个前沿研究领域中高被引论文数量排名第一，在“锂电池”和“纳米催化”中高被引论文数量排名第二。我国在“锂电池”和“纳米催化”2个研究领域中高被引论文数量排名第一，在“太阳能电池”“纳米发电机”“纳米药物”“纳米检测”“纳米安全性”5个研究领域中排名第二，在“测量标准”中排名第四，在“纳米仿生孔”方面还有待提高。　　4.我国在纳米科技领域已形成一批达到世界领跑水平的优势研究方向和优秀团队。例如中科院化学所、南开大学、华东理工大学、北京大学等机构在太阳能电池领域，中科院大连化物所、中科院上海高等研究院和上海科技大学等机构在高效合成低碳烯烃领域，均取得突出成果。　　综观纳米研究的前沿分布和变化趋势，我们相信：纳米科技正在深入到科技与社会的变革领域，向绿色、健康等国际前沿和国家需求的大方向发展，中国在世界竞争格局中逐渐占据优势地位，并具有改变未来发展秩序的潜力。　　由于数据研究和专业水平的限制，本报告可能有些观点有待商榷，恳请各位专家读者批评指正。　　《纳米研究前沿分析报告》编写组　　2017年7月　　北京一主要国家纳米研究计划分析　　2001年，美国率先制定了《国家纳米技术计划》，英国、德国、俄罗斯、欧盟、中国、日本、韩国、印度、澳大利亚等国家随后也制定了本国或本地区的纳米技术发展计划。进入本世纪第二个十年，各国纷纷对原有计划进行了更新和调整。　　纵观各国纳米技术研发计划，既有共性又有各自的特色和侧重。共性之处至少包括以下6点：(1)对纳米技术的信心普遍增强，投资力度普遍加大，核心科研人员数量和相关企业数均大幅增加 (2)将纳米技术列入促进国家经济发展和解决关键问题的关键技术领域，在能源和生物医药等领域尤其受到重视 (3)研发重心由最初单一的纳米材料制备和功能调控转向纳米材料的应用和商业化，纳米技术的研究走向了新的阶段 (4)通过公共研发平台、产业园区等方式，促进产学研合作及与其他领域的融合，缩短从“提案”到“产业化”的时间 (5)开展EHS(环境、健康、安全)和ELSI(伦理、限制、社会课题)研究以及国际标准和规范(ISO、IEC)的制定，促进纳米技术新型产业被社会接受 (6)重视纳米技术的基础教育和高等教育。　　在各自特色和侧重方面，首先各国计划的总体方向和实现目标不尽相同。作为纳米创新战略的领先者，美国的纳米战略和研究目标更为具体，近几年先后制定了关于碳纳米管研究、纳米纤维素商业化及纳米技术在水资源的可持续利用等使命导向型的研究计划。同时，其战略规划更致力于通过多学科融合解决一些重大挑战问题，例如2015年发布了《纳米技术引发的重大挑战：未来计算》项目。日本的战略规划强调利用纳米技术“尖端化”和“融合化”的已有成果，将那些能够应对社会需求的纳米技术进一步体系化，促进课题解决型研究的发展。韩国的战略规划在继续重视战略性纳米技术基础研究的前提下强调促进纳米技术产业化，实现信息技术融合型新兴产业、未来发展动力、整洁便利环境、健康长寿及安全放心的社会5大国家战略技术目标。德国的纳米研究计划将研究重点放在了对现有研究成果的有效转化上，希望借此能提高德国企业的竞争力。欧盟近几年的纳米技术战略计划侧重于石墨烯的研发和应用上，尤其是其在能源领域的应用。澳大利亚的纳米战略计划希望在已有研究实力基础之上实现能源、环境、健康、国家安全及振兴制造业等重大挑战性问题的解决。至于中国，除国家自然科学基金委外，其它相关机构没有设立单独针对纳米科学和技术的全谱规划。国家自然科学基金委的规划更偏重于基础研究，重在纳米制造和测量及机理/机制的研究，部分规划涉及应用领域，如能源、医药、环境等，但多数处于应用研究的最前端，离真正的商业化或者产业化还有较长距离。　　其次，各国计划中具体研究方向/领域也存在着显著的区别。本文选取了生物、环境、能源、器件与制造、测量、仪器设备、标准与安全7个领域进行比较分析，发现如下特点。　　1)生物领域：英国偏重于生物纳米技术的产业化，如建立纳米纤维的生产平台，设计纳米工厂等 中国较重视碳纳米材料的生物应用及具有免疫应答的生物医用材料的开发 澳大利亚偏重于人体仿生纳米器件的研究 印度希望利用纳米粒子开发抗虫害植物品种。俄罗斯、德国、韩国及欧盟等把纳米植入材料作为其重要的研究方向 美国、俄罗斯、澳大利亚、日本及印度等把纳米药物的靶向输送列为重点支持方向 美国、日本、德国等高度重视医学成像。　　2)环境领域：欧盟和德国将CO2的捕获和利用作为重要的研究方向，英国更为关注纳米材料对环境的毒性研究，日本把放射性物质的去除技术作为其战略方向之一，韩国较为重视大气净化纳米催化剂研究，中国较为重视极端环境材料的研发。美国、俄罗斯、英国、澳大利亚、日本等高度重视纳米材料水处理技术。　　3)能源领域：美国在纳米储能材料领域较为重视锂电池固体聚合物电解质、热自发电池等的研发，在纳米发电材料领域较为重视多孔固体氧化物燃料电池电解质及光伏发电增强材料的研发。欧盟重视柔性电池、轻型电存储及储氢系统的研发以及发展包括渗透能发电在内的新型可再生能源。俄罗斯较为重视太阳能电池、重型陶瓷磁铁及替代能源材料的研发，英国将研发重点放在了钙钛矿型电池模块化上，日本强调对高温超导输送电的研究，韩国主要部署了柔性电极、智能窗户及隔热元件等研究方向，澳大利亚较为重视安全动力电池和太阳能电池的研发，中国较为重视热电材料和长续航动力电池的研究。　　4)器件与制造领域：美国、俄罗斯和欧盟都将纳米传感器的研发列为其战略研究方向，美国和中国都很重视芯片的研发，欧盟和中国都将柔性智能器件、非易失性存储器列入研究方向。美国较为重视软物质制造技术，俄罗斯较为重视基于忆阻器的电子元件，欧盟较为重视基于石墨烯的集成电路、等离子体光开关及晶体管的研发，中国较为重视极低功耗器件和电路、3D打印、硅基太赫兹技术等。　　5)测量领域：美国关注异质材料的表征，欧盟重视选择性单分子探测，俄罗斯强调原子分辨率的材料表面成像系统，中国将重点研发具有极限分辨能力的表征和测量技术。　　6)仪器设备领域：欧盟和韩国在柔性显示器方面均有战略部署。美国、德国、欧盟、韩国、澳大利亚等重视功能探测器/传感器(如分子探测器、光电探测器、感应传感器)研究。欧盟较为重视利用太赫兹技术的相关器件的研发，德国则较为重视危险物质探测和救援人员防护设备的研发，俄罗斯较为重视对纳米机器人的研究，中国将纳米绿色印刷和纳米刻蚀作为重要的研究方向。　　7)标准与安全领域：美国强调了对石墨烯的监管及其对基因等的影响，德国重视应用纳米技术时的必要保护措施及对食品材料的创新研究，韩国提出要研究感染性生物物质检测与监测，中国更为重视纳米领域应用的重要标准和检测技术。美国、德国、韩国、中国关于纳米标准与安全领域的战略部署均涉及纳米材料的生物安全技术研究。二国际纳米研究前沿分析　　(一)数据、方法论及可视化图谱　　科睿唯安公司EssentialScienceIndicators(ESI)数据库基于高被引论文(Top1%)之间的共被引关系，聚类形成若干高被引论文簇，每一簇包括研究主题相同或相近的若干篇高被引论文，形成一个“研究前沿”。本报告以ESI数据库中的11814个研究前沿为基础，通过文献检索、专家遴选等方法筛选出和纳米研究相关的研究前沿1391个，涉及高被引论文6639篇。ESI数据获取时间为2016年1月，高被引论文发表时间为2008-2015年。　　为了可视化展现纳米研究前沿在全领域研究前沿中的分布，本报告以研究前沿为基本单元，基于文本向量空间相似性计算了研究前沿间的相似性，然后用OpenOrd布局算法将研究前沿映射到二维空间，得到基于研究前沿的科学全景图谱(图1)。图谱中的每个点代表一个研究前沿，研究前沿的相似度越高则点的距离越近。通过不同颜色区分研究前沿中纳米领域论文比例的高低。本报告发现，一般比例达到60%以上才能归为纳米领域研究前沿。图1基本反映了纳米研究前沿在全领域研究前沿中的分布情况。　　本报告对6639篇高被引论文的通讯作者国别情况进行了统计，如表1所示，美国和中国分居前两位，遥遥领先于其他国家。　　国家纳米科学中心组织专家对1391个研究前沿进行了命名。本报告按照“纳米制造”“纳米能源”“纳米生物”“纳米测量”对其进行分类，结果如表2所示，可视化图谱如图2所示。　　本报告采用文献计量学方法从1391个纳米研究前沿中遴选出热点前沿41个和新兴前沿37个(详见附录)。热点前沿的遴选主要考虑前沿的施引文献数量。根据表1中的分类，对每个类(包括“其他”类)中的研究前沿按照施引文献总量进行排序，提取排在前10%的最具引文影响力的研究前沿，再根据高被引论文出版年的平均值重新排序，找出那些“最年轻”的研究前沿。每个类分别选出10个热点前沿(不足10个，取全部前10%)，共计41个热点前沿。新兴前沿的遴选主要考虑组成前沿的高被引论文的时效性。首先选取高被引论文平均出版年在2014年1月之后的研究前沿，然后根据总被引频次从高到低排序，选取被引频次在60次以上的研究前沿，共计37个新兴前沿。　　(二)研究前沿分析解读　　本报告从“纳米能源”“纳米生物”“纳米制造”“纳米测量”四个大类中选择了“锂电池”“太阳能电池”“纳米发电机”“纳米药物”“纳米检测”“纳米仿生孔”“纳米安全性”“纳米催化”和“测量标准”9个前沿研究领域进行分析解读。每个领域包括若干个研究前沿。　　1锂电池　　锂电池领域的研究前沿共涉及高被引论文413篇，研究内容主要围绕锂离子电池、聚合物锂电池、锂离子电池表征研究等。如表3所示，中国在该领域的高被引论文数量最多，具有显著的优势，美国和新加坡的高被引论文数量分列第2、3位。　　(1)锂离子电池　　a.负极材料　　硅基材料由于具有高化容量、相对较低的充放电平台及储量丰富等优点，是目前负极材料的研究热点之一。在该研究方向上，斯坦福大学崔毅团队表现突出，设计制备了核壳、空心硅纳米球、中空硅纳米管、硅纳米线阵列等不同结构，进一步优化了其电化学性能。美国西北大学黄嘉兴研究团队的表现也较为抢眼，其研究聚焦在利用石墨烯改进硅基负极材料的相关性能。　　常温下，锗拥有比硅更高的电子电导率和锂离子扩散率，因此锗是高功率锂离子电池负极材料强有力的候选者。目前，研究人员尝试制备各种锗纳米结构材料以改进其电极性能。韩国学者Park等获得了零维的空心锗纳米颗粒以及三维的多孔锗纳米颗粒，显示出较好的循环性能。　　金属锡作为锂离子电池负极材料时的理论容量高达994mAh/g，但其容量易迅速衰减、循环性能差。近年来研究人员开发出一系列纳米颗粒、纳米管、纳米片、纳米纤维、多孔结构等多种形貌的锡氧化物的合成与制备方法，显著改善了其循环性能和倍率性能。中国科学院、南京师范大学、上海交通大学、浙江大学等在该研究方向表现较为突出。　　二氧化钛是有望替代石墨电极的锂离子电池理想负极材料。近年来，研究人员围绕不同形貌纳米结构的TiO2负极材料进行了大量的研究工作。新加坡南洋理工大学楼雄文研究团队在该方向表现突出，通过将TiO2和高导电性的石墨烯复合，获得了具有较高的可逆比容量、优异的循环和倍率性能的复合材料。复旦大学、中科院金属所、上海交通大学等均在该方向也取得了若干突破。　　氧化铁由于其理论容量高、资源丰富、价格便宜等优势吸引了研究人员的极大关注。新加坡南洋理工大学楼雄文研究团队对α-Fe2O3应用于锂电池负极材料进行了大量研究，团队制备的α-Fe2O3纳米管、α-Fe2O3纳米盘，其中空和多孔的结构一方面增加了储锂空间，提高了嵌锂容量，另一方面对充放电过程中电极材料的体积变化均有缓解作用，从而显示出较优异的电化学性能。　　其他获得了较多研究的可用作锂离子电池负极材料的金属氧化物还包括氧化钼、铜氧化物、氧化钴、氧化锰等。研究人员通过制备纳米结构的过渡金属氧化物、与导电聚合物复合、与金属复合等改善电极材料的电化学性能。浙江大学涂江平教授团队、新加坡南洋理工大学楼雄文团队、中科院物理所李泓研究员团队等均发表了多篇高被引研究论文。　　石墨烯具有很高的杨氏模量和断裂强度，同时还具有很高的电导率和热导率、优异的电化学性能以及易功能化的表面，这些特点都使石墨烯成为锂离子电池负极材料的首先研究材料。中国在该领域表现突出，主要研究机构有南开大学、复旦大学、中科院化学所、国家纳米科学中心、中科院上海硅酸盐所、上海大学、浙江大学等。国外方面，美国西北大学、新加坡南洋理工大学、澳大利亚卧龙岗大学等也在该研究领域表现活跃。　　二维MoS2纳米片作为锂离子电池负极材料时显示了较高的电化学储锂容量和较好的循环性能。中国研究人员在该领域较为活跃，浙江大学陈卫祥教授研究团队通过多种手段制备了MoS2/石墨烯复合材料并用作锂离子电池负极材料，不仅具有较高的可逆容量，而且其循环稳定性和倍率性能也十分优异。　　b.正极材料　　最具代表性的正极材料LiFePO4是目前锂离子电池正极材料研究的热点领域，研究人员致力于研究利用碳包覆、导电金属离子包覆、金属离子掺杂和电极材料纳米化等方法提高LiFePO4的性能。改性后LiFePO4的放电容量、高倍率放电性能、循环性能均获得了不同程度的提升。中国科学院、复旦大学、中南大学等国内研究机构在该领域表现活跃。　　c.隔膜材料　　该方向的高倍引论文集中在系统研究包含二氧化硅、三氧化二铝涂层的聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯等新型锂离子电池隔膜材料对锂离子电池的容量、循环性能和倍率放电性能的影响方面。韩国在该研究方向表现较为突出。　　d.机理研究　　随着锂离子电池研究的日益兴起，对锂离子电池电极材料机理的探索也愈发受到关注和重视。美国桑迪亚国家实验室黄建宇(已经全职加入燕山大学)研究团队在该领域的表现较为突出。浙江大学、中国科学院等在该领域也发表了多篇高被引论文，但多为合作研究。　　e.柔性锂离子电池　　中科院金属所、半导体所、中国科技大学、北京大学、中南大学、中山大学等在该方向的研究主要聚焦在利用石墨烯泡沫为集流体装载氧化铁和钛酸锂等材料改进柔性锂离子电池的性能以及开发基于碳纳米管的柔性电极材料等。　　(2)锂硫电池　　锂硫电池具有巨大理论容量和能量密度优势，但在实际应用中还存在室温下的电导率极低、充放电过程中正极硫材料容易流失等技术瓶颈。清华大学张强教授研究团队在锂硫电池领域表现最为突出，提出具有自分散特性的石墨烯-碳纳米管杂化物、柱撑石墨烯等纳米碳材料担载活性材料，进而获得高面容量的高效正极。加拿大滑铁卢大学Nazar团队、斯坦福大学崔毅团队、德克萨斯大学奥斯丁分校Manthiram团队较为活跃。　　(3)锂空气电池　　锂空气电池的能量密度预计高达600Wh/kg，但面临稳定性、效率、实用性和安全性等挑战。麻省理工学院YangS.H.研究团队通过化学气相沉积过程为存储固体氧化锂提供了更多孔隙，因此提升了锂空气电池的能量密度 开发出Au-Pt合金纳米催化剂，将锂空气电池的充放电效率提升至77%。　　2太阳能电池　　太阳能电池领域的研究前沿共涉及高被引论文516篇，研究内容主要围绕量子点敏化太阳能电池、有机太阳能电池、无机太阳能电池等。如表4所示，美国在该领域的高被引论文数量最多，中国位列第二，与美国的差距较小。韩国、英国在高被引论文数量方面处于第二梯队，与美国和中国相比有明显差距。　　太阳能电池按照制作材料和发展历程可以分成三代：第一代太阳能电池主要是单晶硅和多晶硅的硅基太阳能电池 第二代太阳能电池主要是非晶硅和多元化合物的薄膜太阳能电池，如GaAs、CdS、CdTe、铜铟镓硒等材料 第三代太阳能电池同时具有绿色环保、成本低廉、转化效率高等特点，主要包括有机聚合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等。　　(1)量子点敏化太阳能电池　　量子点敏化太阳能电池(QDSCs)因其制备成本低、工艺简单及量子点本身的优异性能(如尺寸效应、多激子效应)等优点，近年来受到广泛关注。加拿大多伦多大学SargentE.H.研究小组、美国国家可再生能源实验室NozikA.J.研究小组以及华东理工大学钟新华教授团队在该方面较为突出。2012年，Sargent小组实现了迄今为止红外量子点电池的最高能量转化效率7%。2013年，华东理工大学钟新华课题组合成了基于CdSeTe的量子点，获得了高达6.36%的光电转换效率。2015年，该团队通过对TiO2/CdSeTe表面依次沉积ZnS和SiO2，获得8.21%的认证效率。　　(2)有机太阳能电池　　a.钙钛矿太阳能电池　　2013年以来，以钙钛矿相有机金属卤化物(CH3NH3PbX3(X=Cl、Br、I))作为吸光材料的薄膜太阳电池(简称钙钛矿太阳电池，PSCs)因其兼具较高的光电转换效率和潜在极低的制备成本等优点引起学术界的高度关注?PSCs光电转化效率的快速提高使得PSCs被Science评为2013年十大科学突破之一?　　瑞士洛桑联邦理工学院Grä tzelM、牛津大学Snaith,H.J.、韩国成均馆大学ParkN.G.等研究团队在钙钛矿太阳能电池领域取得了一系列重大成果，目前在PSCs研究领域处于领先地位。2011年韩国成均馆大学Park课题组优化了TiO2表面和钙钛矿的制作工艺，将PSCs效率提高到6.5%?2012年牛津大学Snaith课题组提出了“介孔超结构太阳电池”的概念，使PSCs效率首次达到10.9%?2013年，Grä tzel课题组和牛津大学Snaith课题组将PSCs效率提高到15%和15.4%?年仅30余岁的牛津大学青年科学家Snaith也因此被Nature评为2013年十大科学人物之一。和英国、瑞士、韩国等相比，中国在该研究方向的高被引论文相对较少。　　b.染料敏化太阳能电池　　20世纪60年代，德国科学家Tributseh等首次发现了染料吸附在半导体上在一定条件下能产生电流，成为染料敏化太阳能电池的重要基础。　　瑞士洛桑联邦理工学院的Grä tzelM为染料敏化太阳能电池领域的发展做出了一系列重要贡献。2011年，Grä tzel等制备出光电效率为12.3%的电池 2014年，课题组再次刷新染料敏化太阳能电池效率，达13%。除此之外，Grä tzel研究团队在染料光敏化剂、电极等方面也取得了一系列重大成果。中国研究人员在该领域也有突出表现，代表性的研究团队包括中国海洋大学唐群委团队、中山大学匡代彬团队、中科院长春应化所王鹏团队、大连理工大学马廷丽团队等。唐群委研究团队在导电聚合物方面做了很多有意义的工作，采用基于高氯酸掺杂的聚苯胺纳米颗粒制成染料敏化太阳能电池用对电极，获得了大于7%的光电转化效率。匡代彬研究团队在特殊形貌TiO2在染料敏化太阳能电池中的应用以及光电极研究方向取得了一系列成果。2009年，王鹏课题组率先研制出转化效率达9.8%的染料敏化太阳能电池。　　c.聚合物太阳能电池　　与硅基太阳能电池相比，聚合物太阳能电池具有器件结构简单、重量轻、可低成本大规模制备等突出优点。根据受体情况，聚合物太阳能电池可以划分为基于富勒烯受体的聚合物太阳能电池、基于非富勒烯小分子受体的聚合物太阳能电池、全聚合物太阳能电池等。　　基于富勒烯的聚合物太阳能电池的研究主要集中在以受体材料C60衍生物PCBM和给体材料导电聚合物聚己基噻吩(P3HT)混合作为光活性层而形成的体相异质结结构。英国帝国理工学院、美国能源部、加州大学系统、斯坦福大学、中科院化学所李永舫院士等在该研究方向表现活跃。　　发展高性能的非富勒烯受体是有机太阳能电池领域的挑战性难题。中国和美国是非富勒烯聚合物电池研究方向的主要研究国家。北京大学占肖卫团队率先提出了稠环电子受体的概念，设计合成了一系列高性能有机稠环电子受体材料，取得了一系列重大突破。2015年，该课题组报道了效率高达6.8%的非富勒烯聚合物太阳能电池。2016年，该团队报道的电池效率达9.6%，刷新了世界最高效率。中科院化学所侯建辉团队也是该研究方向最为活跃的研究团队之一。2016年，该研究团队在小面积非富勒烯型聚合物太阳能电池器件(13mm2)中取得了创纪录的11.2%的能量转换效率，使非富勒烯型聚合物太阳能电池效率达到了富勒烯受体的最好水平。　　在全聚合物太阳能电池方面，中科院化学所李永舫团队表现活跃。2015年，该团队将全聚合物太阳能电池的能量转换效率提高到8.27%。　　除上述外，2016年，南开大学陈永胜研究团队利用寡聚物材料的互补吸光策略构建了一种具有宽光谱吸收特性的叠层有机太阳能电池器件，实现了12.7%的光电转化效率，创造了当时文献报道的有机/高分子太阳能电池光电转化效率的最高纪录。　　(3)无机太阳能电池　　a.表面等离激元(surfaceplasmon)增强太阳能电池　　加州理工学院AtwaterH.A.研究团队是该研究方向的主要开拓者。2010年，AtwaterH.A.等指出在保证活性层厚度不增加的情况下等离激元纳米结构存在三种有效提高活性层吸收的光捕获策略。基于上述光捕获策略，表面等离激元太阳能电池己取得了很大进展，短路电流密度、功率转换效率等参数均实现了大幅提升。　　b.化合物薄膜太阳能电池　　薄膜太阳能电池的种类较多，主要类型包括碲化镉、砷化镓、铜铟硒(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)、铜锌锡硫(CZTS)等薄膜太阳能电池。2010年，德国太阳能和氢能研究中心研究的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池的光电转化率达到20.3%。2011年，美国国家可再生能源实验室研制的小面积GaAs薄膜太阳能电池实现了28.3%的光电转换效率。在该研究方向，美国的研究实力较为突出，知名研究机构包括加州大学系统、IBM公司、劳伦斯伯克利国家实验室等 中国科学院、香港中文大学、华东师范大学等国内机构也表现活跃。　　3纳米发电机　　纳米发电机领域的研究前沿共涉及高被引论文有32篇，研究内容主要分布在摩擦纳米发电机和压电纳米发电机两个研究方向。如表5所示，该领域的高被引论文基本都来自美国，其中25篇来自美国佐治亚理工学院教授、中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长王中林院士。　　发电机原理主要有电磁、压电、热电和静电四种类型。纳米发电机主要采用压电和静电(即摩擦)两条技术路线。在纳米发电机发展过程中，王中林院士做出了重要开创性贡献。2006年，王中林课题组首次报道了压电纳米发电机，利用压电极化电荷和所产生的随时间变化的电场来驱动电子在电路中的流动。2012年，王中林课题组首次报道了摩擦纳米发电机，利用两种不同材料接触所产生的表面静电荷所导致的随时间变化的电场来驱动电子的流动。迄今为止，摩擦纳米发电机已发展至四种工作模式(垂直接触-分离、水平滑动、单电极、独立层)，输出功率密度从每平方米3.67毫瓦飙升至300多瓦，可将日常环境中的各种机械能转化为电能，作为微纳电源为微小型设备供电，作为自驱动传感器用于健康监测、生物传感、人机交互等。最近，王中林课题组致力于将摩擦纳米发电机用于收集海洋能，并首次用于设备仪器(质谱仪)中。除了应用研究，王中林院士还论证了纳米发电机的理论源头来自于麦克斯韦的位移电流的第二项，并由此推导出压电纳米发电机和摩擦纳米发电机的基本输运方程。　　压电纳米发电机虽然发明较早，但过低的输出电流限制了其发展和应用。核心材料从最初的ZnO纳米线，正在朝BaTiO3、PZT等钙钛矿型材料、PVDF聚合物材料、MoS2等二维材料等方向发展，结构既有一维纳米线、纳米纤维，也有二维平面薄膜。　　4纳米药物　　纳米药物领域的研究前沿共涉及高被引论文488篇，研究内容主要围绕纳米药物载体与药物递送、肿瘤治疗纳米药物、抗菌治疗纳米药物等。如表6所示，在高被引论文数量方面，美国最多，中国排名第二，美国和中国的表现明显优于其他国家。　　近年来，纳米材料和纳米技术越来越多地进入到临床应用阶段。经临床实践证实，根据纳米材料对肿瘤细胞和肿瘤组织靶向性的特性设计出的纳米药物能明显改善肿瘤治疗。其中，肿瘤光热治疗技术作为一种新型的治疗策略，已经在肿瘤治疗方面引起了高度关注。早期的光热治疗主要通过高热量来直接破坏、消除肿瘤细胞。近年来很多研究者发现这些纳米材料产生的热除具有直接杀伤肿瘤细胞的作用外，还可通过抑制肿瘤转移、克服化疗耐药从而发挥抗肿瘤作用。目前研究较多的光热材料以金纳米材料为主，研究内容主要围绕金纳米棒、金纳米笼等金纳米材料的肿瘤光热治疗，及光声成像-光控释放-光热治疗化疗等纳米金多手段多功能的诊疗一体化研究。2008年，美国佐治亚理工学院El-SayedMA团队利用金纳米棒对小鼠鳞状上皮细胞癌进行等离激元光热治疗，论文被引521次。2012年，国家纳米科学中心陈春英和吴晓春团队把介孔二氧化硅包被的金纳米棒用于肿瘤的成像、化疗和热疗，论文被引395次。其他知名机构包括美国德克萨斯大学安德森癌症中心、美国华盛顿大学以及我国东华大学、苏州大学、哈尔滨工程大学和南京大学等。　　纳米药物载体与药物递送方向近年发展迅速。主要用于药物载体的纳米材料包括纳米脂质体、聚合物胶束、纳米囊和纳米球、纳米磁性颗粒、介孔二氧化硅纳米粒等。氧化石墨烯具有良好的生物相容性、易于表面功能化，其巨大的比表面使它具有超高载药率。2008年美国斯坦福大学戴宏杰教授团队率先报道了利用氧化石墨烯作为难溶性含芳香结构抗癌药物的载体，其具有良好的水溶性，可用于难溶性药物的增溶，并可有效杀伤肿瘤细胞。两篇相关论文分别被引用达1789和1533次。其中介孔二氧化硅因多孔性、比表面积大、便于修饰性、毒性低等特点，得到广泛应用，具有极大的发展前景。相关核心论文主要围绕介孔二氧化硅的合成、特性及癌症治疗等生物医药应用。主要研究团队包括美国加州大学洛杉矶分校ZinkJeffreyI.和NelAndreE.团队、美国西北大学StoddartJ.Fraser团队、中科院理化所唐芳琼团队、芬兰埃博学术大学SahlgrenCecilia团队、美国新泽西州立大学MinkoTamara团队、美国爱荷华州立大学Vivero-EscotoJuanL.团队、福州大学杨黄浩团队、新加坡南洋理工大学ZhangQuan和ZhaoYanli团队等。其中NelAndreE.团队关于siRNA修饰的负载抗癌药物的介孔二氧化硅纳米输运体系以克服肿瘤多重耐药性的研究被引用455次。　　脂质体近年来也是给药系统研究领域中的研究热点，已经在许多方面显示出其潜在的应用价值，知名研究机构包括美国哈佛大学、美国德州大学奥斯丁分校、澳大利亚哥廷理工大学以及我国南京大学等。　　5纳米检测　　纳米生物和医学检测领域的研究前沿共涉及高被引论文325篇，研究内容主要围绕量子点、贵金属纳米簇、上转换材料等纳米探针技术以及纳米生物传感器。如表7所示，在高被引论文数量方面，美国最多，中国排名第二，美国和中国的表现明显优于其他国家。　　纳米生物和医学检测技术的热点主要集中在用于分子影像诊断的纳米探针技术。纳米探针具有影像信号强度大、靶向效果好、代谢动力学可控等显著的优点。近年来，基于贵金属纳米材料(金、银等纳米颗粒)、量子点、上转换荧光纳米颗粒的荧光纳米探针迅速发展，成为纳米生物医学检测领域的前沿热点。　　在贵金属纳米簇纳米探针研究方向上，高被引论文主要研究以核苷酸作为保护模板合成荧光银纳米簇探针，以增加其稳定性，并将其用于核苷酸、汞离子及蛋白等的生物检测。美国佐治亚理工学院DicksonRobertM.团队、美国阿拉莫斯国家实验室MartinezJenniferS.团队和中国科学院长春应用化学所汪尔康院士团队在该研究方向较为突出。　　在量子点纳米探针研究方向上，美国海军实验室生物分子科学工程中心MattoussiHedi、MedintzIgorL.团队的高被引论文主要研究量子点共振能量转移，斯坦福大学戴宏杰团队和中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王强斌团队的高被引论文主要研究Ag2S量子点应用于近红外影像，福州大学池毓务团队的高被引论文主要研究功能化碳量子点，南开大学严秀平团队的高被引论文主要研究ZnS量子点。　　在纳米生物传感器研究方向上，斯坦福大学鲍哲南团队、加州大学伯克利分校JaveyAli团队、首尔大学PangChanghyun团队、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张珽团队等主要研究用于电子皮肤压力传感的生物传感器，美国西北太平洋国家实验室林跃河团队、康涅狄格大学RuslingJamesF团队、中国西南大学袁若团队、清华大学李景虹团队、南京大学朱俊杰团队等主要研究免疫生物传感器。　　6仿生纳米孔　　仿生纳米孔道领域的研究前沿共涉及高被引论文45篇，研究内容主要集中在利用纳米孔进行生物大分子分析识别的基础研究和应用研究。如表8所示，美国在该领域具有非常显著的研究优势，高被引论文有23篇，超过了总数的一半 英国和德国分别有8篇和4篇高被引论文，分列2、3位 中国只有1篇高被引论文。　　上世纪90年代，科学家提出了将单链DNA拉过蛋白孔，检测碱基穿过时电导的微小改变，进而实现纳米孔DNA测序的设想。进入21世纪后，越来越多的科研人员致力于该领域研究，让纳米孔测序成为现实，研究成果也逐步向商业实用方向迈进。开发的纳米孔类型主要包括生物纳米孔和固态纳米孔等，测序主要包括核酸测序(主要是DNA测序)和蛋白质分析等。　　生物纳米孔利用天然生物学通道，如α-溶血素结构和耻垢分支杆菌孔蛋白A(MspA)等。牛津纳米孔技术(OxfordNanpore)公司BayleyHagan团队开发了可商业化的α-溶血素生物纳米孔。2009年，该公司发表论文《单分子纳米孔DNA连续碱基测序》，实现了碱基连续测定，准确度平均为99.8%。该文被引用677次，是本领域被引频次最高的论文。此后，牛津纳米孔技术公司推出了商业化的纳米孔测序仪——MinION和GridION。基于纳米孔的单分子DNA读取技术不再需要光学检测和同步的试剂洗脱过程，也被称为第四代测序技术，相比更早的测序技术有着更快的数据读取速度和更大的应用潜能。　　2010年，美国华盛顿大学的JensGundlach首次证明，耻垢分支杆菌孔蛋白A可用于DNA测序，并与阿拉巴马大学微生物学家MichaelNiederweis合作证明MspA孔隙结合“棘轮系统”便可读取短DNA序列。2012年，该团队又一次利用MspA和噬菌体Phi29聚合酶相结合，实现单核苷酸的分辨率和DNA易位控制，该成果推动了长期以来生物纳米孔遇到的两个主要障碍的解决。同年，美国加州大学圣克鲁兹分校MarkAkeson团队也利用MspA和Phi29聚合酶相结合，使DNA正向和反向棘轮以每秒2.5-40个核苷酸的速度通过纳米孔实现实时单核苷酸分辨率的检测。　　生物纳米孔在稳定性、持久性等方面存在不足，难以满足持续的大规模测序的需求。随着微加工技术的不断进步，固态纳米孔应运而生。人工制备的固态纳米孔具有孔径稳定、物化性能良好、具有低成本、高读长、易集成等的优点，被认为是下一代纳米孔技术。固态纳米孔的材料主要是石墨烯、氮化硅、硅、金属氧化物等。　　石墨烯在检测DNA上具有出色的潜力。哈佛大学JeneGolovchenko团队和美国麻省理工学院的研究人员2010年在nature上发表论文证实石墨烯可以制成人工膜材料进行DNA测序，指引了石墨烯纳米孔DNA检测的方向。哈佛大学JeneGolovchenko团队制备了与DNA分子的直径紧密匹配的石墨烯纳米孔，发现其对DNA具有非常好的灵敏度和分辨率。荷兰代尔夫特技术大学科维理纳米科学研究所的Dekker,C团队将石墨烯薄片放置在氮化硅膜的微孔上并使用电子束在石墨烯中钻出纳米尺寸的孔来获得纳米孔。在其他仿生纳米孔材料方面，德国慕尼黑工业大学、美国哥伦比亚大学的研究人员利用氮化硅修饰纳米孔，阿根廷拉普拉塔国立大学的研究人员利用聚(4-乙烯基吡啶)大分子构建块修饰固态纳米孔，瑞士洛桑联邦理工学院的研究人员将亚纳米厚度的单层或几层厚的剥离的二硫化钼(MoS2)固定在氮化硅纳米孔上，均可以改善DNA的分析。　　同时，纳米孔的检测物范围也不断扩大，从DNA发展到RNA、蛋白质、金纳米颗粒和有毒分子等的分析。如牛津大学BayleyHagan团队、美国加州大学圣克鲁兹分校MarkAkeson团队和荷兰代尔夫特技术大学科维理纳米科学研究所的Dekker,C团队等利用生物纳米孔开展蛋白检测，研究的重点是蛋白质解折叠和易位问题。此外，美国宾夕法尼亚大学Drndic,M和Wanunu,M团队利用薄的纳米孔快速检测小RNA分子。英国东英吉利大学利用牛津纳米孔技术公司开发的MinION纳米孔平台测序鉴定细菌抗生素抗性岛的位置和结构。　　7纳米安全性　　纳米安全性领域的研究前沿共涉及高被引论文157篇，研究内容主要围绕纳米物质和生物体及环境的相互作用，着重研究纳米物质的物理化学特性等与生物学毒性效应之间的关系。如表9所示，美国在该领域的高被引论文数量最多，有59篇，明显高于其他国家 中国在该领域的高被引论文数量排在第2位，有25篇。　　碳纳米管、介孔二氧化硅、石墨烯等纳米材料在医学检测、纳米药物递送、纳米治疗等方面开辟了新的应用途径。同时，关于其生物安全性、毒性的研究也逐渐引起关注。该领域研究前沿的高被引论文的主要分为两个研究方向：纳米材料对人体健康的风险研究和纳米材料的环境风险研究。健康风险研究主要围绕肺毒性、皮肤毒性、细胞毒性、生物相容性等，关注的主要纳米物质包括碳纳米管、纳米锌、纳米银、石墨烯、介孔纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米金等。环境风险研究主要围绕环境释放、环境归趋、生态毒理学、生物降解、植物吸收等。　　纳米银的毒性作用研究包括纳米银颗粒的细胞毒性、遗传毒性、发育毒性、炎症反应及毒性作用机制，纳米银在生物体内的分布动力学，纳米银对癌细胞系增殖和凋亡的影响等。新加坡国立大学ValiyaveettilS教授团队2009年发表的论文《银纳米粒子对人体细胞的细胞毒性和遗传毒性》被引用1153次。此外，韩国环境及商品检测研究所、美国空军研究实验室、荷兰国家公共卫生和环境研究院等研究机构也有高被引论文贡献。　　碳纳米管的安全性研究包括单壁/多壁碳纳米管的生物相容性、体内分布循环、细胞内吞、慢性毒性、间皮损伤和致癌性、毒性的影响因素(如长度、尺寸依赖性)等。2008年，苏格兰爱丁堡大学DonaldsonK团队研究发现石棉状长碳纳米管可能导致小鼠产生一种以往由石棉引起的恶性间皮瘤，该论文被引用1329次。此外，美国斯坦福大学、麻省理工大学和美国国家职业安全卫生研究所、德国巴斯夫公司和拜耳公司、我国北京大学等也有高被引论文贡献。　　介孔二氧化硅材料的生物安全性研究包括介孔二氧化硅纳米材料的生物相容性、生物分布、细胞毒性和溶血活性的影响因素(如尺寸、形状、表面效应)等，中科院理化所唐芳琼团队表现较为突出。　　纳米金颗粒的体内分布研究主要集中在金纳米颗粒在生物体内的分布、累积及粒径和表面电荷等影响因素研究，主要研究机构包括德国环境健康研究中心等。　　纳米材料释放进入环境的估算与环境影响评价研究包括纳米材料在环境多介质中的分布、在环境中的排放、归趋建模等，主要研究机构包括瑞士联邦材料科学与技术实验室等。　　氧化石墨烯的毒性作用及安全性评价研究集中在氧化石墨烯的毒性作用与生物安全性研究方面，来自中国和美国的研究机构比较活跃。　　8纳米催化　　纳米催化领域的研究前沿共涉及高被引论文303篇，研究内容围绕纳米催化剂的制备和应用展开。如表10所示，我国在该领域的高被引论文数量排名第一，所占份额超过1/3，反映出我国近年来在纳米催化领域具有较强的研究优势。美国的高被引论文数量排名第二，所占比例接近1/4。其余国家高被引论文数量相对较少。　　纳米催化剂通常由活性组分和载体两部分组成。常见的活性组分包括金属(及其化合物)、半导体、碳基材料(石墨烯、碳纳米管、石墨相C3N4等)等。尺寸、形貌、结构、组成等是影响活性组分催化活性的重要因素。出于成本考虑，活性组分的总体研究趋势是在保证活性的前提下，尽量减少贵金属的使用，用储量丰富、价格低廉的普通金属或者非金属材料替代贵金属。常用的载体包括氧化物(SiO2、TiO2、Fe3O4等)、碳基材料(石墨烯、碳纳米管、石墨相C3N4等)、多孔材料(沸石、介孔材料、金属有机框架化合物等)等。载体不仅为活性组分高度分散提供了表面，而且还可以参与催化过程，例如促进光生电荷分离等。对于多孔载体，孔道的限域可以起到择形催化作用。由于易于分离回收，磁性可回收载体近年发展迅速。　　纳米催化的特点介于均相催化和非均相催化之间。中科院大连化物所张涛院士团队首次发现单原子催化剂具有与均相催化剂相当的活性，从实验上证明单原子可能成为沟通均相催化与多相催化的桥梁。　　纳米催化的反应类型大致分为传统催化、电催化和光催化三类。在传统催化中，C1化学占据重要位置，包括费托合成、甲烷转化、CO氧化、CO2还原、甲醇氧化等。近年来，我国C1化学取得一系列重大突破。中科院大连化物所包信和院士团队构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂，成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。包信和院士团队还利用自主研发的新型复合催化剂，创造性地将煤气化产生的合成气高选择性地直接转化为低碳烯烃，乙烯、丙烯和丁烯的选择性大于80%，突破了费托合成低碳烯烃选择性最高58%的极限。中国科学院上海高等研究院和上海科技大学联合科研团队自主研发了暴露面为{101}和{020}晶面的Co2C纳米平行六面体结构催化剂，实现了温和条件下(250oC、1~5个大气压)合成气高选择性直接制备烯烃，低碳烯烃选择性可达60%，总烯烃选择性高达80%以上，烯/烷比可高达30以上。　　在电催化中，燃料电池和金属-空气电池的阴极氧还原反应是研究重点之一。铂是重要的氧还原反应电催化剂。受铂成本高等缺点影响，催化剂一方面朝着减少铂的用量方向发展，采用二元或三元合金的形式，例如Pt-Fe、Pt-Co、Pt-Fe-Cu等。另一方面朝着非铂催化剂方向发展，例如钯及其合金，以及氮掺杂的碳材料(石墨烯、碳纳米管)等。电解水是另一类重要的电催化反应，新型析氢催化剂包括硫化钼化合物(MoS2、MoS3等)、氮掺杂的碳纳米管封装的金属催化剂等，新型析氧催化剂包括氮掺杂的石墨烯等。美国斯坦福大学戴宏杰团队制备的Co3O4/氮掺杂石墨烯电催化剂同时具有很高的氧还原和析氧活性，文章被引次数超过1900次。二氧化碳的转化也是研究热点，中国科学技术大学谢毅院士团队采用新型钴基电催化剂，将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料，得到国际同行高度评价。　　在光催化中，水和空气中污染物的降解是研究重点之一，常用的催化剂包括TiO2等半导体、BiOX(X=Cl,Br,I)、Ag/AgX(X=Cl,Br,I)、石墨相C3N4等。二氧化碳还原制甲烷、甲醇等碳氢燃料正处于研究热点，在减少温室气体的同时还可提供替代能源，常用催化剂包括TiO2等半导体、Ag/AgX(X=Cl,Br,I)、金属有机框架化合物、石墨烯、石墨相C3N4等。光解水一直是光催化研究的重要课题，国家纳米科学中心宫建茹研究员和武汉理工大学余家国教授合作制备的石墨烯负载CdS光解水制氢催化剂很受高度关注，文章被引次数超过1000次。　　9测量表征　　纳米测量表征技术主要是指纳米尺度和精度的测量技术。近十几年来，随着测量技术的飞速发展，至今已经出现了多种可以实现纳米测量的技术和仪器。近期纳米级测量技术主要有两个发展方向，即光干涉测量技术和扫描显微测量技术。　　纳米测量表征领域的研究前沿共涉及高被引论文153篇，研究内容包括光谱测量研究、电子显微测量研究以及利用多种表征手段研究纳米材料的表面/界面等。如表11所示，美国在该领域的高被引论文数量最多，德国和英国分列第2、3位，中国在高被引论述数量方面与美国相比有明显差距。　　(1)光谱测量研究　　a.超分辨成像　　近年来随着超分辨荧光显微术的兴起，研究人员研制了多种突破衍射极限的超分辨光学显微镜，分辨率可达约20nm左右，某些情况下甚至可小于2nm。这些超分辨显微镜主要分为两类：一类以StefanW.Hell发明的受激辐射耗尽(STED)显微镜为代表，通过调制光照明方式来实现超分辨 另一类是基于单分子定位的超分辨显微镜，通过对具有光开关功能的荧光基团进行单分子成像和定位而实现，光活化定位显微术(PALM)技术、随机光学重构显微术(STORM)技术、荧光活化定位显微术(fPALM)技术均是这一技术方向的研究热点。2014年诺贝尔化学奖授予发展超分辨率荧光显微成像技术的3位科学家，分别是美国霍华德· 休斯医学研究所教授EricBetzig(PALM技术)、德国马克斯普朗克生物物理化学研究所教授StefanW.Hell(STED技术)和美国斯坦福大学教授WilliamE.Moerner。　　b.纳米尺度磁共振研究　　当前通用的磁共振谱仪受制于探测方式，其成像分辨率仅为毫米级。纳米尺度弱磁探测技术将磁共振技术的研究对象推进到单分子，成像分辨率提升至纳米级。　　2008年，德国斯图加特大学Wrachtrup团队和美国哈佛大学Lukin团队首次报道了利用金刚石中的氮-空位色心(NV)进行纳米尺度弱磁探测的工作，开创了纳米测磁研究方向。此外，哈佛大学Yacoby研究团队、Walsworth研究团队，中国科技大学杜江峰研究团队均是该方向中最为活跃的研究团队。2008年以来，杜江峰研究团队陆续取得了微波场的百纳米级分辨率矢量重构、绘制世界首张单个生物分子的磁共振谱等重大研究突破。　　c.表面等离激元共振(SPR)　　光(或电磁波)与金属纳米粒子相互作用能够在纳米尺度范围聚焦很强的电磁能量，突破传统光学中的衍射极限，即表面等离激元共振(SPR)现象。该方向的研究主要集中在氧化钨、硫化铜、硒化铜、金纳米颗粒、多种胶体纳米颗粒的表面等离激元共振和局域表面等离激元共振性质研究以及基于表面等离激元光镊系统对金属纳米颗粒和生物分子的稳定捕获和动态操控能力研究等。　　d.表面增强拉曼光谱(SERS)　　当分子接近或吸附在贵金属纳米材料表面时，其拉曼信号能被放大多个数量级，因此近年来表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种快速、灵敏的检测技术已获得广泛认可。该方向的研究主要聚焦在基于纳米材料(主要是金纳米粒子)的拉曼基底的研发以及SERS在生物检测领域的应用。美国杜克大学和西班牙维戈大学在该方向研究较为活跃。　　(2)电子显微测量研究　　原位透射电子显微镜(insituTEM)技术实现了对物质在外部激励下的微结构响应行为的动态、原位实时观测。该方向的研究聚焦在利用原位透射电子显微镜技术对纳米电极材料的锂化和退锂化过程进行原位表征。美国能源部桑迪亚国家实验室黄建宇(已经全职加入燕山大学)研究团队在该研究方向非常活跃。黄建宇等人首次实现了在透射电子显微镜下搭建锂离子电池体系，研究纳米线在锂化过程中的形貌变化和作为锂离子电池电极的锂化机理。此外，桑迪亚国家实验室LiuXiaoHua团队、佐治亚理工朱廷研究团队等也是该领域中的重要研究队伍。三总结　　本报告通过纳米领域各国发展规划调研和文献计量分析，结合领域情报人员的研究，得出以下发现。　　1.通过对比分析美国、英国、法国、德国、俄罗斯、欧盟、日本、韩国、印度、澳大利亚以及我国的纳米技术研发计划，发现各国规划具有以下共同之处：(1)对纳米技术的信心普遍增强，投资力度普遍加大，核心科研人员数量和相关企业数均大幅增加 (2)将纳米技术列入促进国家经济发展和解决关键问题的关键技术领域，在能源和生物医药等领域尤其受到重视 (3)研发重心由最初单一的纳米材料制备和功能调控转向纳米材料的应用和商业化，纳米技术的研究走向了新的阶段 (4)通过公共研发平台、产业园区等方式，促进产学研合作及与其他领域的融合，缩短从“提案”到“产业化”的时间 (5)开展EHS(环境、健康、安全)和ELSI(伦理、限制、社会课题)研究以及国际标准和规范(ISO、IEC)的制定，促进纳米技术相关产业被社会接受 (6)重视纳米技术的基础教育和高等教育。　　2.基于科睿唯安公司EssentialScienceIndicators(ESI)数据库中的11814个研究前沿，通过文献检索、专家遴选等方法筛选出和纳米研究相关的研究前沿1391个，涉及高被引论文6639篇(2008-2015年)。在高被引论文数量方面，美国和中国分居前两位，遥遥领先于其他国家。综合考虑论文的被引用情况和发表时间，从1391个纳米研究前沿中遴选出41个热点前沿和37个新兴前沿。　　3.选择了“锂电池”“太阳能电池”“纳米发电机”“纳米药物”“纳米检测”“纳米仿生孔”“纳米安全性”“纳米催化”和“测量标准”9个前沿研究领域进行分析解读(每个研究领域包括若干研究前沿)。在高被引论文数量方面，美国在“太阳能电池”“纳米发电机”“纳米药物”“纳米检测”“纳米仿生孔”“纳米安全性”和“测量标准”7个研究领域中排名第一，在“锂电池”和“纳米催化”中排名第二。我国在“锂电池”和“纳米催化”2个研究领域中排名第一，在“太阳能电池”“纳米发电机”“纳米药物”“纳米检测”“纳米安全性”5个研究领域中排名第二，在“测量标准”中排名第四，在“纳米仿生孔”中未进入前五。　　4.我国在纳米科技领域已形成一批达到世界领跑水平的优势研究方向和优秀团队。例如，(1)太阳能电池：中科院化学所侯建辉研究员团队2016年在小面积非富勒烯型聚合物太阳能电池器件中取得了创纪录的11.2%的能量转换效率，使非富勒烯型聚合物太阳能电池效率达到了富勒烯受体的最好水平 南开大学陈永胜教授团队2016年创造了文献报道的有机/高分子太阳能电池光电转化效率的最高纪录12.7% 华东理工大学钟新华教授团队2016年创造了量子点太阳能电池11.6%的效率纪录 此外北京大学占肖卫教授团队、中科院化学所李永舫院士团队等也非常突出 (2)C1化学：中科院大连化物所包信和院士团队成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化，一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品 包信和院士团队还将煤气化产生的合成气高选择性地直接转化为低碳烯烃 中科院上海高等研究院和上海科技大学联合科研团队实现了温和条件下合成气高选择性直接制备烯烃。

操作简单换样快捷，换样仅需3 min成本低廉 无需冷却水无需专业实验室维护成本低新一代超小型台式透射电子显微镜LVEM 5 随着科研技术的进步，人们对科研设备的要求也越来越高。在保证高精度、高灵敏度等条件的前提下，便捷操作的台式小型化设备越来越受科研人员的青睐。尤其是科研工作者在前期科研探索过程中，面对繁重的样品筛选工作，迫切需要操作便捷、换样快速的表征仪器，特别是透射电镜领域，满足这样需求的仪器少之又少。为此，美国Delong Instrument公司推出新一代LVEM5超小型多功能台式透射电镜，以实现这一功能。操作简单，换样快捷，成本低廉 LVEM5直观的用户界面、简便的控制台设计，用户仅需少的培训，即可轻松操作，让用户在使用时感觉更加舒适。不同于传统透射电镜每次更换样品后需要长时间抽真空，LVEM5更换样品仅需3分钟，可节省大量时间。LVEM5次购置费用远低于传统透射电镜。LVEM5特的设计优势，在使用中无需冷却水等外设，无需安装在特殊实验室，维持成本低。 台式设计：体积小巧，灵活性高 传统透射电子显微镜体积庞大，对放置环境有严格的要求，并且需要水冷机等外置设备。通常会占据整间实验室。LVEM5从根本上区别于传统电镜，尺寸较传统电镜缩小了90%，对放置环境无严格要求，无需任何外置冷却设备，可以安装在用户所需的任意实验室或办公室桌面。TEM-ED-SEM-STEM四种成像模式 LVEM5是新一代电子显微镜，不仅具有传统透射电镜功能，同时集成了扫描电镜功能，在一台电镜上即可实现TEM-ED-SEM-STEM四种成像模式。通过控制软件，LVEM5可以在四种模式间快速切换。研究人员可以获取同一样品、同一区域的不同模式图像，更加方便多方位深入的研究样品。电子光学-光学两图像放大 LVEM5电子光学系统采用倒置设计，场发射电子枪位于显微镜底端。电子枪发射出的高亮度电子束，经过加速、聚焦以及样品作用后，照射在高分辨率 YAG荧光屏上。荧光屏上的图像，包含了纳米的样品信息。YAG荧光屏将电子光学信号，转化成光学信号。采用光学显微镜对图像进一步进行放大。TEM模式下，放大倍数～20万倍（TEM Boost升版 ～50万倍）。而整个电镜体积，仅与光学显微镜相仿。5 kV低加速电压，有效提高轻元素样品成像质量生物样品无需染色 LVEM5采用5 kV低电压设计。相比高电压，低压电子束同样品的作用更强，对密度和原子序数有很高的灵敏度，对于0.005 g/cm3的密度差别仍能得到很好的图像对比度。例如，对20 nm碳膜样品，5 kV电压下比100 kV电压下对比度提高10倍以上。而LVEM5的空间分辨率在低电压下仍能达到1.5 nm。 生物样品的主要元素为C、H、O等轻元素，使用传统透射电镜观测时，需要使用重金属元素对样品进行染色，以增强对比度。 LVEM5观测生物样品时无需喷金，避免了染色造成的样品污染和扭曲，展现样品的本征形貌。超小型多功能台式透射电镜LVEM5与传统透射电镜的对比：传统透射电镜LVEM放大倍数高，分辨率0.2 nm左右分辨率：1.5nm（LVEM5）1nm (LVEM25)进样速度慢，约15-30分钟进样速度快，约3分钟操作复杂：操作人员需经过长期的严格培训为保证设备正常运行，好是专门做电镜的研究生操作，人工成本高操作简单：半天培训即可立操作无需专人操作放置于一层或地下室，需要特殊处理的实验室，需防震处理，环境要求高可放置于任何位置，厂房、办公室、实验室需要动力电（不能断电）、需要水冷机、液氮等维护成本高无需特殊电源，无需水冷、液氮维护成本低超小型多功能台式透射电镜LVEM5新应用案例TEM模式SEM模式STEM和ED模式用户评价LVEM5 User Profile: Dr. Betty Galarreta “While we were looking for an electron microscope, we knew we wanted to get one that did not require complicated and expensive maintenance. We also wanted equipment that was able to resolve details within the 1-2 nm range and that we could use to analyze not only metallic nanoparticles but also some biopolymers. The LVEM5 not only met our requirements but also made it possible to have sort of a 3 in 1 electron microscope, being able to characterize the same area in TEM, SEM and STEM mode.” "当我们在调研射电子显微镜时，我们想要一台不需要复杂和昂贵维护的设备。同时，我们还希望这台透射电子显微镜能够观察到1-2纳米尺度内的细节，而且这台电镜不仅可以用来分析金属纳米颗粒，还可以分析一些生物聚合物材料。LVEM5不仅满足了我们的要求，而且这台透射电子显微镜同时拥有三种功能，能够在TEM、SEM和STEM模式下对同一区域进行表征。" LVEM5 User Profile: Dr. Francesca Baldelli Bombelli “We are very satisfied with the instrument as it allows us to screen a high number of samples in a short time with a limited cost. It’s easy to use, without the need of a specific technician to run it, and with a low cost of maintenance. It allows the screening of a high number of samples in a quite short time. It is also quite good in the imaging of organic nanomaterials thanks to its low voltage which does not degrade them.” "我们非常满意这台透射电子显微镜，因为它允许我们在短时间内以有限的成本筛选大量的样品。这台设备很容易使用，不需要专门的技术人员来运行它，而且维护成本低。它可以在相当短的时间内筛选大量的样品。同时，归功于低电压操作模式，LVEM5非常擅长于有机纳米材料的成像，不会使它们发生降解。" LVEM5 User Profile: Dr. Fabrice Piazza “The most exciting moment was to find diffraction patterns of single bilayer graphene domain with AB stacking with LVEM5. The single bilayer graphene domain with AB stacking discriminates from AA counterpart by the three-fold symmetry of the spot intensity distribution on the inner ring of the diffraction patterns. This cannot be observed at 60–100 keV. Those observations confirmed the calculations of one of our collaborator at CEMES, Dr. Pascal Puech. Definitively, one of the greatest moments in my 22-year-long career.We have found that the advantages of using a LVEM go beyond cost issues. Indeed, by using LVEM to analyze 2D materials, in many cases, one can quickly obtain the number of layers and stacking sequence. Also, as we demonstrated the methodology is useful for materials other than graphene, such as transition metal dichalcogenides (TMD) which are nowadays very popular worldwide. Analyzing these materials in these ways is not possible using a conventional TEM operating at 60–100 keV.” "激动人心的时刻是用LVEM5衍射模式证明了单双层石墨烯域是以AB方式堆积的。具有AB堆积的单双层石墨烯域在衍射图像上与AA堆积的单双层石墨烯域的区别为，内环上的光斑强度分布的三倍对称性不同。这在60-100 KeV电压下是无法观察到的。这些观察结果证实了我们一位合作者的计算结果，来自CEMES的Pascal Puech博士。这肯定是我22年职业生涯中伟大的时刻之一。我们已经发现，使用LVEM5已经远超出了其成本优势。事实上，通过使用LVEM5来分析二维材料，在许多情况下，人们可以快速获得层数和堆叠顺序。另外，正如我们所展示的，该方法对石墨烯以外的材料也是有用的，例如当今非常流行的过渡金属二氯化物（TMD）材料。对于使用60-100 keV电压操作的传统透射电子显微镜,这些材料是不能用这种方法分析的。"用户单位

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度； 课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动，使其更能像人手一样具备相关功能，在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量（0.2 wt％）的功能化氮化硼纳米管，并进行微结构拓扑优化，可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网：https://www.bmftec.cn/links/10

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度； 课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动，使其更能像人手一样具备相关功能，在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量（0.2 wt％）的功能化氮化硼纳米管，并进行微结构拓扑优化，可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776官网：https://www.bmftec.cn/links/10

1880年，法国物理学家居里兄弟发现，把重物发在石英晶体上，晶体某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。利用压电材料的这些特性可以实现机械振动（声波）和交流电的相互转换。打火机的点火装置，就是利用此原理进行打火。后来压电材料广泛应用于各种传感器（如图1）中，例如换能器、传感器、驱动器、声纳、手机和机器人等方面。图1 压电陶瓷传感器压电效应的产生是晶胞中正负离子在外界条件作用下出现相对位移，使得正负电荷的中心不再重合，导致晶体发生宏观极化。压电电荷的流动方向取决并且遵循其陶瓷和晶体材料的晶格排列，因此压电陶瓷和压电聚合物复合材料的压电常数与其结构组成有着密切的相关性。美国弗吉尼亚理工大学的郑小雨（Rayne Zheng）教授及其实验室的博士团队使用3D打印的方式实现了新型压电材料的制造，并且采用这种方法制备了具有高压电特性的材料，实现电压在任意方向可被放大、缩小和反向的特征。图2 高灵敏度压电材料的合成以及3D打印制造图3 压电材料3D打印制造（弗吉尼亚理工大学） 这种压电材料的制造方法为：首先采用功能化剂（三甲氧基甲基丙烯酸丙脂）共价接到PZT（锆钛酸铅压电陶瓷）颗粒上合成表面功能化的压电纳米粒子，表面通过硅氧烷键在表面留下自由的甲基丙烯酸酯（如图2-a）；通过提高表面功能化水平，提高复合颗粒材料的压电相应水平，使之达到最大（如图2-b） 最后通过面投影3D打印方式实现纳米颗粒的粘接成型（如图2-c和图3）,最终得到需求的压电材料结构，其显微镜结构（如图2-d）。基于此项技术，压电新型材料在很多领域得到应用P1多功能柔性可穿戴智能材料通过电压激活后能够设计和制造出一系列新型智能材料。该三维材料具有任意形状，任意内部结构复杂度，并且每一个节点、单元和材料本身任意部位均具有压电感应功能，无需任何附加传感器即可实现电压输出。根据该材料的特性，开发出了柔性压电材料（如图4），为将来可穿戴柔性器件开发做好基础准备。图4 打印的柔性材料薄片（弗吉尼亚理工大学）P2自感应吸能材料及护甲由于这种智能材料各个部位均具有压电感应，其打印支撑的三维结构将无需任何附加传感器，并探测出任意位置的压力或者震动。现有传感技术和结构损伤检测当中，需要在各个位置上布满大量的压电传感器，并且对于复杂结构，需要通过复杂算法优化计算，最终来确定传感器阵列的布置。然而，这种自感应三维材料，则可以通过任意位置的压电结构材料，首次解决了这项难题，并且通过智能桥梁结构得到验证（图5）。图5 智能桥梁检测实验P3矢量传感领域通过人工晶格设计制成的压电超材料，可以很灵巧的实现矢量探测传感功能，通过利用改型材料不同结构有不同压力静电相应的特性，设计如图(6-b)所示的结构，并对不同方向进行压力测试，可以实现三个方向的不同压电系数的压电材料制备。图6 力方向感知测试国内西安交通大学陈小明教授也在应用3D打印技术研究压电材料，其将压电聚合物或陶瓷与光敏树脂混合制备成复合材料，然后将复合材料利用深圳摩方（BMF）的3D打印设备S140进行打印成型，从而制成相应的压电器件。除此之外，利用3D打印技术可以制备具有多种微结构的器件（图7），相比于传统的微纳加工工艺具有成型快，成本低，可定制化等优点。打印的微结构复合压电器件相比于平模，极大的提高了压电输出，器件性能成倍增加。图7 3D打印的多种微结构压电器件图BMF的S140（图8）设备打印光学精度达到10um，打印层厚10~40um，打印幅面最大能够达到94mm(L)*52mm(W)*45mm(H)，而且其支持多种树脂材料打印，例如韧性树脂、耐高温树脂、生物医用树脂、柔性树脂等等，能够最大限度的满足不同客户的科研需求。图8 S140设备简图通过3D打印来实现各向异性和定向效应的高响应性压电材料，有效促进了3D传感器材料方向的发展。通过这种材料，用户可以为目标应用进行设计、放大和抑制等操作模式。这种新型结构与功能的压电材料突破了传统传感器整列部署的模式，通过3D打印制造方式为未来智能材料设计提供了一种思路。官网：https://www.bmftec.cn/links/10

随着柔性电子领域的快速发展和物联网技术的普及，能够用来监测人类生理指标（如心跳、脉搏、运动周期、血压等）和机械运行状态（如主轴跳动、机器人运动状态感知等）信号的可穿戴电子器件逐渐应用到社会生活中。可穿戴电子器件的共形设计和制造使其在电子皮肤、柔性传感和人工智能中具有潜在的应用前景。当前，大多数电子器件是利用光刻、压印技术和电子束在硅表面进行制备。然而由于缺乏弯曲表面的加工工艺，要制备与复杂曲线表面（例如人体关节）共形的电子器件尤为困难。面投影微立体光刻3D打印技术（PμSL）可快速制造并成型任意形状和可设计的结构，为三维共形柔性电子器件的制造提供了灵活性和简便性。然而，考虑到柔性材料的成型工艺与功能特性，传统的制造工艺限制了功能材料的设计范围，降低了微结构的设计与成型尺度，制约了功能器件的成型和性能提升的范围。图1 论文工作的摘要图近日，西安交通大学机械工程学院陈小明、李宝童、邵金友教授等研究人员，从功能压电纳米复合材料的改性与压电器件的微结构拓扑优化等两方面出发，利用面投影微立体光刻3D打印技术（nanoArch S140，10μm精度，深圳摩方），通过设计并调节压电氮化硼纳米管材料（BNNTs）和光敏聚合物树脂的界面相容性，结合拓扑优化微结构方法，实现了具有高灵敏度、宽响应，且结构可覆形的柔性压电传感器制造。该研究以“3D printed piezoelectric BNNTs nanocomposites with tunable interface and microarchitectures for self-powered conformal sensors”为题发表在国际高水平期刊《Nano Energy》上，为高性能可穿戴柔性压电传感器件的设计与制造提供了新思路。工作要点一：功能纳米复合材料（BNNTs）的表面改性与材料制备，超低负载量（0.2wt%）的纳米复合材料表现出出色的压电性能：图2 功能纳米复合材料（BNNTs）的设计、改性与表征：a）BNNTs表面功能化工艺；（b）原始BNNTs/功能化BNNTs和树脂基体界面力学行为示意图；（c）极化与未极化BNNTs等压电输出信号为了提高压电纳米填料在有机聚合物溶液中的相容性和分散性，以及纳米复合材料的压电性能，通过用硝酸处理来实现纳米管表面的氧化和羟基形成，在超声处理下，官能化分子（TMSPM）与BNNT-OH表面的官能团嫁接，生成化学官能化的纳米管（F-BNNTs）。同时，纳米管上的丙烯酸酯基团显着提高了BNNTs在聚合物基体溶液中的分散性及压电输出；实验表明：相对于原始BNNTs，基于F-BNNTs的复合压电聚合物的压电输出提高了140% （见图2）。工作要点二：结构拓扑优化显著提高了复合材料的压电性能，微结构的纳米复合膜在较宽的响应区域上展现出高灵敏度； 课题组研究人员的前期研究工作表明，微结构化能显著提升压电器件的输出信号（Small 13 (23), 1604245；Nano Energy 60, 701等）。因此为了实现器件电信号输出的最大化，本文采用结构拓扑优化的方法优化压电膜的微观结构，并利用高精度面投影微立体光刻3D打印的微尺度加工能力，实现拓扑微结构的制造。数值模拟结果表明，微结构的引入能显著提高压电输出，并且具有优化微结构（struct B-P 和struct C-P）的压电薄膜能进一步提高信号输出（见图3）。图3 平面和微图案化压电薄膜的设计和仿真结果通过微结构3D打印拓扑结构及压电信号测试，表明F-BNNTs /树脂复合膜的最大输出电压记录为4.7 V，与原始的平面F-BNNTs压电膜相比，输出提高了4.3倍，比未官能化的BNNTs基复合膜高出10倍。这种显著增强主要归因于聚合物和压电填料之间有效应力传递，以及复合膜的拓扑微结构设计。图4 （a-f）不同微结构压电薄膜；（g）薄膜压电输出；（h）压电微结构薄膜的压电输出实验与仿真对比工作要点三：基于PμSL技术实现共形压电器件制造与应用；与传统的微加工方法相比，面投影微立体光刻3D打印技术在设计和制造具有复杂几何形状的共形电子器件上具有更大的灵活性，如图5所示，曲面形状和微结构的制造证实了功能材料在复杂表面上的非平面制造能力。图4 （a）面曝光3D打印原理；（b）微结构化的共形薄膜示意图可打印压电材料被用于构造机器人手的智能触觉应变传感器。为了确保压电器件在弯曲或不平坦表面上的功能性，根据机械手的表面设计了合适的3D模型，然后将共形器件打印并安装到机械手不同的指骨上，通过建立应变感应电压与特定手部姿势的映射关系，手指上的应变传感器阵列可为机械手提供触觉感测的能力。图5（a–d）机械手上的共形应变传感器可转换不同的姿势，例如松弛（a），抓取（b），吊勾（c）和托平（d）；（e）从托举球到抓紧球的姿势以及相应的电压响应（f）。如图5所示，手指上的应变传感器阵列可以使用14个压电应变传感器直接转换手的姿势，当用手握住不同结构的物体时，应变传感器会记录弯曲手指的不同输出信号。从预定义的传感器中获得的针对这种姿势的力的大小及其空间分布。3D打印的共形柔性压电传感器件可用于捕获接触区域上的力分布并监视机械手的不同运动，使其更能像人手一样具备相关功能，在人机交互中应用。本研究提出了一种面投影微立体光刻3D打印功能化纳米复合材料实现功能器件制造的方法，并通过材料改性与微结构设计两方面协同提升信号输出。研究结果表明：在光固化聚合物树脂中掺杂低负载量（0.2 wt％）的功能化氮化硼纳米管，并进行微结构拓扑优化，可实现高性能压电器件的制造。该方法制备的传感器在智能机器人、仿生电子皮肤、曲面结构件健康检测与人机接口等领域有广泛的应用前景。 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520308776

近日，张江大科学装置集群再添科研利器。由上海科技大学负责设计研发和建设的上海同步辐射光源纳米角分辨光电子能谱(NanoARPES)实验站顺利通过了中国科学院组织的工艺测试验收。该实验站是上海同步辐射光源二期工程中纳米自旋与磁学线站的重要组成部分。这是我国首台NanoARPES装置，实验站的建成填补了国内相关研究设施的空白，总体参数性能达到国际顶尖水平。　　NanoARPES技术通过将同步辐射光斑尺寸聚焦到百纳米量级（传统的ARPES光斑的1/100）获得具有空间分辨能力的角分辨光电子能谱，极大地拓展了ARPES的研究体系和范畴。NanoARPES既可高效率地探测极小尺寸的样品或具有相分离的多晶畴材料电子结构，又可开创性地研究样品边缘/畴界等局域空间的电子特性；对于低维材料人工异质结（如Moire体系）电子结构、拓扑量子材料边缘态等前沿科学问题探索更具有独特的优势。目前NanoARPES实验站仅在发达国家同步辐射光束线上部署运行，如美国ALS BL7、英国DIAMOND I05、法国SOLEIL ANTARE、意大利ELETTRA Spectromicroscopy。　　国家“十二五”重大科技基础设施项目“上海光源线站工程”部署规划建设“纳米自旋与磁学线站”，其中NanoARPES实验站是国内首套同类装置，由上海科技大学负责建设。从初步设计，建设测试实验站(上海光源BL03U支线)到最终装置搭建历时近6年时间。在整个过程中项目团队自主创新，团结协作，克服了旋转真空腔设计、光路定位与诊断、样品位置精密操纵及稳定性、低温性能等多重技术难关，顺利按时完成项目的建设。　　由来自中国科学技术大学、上海交通大学、中国科学院高能物理研究所和复旦大学的5名专家组成项目工艺测试专家组，详细审核了测试内容、测试方法和测试大纲，听取了项目研制报告和自测报告，并进行了现场测试。测试结果表明：NanoARPES实验站的实测光斑、能量分辨率、光通量等各项指标均达到或优于设计指标。其中，实验站水平/竖直方向的空间分辨率均优于200nm，能量分辨率优于10meV@91eV/30K。总体性能达到国际顶尖水平。　　NanoARPES实验站的顺利建成及工艺验收意味着我国在此项光子科学先进测量手段上打破了国际垄断，为国内科学家开展相关研究提供了一流的研究平台。目前，该实验站已开始进行系统优化调试并开展了初步科学实验测试，将在不久的将来向全世界的科研用户开放。NanoARPES实验站200nm空间分辨率实测结果 NanoARPES实验站的设计与建设由上海科技大学物质学院陈宇林-柳仲楷项目团队完成。其中副研究员王美晓具体负责实验站的整体设计、搭建和工程项目推进；工程师王峰完成多自由度压电陶瓷样品台的研发、改进和液氦温度低温冷头的设计；机械加工中心主任、物质学院副研究员刘芳和大科学中心高级工程师刘鹏为项目的难点攻关和技术改进进行技术支持；特聘教授陈宇林，助理教授柳仲楷负责项目整体的规划、设计和协调管理。课题组内的博士后、研究生、本科生同学为实验站的搭建投入了大量的工作。上科大物质学院及拓扑物理实验室、大科学中心、机械加工中心为项目建设提供了有力的支持。上海光源二期工程团队提供了束线建设及技术支持。

近日，中导光电设备股份有限公司（简称“中导光电”）纳米级图形晶圆缺陷光学检测设备（NanoPro-150）再次交付客户，标志着中导光电在半导体前道图形晶圆检测设备市场化道路上阔步前行。 前道图形晶圆检测设备是半导体芯片制造过程中的核心设备之一，技术门槛高，难度大，是检测设备的主战场。此次交付用户的NanoPro-150产品灵敏度系纳米级序列，充分满足半导体芯片90nm及以上产线制造工艺需求。本次交付的设备将用于国内功率半导体头部公司的量产线，加之前期该型号设备已在功率半导体知名企业产线长期量产使用，表明该产品尤为受到功率半导体公司的青睐和欢迎。NanoPro-150是NanoPro-1XX系列中的高端产品，除与国际顶尖公司同类产品在灵敏度、检出速度等主要性能参数相近外，还开发和引入了许多先进的AI算法和软件，进一步提高了信噪比，显著提升了设备在关键制程的缺陷检测灵敏度和检出率。同时，该产品实现了精密光机电关键核心部件的国产化和自主可控，为产品的量产和稳产奠定了坚实基础。 中导光电是国内半导体及泛半导体前道图形缺陷检测设备的领军企业，也是国家专精特新 “小巨人” 企业、国家知识产权优势企业，有着丰富的技术积累和完全的自主产权。在过去十多年的经营中，公司的亚微米级和微米级设备累计销售逾350台，长期稳定地运行在众多量产线中。公司目前进入销售和量产的NanoPro-1XX系列产品和MDI亚微米检测设备，加上NanoPro-2XX和NanoPro-3XX即将先后进入市场，可望覆盖国内半导体前道检测设备需求市场的90%以上，给中国半导体工业检测设备的国产化描绘出一片光明前景。

【科学背景】光场的衍射限制基于光子动量的不确定性关系，制约了光场局部化的极限，尤其是在使用介质结构时更为显著。传统的等离子体技术虽然能够实现较小的模体积，但却不可避免地伴随着能量损耗和相干时间的限制，这限制了其在高效能计算和通信中的应用。为解决这一问题，近年来，北京大学的马仁敏团队提出将介质结构与纳米技术相结合的新思路。通过将介质蝴蝶形纳米天线集成到扭曲格子纳米腔中，实现了光场的超越衍射限制的极端局部化。这一研究不仅发现了介质蝴蝶形纳米天线中的电场奇异性，源自动量的发散，还成功制备了具有单纳米间隙的高精度纳米结构。【科学亮点】1. 本研究首次在介质纳米激光器领域实现了对光场的亚波长限制局域化。通过将介质蝴蝶形纳米天线集成到扭曲格子纳米腔的中心，作者创造性地实现了超小尺度的模体积，迈向了极端光场局域化的新境界。 2. 作者采用了刻蚀和原子层沉积的两步法制备所需的介质蝴蝶形纳米天线，精确控制了其顶端的纳米级间隙。3. 在实验中，作者发现介质蝴蝶形纳米天线顶端的电场奇异性源于动量的发散，导致高度集中的场。该结构在1纳米尺度上实现了异常小的特征尺寸，并实现了约0.0005 λ3的超小模体积。【科学图文】图1：奇异介质纳米激光器中的电场无限奇点。 图2：具有原子尺度间隙尺寸纳米天线的奇异介质纳米激光器的制备。图3：单介质纳米激光器的激光特性。图4：奇异介质纳米激光器的模式特性。图5：非积分拓扑电荷与原子尺度定域光场。【科学结论】这项研究通过整合介质纳米结构和光子晶体的独特设计，突破了传统光学衍射限制，实现了光场在原子尺度上的极端局部化。传统上，光场的空间局部化受到材料介电常数的限制，难以将光场压缩至亚波长尺度。然而，本研究通过设计介质蝴蝶形纳米天线和扭曲格子纳米腔的协同结构，有效地利用了动量的发散机制，产生了在纳米尺度上高度集中的电场。这一发现不仅展示了介质纳米器件在光场控制方面的潜力，还为超精密测量、超分辨率成像和高效计算通信等应用提供了新的技术路径。本研究不仅拓展了光场压缩的实现途径，还挑战了人们对介质材料局部化能力的传统认知。通过实验验证介质蝴蝶形纳米天线的电场奇异性是由动量发散引发的，为进一步理解和优化介质纳米结构的设计提供了理论基础。原文详情：Ouyang, YH., Luan, HY., Zhao, ZW. et al. Singular dielectric nanolaser with atomic-scale field localization. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07674-9

压电位移台常用术语中英文对照表Absolute accuracy : Deviation between the actual position and the desired one. If a stage has to move 100µm but it moves only 99.99µm (measured through an ideal scale), then the inaccuracy is 10nm. The permanent positioning error along an axis is designated as accuracy. Absolute accuracy is aff¬ected by calibration errors, linearity errors, hysteresis, Abbe errors and positioning noise. 绝dui精度：实际位置与所需位置之间的偏差。 如果一个平台必须移动 100µm，但它仅移动 99.99µm（通过理想标尺测量），则误差为 10nm。 沿轴的泳久定位误差称为精度。 绝dui精度受校准误差、线性误差、滞后、阿贝误差和定位噪声的影响。Backlash : Backlash is a positioning error occurring upon change of direction. Backlash can be caused by insufficiently preloaded thrust or inaccurate meshing of drive components, for example gear teeth. Piezoconcept’s flexure motion translation mechanism and piezo actuator designs are inherently backlash free. 齿隙：齿隙是在运动方向改变时发生的定位误差。 齿隙可能是由于预载推力不足或驱动部件（例如齿轮齿）啮合不准确造成的。 Piezoconcept 的弯曲运动平移机构和压电致动器设计本质上是无间隙的。Bandwidth : The frequency range to which the amplitude of the stage' s motion is dropped by 3dB. It reflects how fast the stage can follow the driving signal. 带宽：载物台运动幅度下降的频率范围为3dB。 它反映了平台能够以多快的速度跟随驱动信号。Drift : A position change over time, which includes the e¬ffects of temperature change and other environmental e¬ffects. The drift may be introduced from both the mechanical system and electronics. 漂移：位置随时间的变化，包括温度变化和其他环境影响的影响。 漂移可能来自机械系统和电子设备。Friction : Friction is defined as resistance between contacting surfaces during movement. Friction may be constant or speed dependent. Because they use flexure, the nanopositioners from Piezoconcept are friction free. 摩擦力：摩擦力定义为运动过程中接触表面之间的阻力。 摩擦力可以是恒定的或取决于速度的。 因为使用柔性连接，Piezoconcept 的纳米定位器是无摩擦的。Hysteresis : The positioning error between forward scan and backward scan. A closed-loop control is an ideal solution for this problem and is done by using a network of High Resolution silicon sensor to provide feedback signals. 滞后：前向扫描和后向扫描之间的定位误差。 闭环控制是该问题的理想解决方案，它通过使用高分辨率硅传感器网络提供反馈信号来完成。Linearity error : The error between the actual position and the first-order best fit line (straight line). Our nanopositioning products are calibrated with laser interferometry and the non linearity errors are compensated down to 0.02% of the full travel.线性误差：实际位置与一阶蕞佳拟合线（直线）之间的误差。 我们的纳米定位产品使用激光干涉仪进行校准，非线性误差补偿低至全行程的 0.02%。Orthogonality error : The angular off¬set of two defined motion axes from being orthogonal to each other. It can be interpreted as a part of crosstalk. 正交性误差：两个定义的运动轴相互正交的角度偏移。 它可以解释为串扰的一部分。Position noise : The amplitude of the stage shaking when it is on a static command. It is usually measured and specified with Peak-To-Peak value. It is a combination of the sensor noise, driver electronics noise and command noise, etc. The position noise of our stages is very limited due to the very high Signal-To-Noise ratio of the Silicon HR sensors we use. 位置噪声：在静态命令下载物台晃动的幅度。 它通常用峰峰值来测量和指定。 它是传感器噪声、驱动器电子噪声和命令噪声等的组合。由于我们使用的 Silicon HR 传感器具有非常高的信噪比，我们平台的位置噪声非常有限。Range of motion : The maximum dISPlacement of the nanopositioners. 运动范围（行程）:纳米定位器的蕞大位移。Resolution : The minimum step size the stage can move. 分辨率:舞台可以移动的蕞小步长。Resonant frequency : Piezostage are oscillating mechanical systems characterized by a resonant frequency. The resonant frequency that we give is the lowest resonant frequency that can be seen on a nanopositioner. In general, the higher the resonant frequency of a system, the higher the stability and the wider working bandwidth the system will have. The resonant frequency of a piezostage is determined by the square root of the ratio of sti¬ness and mass. 谐振频率：压电级是以谐振频率为特征的振荡机械系统。 我们给出的共振频率是在纳米定位器上可以看到的蕞低共振频率。 一般来说，系统的谐振频率越高，系统的稳定性和工作带宽就越宽。 压电级的共振频率由刚度和质量之比的平方根决定。Silicon HR sensor : Piezoconcept use temperature compensated High-Resolution silicon sensors network for reaching highest long-term stability. This measuring device is capable of measuring position noise in the picometer range and its response is not dependent of the presence of pollutants, air pressure changes like other high-end sensors can be. Si-HR 传感器：Piezoconcept 使用温度补偿高分辨率硅传感器网络，以达到蕞高的长期稳定性。 该测量装置能够测量皮米范围内的位置噪声，并且其响应不依赖于污染物的存在，应对改变气压带来的影响与其他高端传感器一样。Step response time : The step response time is the time needed by the nanopositioner to do the travel from 10% of the commanded value to 90% of the commanded value. The step response time reflects the dynamic characteristics of the system and is relatively to the installation method and load of the stage.阶跃响应时间：阶跃响应时间是纳米定位器从指令值的 10% 到指令值的 90% 所需的时间。 阶跃响应时间反映了系统的动态特性，并且与位移台的安装方式和负载有关。更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商，代理品牌均处于相关领域的发展前沿；产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务。相关技术文

窄带InSb半导体材料以高电子迁移率、大朗德g因子和强大的Rashba自旋轨道耦合特征而著称，成为自旋电子学、红外探测、热电以及复合半导体-超导器件中的新型量子比特和拓扑量子比特的材料候选者。 　　由InSb制成的低维纳米结构如纳米线或2D InSb纳米结构(或量子阱)，也因丰富的量子现象、优异的可调控性而颇具潜力。然而，InSb量子阱由于大晶格常数，较难在绝缘基板上外延生长。解决这些问题的方法之一是自下而上独立生长出无缺陷的纳米结构。通过气-液-固(VLS)生长出的2D InSb纳米片结构具有非常高的晶体质量，显示出单晶或接近单晶的优异特性，而在以往研究中其生长过程几乎均是起源于单个催化剂种子颗粒，因而位置、产量和方向几乎没有控制。 　　荷兰埃因霍温理工大学与中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心HX-Q02组特聘研究员沈洁等合作，开发出通过金属有机气相外延(MOVPE)在预定位置以预设数量(频率)和固定取向/排列生长2D InSb纳米结构的新方法(可控生长)，并利用低温电输运测量其制备而成的量子器件，观察到不同晶体结构对应的特征结构。 　　在这一方法中，通过在基底上制备V型槽切口，并精确控制成对从倾斜且相对的{111}B面生长的纳米线进行合并来形成纳米片。纳米片状形态和晶体结构由两根纳米线的相对取向决定。TEM等分析表明，存在与不同晶界排列相关的三种不同的纳米片形态——无晶界(I型)、Σ3-晶界(II型)、Σ9-晶界(III型)。后续的器件制备和输运测量表明，I型、II型在输运上表现出良好的性质，有较好的量子霍尔效应，出现了量子化平台，也有较高的场效应迁移率。 　　与之相对，III型纳米线因特殊晶界的存在，出现了明显的迁移率降低和较差的量子霍尔行为，且在偏压谱中被观察到象征势垒的零偏压电导谷。这归因于Σ9晶界带来的势垒对输运性质的影响。 　　研究表明，通过这种方法制备的I型和II型纳米片表现出有潜力的输运特性，适用于各种量子器件。尤其是这种生长方案使得InSb纳米线与InSb纳米片一起生长，具有预定的位置和方向，并可创建复杂的阴影几何形状与纳米线网络形状。 　　这一旦与超导体的定向沉积相结合，便可用最少的制备步骤产生高质量InSb超导体复合量子器件，为拓扑量子比特和新型复合量子比特提供器件平台。此外，与通过分子束外延(MBE)生长的InSb纳米片相比，采用这一方法生长的InSb纳米片更薄，更有助于量子化现象的出现和增加可调控性。 　　2月8日，相关研究成果以Merging Nanowires and Formation Dynamics of Bottom-Up Grown InSb Nanoflakes为题，在线发表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、北京市科技新星计划和综合极端条件实验装置的支持。图1.(a)InSb纳米线和纳米片基底的示意图。在InP(100)晶圆上制作v型槽切口(“沟槽”)，暴露出(111)B面。金颗粒在InP(111)B切面预先确定的位置上进行曝光制备，InSb纳米线在其上生长。通过在相反的InP(111)B切面上沉积Au颗粒，InSb纳米线将合并，形成(e)纳米桥和(f)纳米片。图2.三种类型的InSb纳米片的晶体取向与最终形貌的关系图4.三种纳米片的低温电输运测量。(a-c)显示了两端电导作为背门电压Vbg和磁场B的函数，即朗道扇形图。插图中显示的是假彩色SEM图像。纳米薄片被Al电极(蓝色)接触，Σ3和Σ9晶界分别用黄色和红色虚线标记。(d-f)为(a-c)在4T、8T和11T处扇图的截线，显示量子化平台存在与否。(g-i)为三种类型纳米片低磁场下微分电导dI/dV与Vbias和Vbg的函数关系，可以看出(i)中存在与晶界对应的零偏压电导谷。(j)由三种不同类型的纳米片制成的8个器件的场效应迁移率，显示三类纳米线不同的迁移率。

据天眼查显示，胜科纳米(苏州)股份有限公司近日取得一项名为“一种晶圆中心定位装置及晶圆检测设备”的专利，授权公告号为CN221486466U，授权公告日为2024年8月6日，申请日为2023年12月27日。背景技术随着半导体技术的发展，微电子器件的集成度日益增加。为了满足半导体技术的发展要求，8英寸以及12英寸的晶圆片都已经投入市场。由于在微电子器件的制备工艺中，光刻、刻蚀、溅射、研磨、抛光等技术易导致晶圆表面出现裂纹，变型等损伤。因此，表面粗糙度等工艺参数的精准化控制是提高器件性能的关键，目前常常通过AFM(Atomic ForceMicroscope,原子力显微镜)检测设备对晶圆进行检测。现有的大多数AFM检测设备中的机台配备的是8英寸的真空吸附台，在对大尺寸的晶圆(例如12英寸等)检测时，8英寸的真空吸附台也能够直接对大尺寸的晶圆进行承载，但是因为AFM模块中未设计有额外的中心定位装置，8英寸的真空吸附台和大尺寸的晶圆的中心不能够精准地重合，因此，无法快速准确定位大尺寸的晶圆的中心位置，从而降低检测效率。另外，由于大尺寸的晶圆放置于8英寸的真空吸附台上时，由于每次放置位置的不确定性，从而使大尺寸的晶圆的中心偏置，进而导致大尺寸的晶圆稳定性较差。因此，上述问题亟待解决。发明内容本实用新型属于晶圆治具技术领域，提出一种晶圆中心定位装置及晶圆检测设备，晶圆中心定位装置包括承载部、限位部及导向部，承载部承载大尺寸的晶圆；限位部设置于承载部，并且朝向晶圆的一侧具有弧度，弧度与晶圆的周向侧壁适配；导向部设置于承载部，并且与限位部连接，导向部的长度方向穿过弧度所对应的圆心。本实用新型中将晶圆放置于真空吸附部，并且使晶圆承载于承载部，通过设置的承载部能够提高大尺寸的晶圆放置于真空吸附部时的稳定性。随后使晶圆的缺口与导向部相对设置，通过检测模组定位缺口的位置，控制检测模组沿导向部的长度方向移动预设长度，从而能够精准得到大尺寸的晶圆的中心。

纳米压痕仪您可以使用安东帕的多功能压痕仪精确得到薄膜、涂层或基体的机械特性，例如硬度和弹性模量。仪器可以测试几乎所有材料，无论是软的、硬的、易碎的还是可延展的材料。也可以在纳米尺度上对材料的蠕变、疲劳和应力 - 应变进行研究。载荷范围大：从纳米到宏观尺度安东帕的纳米压痕仪的载荷范围大，因此几乎提供市面上最多的功能且适用性最强的解决方案。这些专用的压痕测试仪涵盖纳米、微米和宏观尺度，可用于研究无数种材料，包括金属、陶瓷、半导体和聚合物等。纳米压痕测量纳米压痕测量让您能获得材料的机械性能，如硬度、弹性模量或蠕变。在压痕测试过程中，会持续记录载荷和位移，并在仪器的实时提供载荷和位移曲线。直接得到硬度和弹性模量与传统的微米硬度测试仪相反，安东帕压痕仪不仅能够得到样品的硬度，也能够基于高精度的仪器化压入测试 (IIT) 技术得到样品的弹性模量。独特的表面参比技术真正使安东帕压痕仪远远优于其他同类仪器的设计特性是其独特的表面参比系统。我们的仪器设计结合了涵盖整个压痕仪的顶表面参比技术，对大量的压痕测试提供一致的参比。高框架刚度得益于安东帕独特的表面参比技术，纳米压痕仪的将框架距离减至最小，提供极高的框架刚度，从而直接结果就是非常高的测量精度。原子力显微镜：Tosca 系列安东帕Tosca 系列以独特的方式将先进技术与高时效操作相结合，使这款 AFM 成为非常适合科学家和工业用户等群体的纳米技术分析工具。有两种不同的型号可供选择：Tosca 400 或 Tosca 200，前者适合大样品，属于高端 AFM，后者适合中型样品以及预算有限的用户。两者提供的性能、灵活性和质量水平相同。采用模块化理念，为未来的发展做好准备现在你获得的这款仪器已经可以满足未来的需求。其设计为为不远的将来能够扩展多种功能和可能性。可以在当前系统中添加新功能和模式。设计稳固，适用于工业应用安东帕 AFM 的设计专注于工业应用。仪器的机械和电子元件已经通过耐久性测试进行了全面检查。所有关键部件都必须通过这些测试，以确保能够在运行现场多年无故障运行。 紧凑型仪器，体积小巧仪器的两大部分——主机和控制器——在实验室空间和功能方面都做了优化。安东帕的 AFM 集先进的自动化与高精度于一体，同时只需要很少的空间。例如，压电陶瓷 驱动器仍留有充足空间用于安装其他模式或模块的电子扩展卡。 切尽在掌控安东帕 AFM 简化了与仪器的交互，操作非常简单。您只需将样品放在样品台上，安装悬臂梁，然后关闭仓门即可。其余的活动（比如样品定位、接触过程等等）均由软件来执行和控制。 数秒中内即可更换悬臂梁压电陶瓷驱动器 设计精巧，您可以使用我们的悬臂梁更换工具，非常轻松、快速地更换悬臂梁。只需将压电陶瓷驱动器放入工具中，然后向内或向外滑动悬臂梁。无需用镊子将悬臂梁放入压电陶瓷驱动器中，并且能保证悬臂处于最佳放置。

精密位移传感器技术比较PIEZOCONCEPT 在其压电级中使用什么类型的位移传感器？为什么它优于其他传感器技术？PIEZOCONCEPT 使用单晶硅传感器，称为Si-HR 传感器。尽管它是应变仪传感器大系列的一部分，但它的性能优于其他两种常用技术（电容式传感器和金属应变仪）。这两种位置传感技术有其自身的特定缺点。 电容式传感器与 PIEZOCONCEPT 公司Si-HR 传感器的比较电容式传感器非常常用。他们提供了不错的表现，但他们对以下情况很敏感：• 气压变化：空气的介电常数取决于气压。电容测量将受到任何压力变化的影响。• 温度变化：同样的，空气的介电常数会随温度变化• 污染物的存在以上所有都会导致一些纳米级的不稳定性，因此如果您想实现真正的亚纳米级稳定性，则需要将它们考虑在内。即使可以对气压和温度进行校正，也无法校正其他因素（污染物、脱气）的影响。这解释了电容式传感器在真空环境中性能不佳的原因。此外，电容式传感器非常昂贵且体积庞大。因此，带有电容传感器的位移台不可能做的有像的 BIO3/LT3 这样薄，即使设计的好也会在稳定性方面进一步牺牲性能。因为它是一种固态技术，所以Si-HR 传感器的电阻不依赖于气压或污染物的存在。其次，温度变化会对测量产生影响（主要是因为材料的热膨胀），但这可以通过使用传感器阵列来纠正。基本上，我们为每个轴平行使用 2 个硅传感器 - 一个用于测量，另一个用于考虑由于温度变化导致的材料膨胀。金属应变计与 PIEZOCONCEPT Silicon HR 技术的比较金属应变计与我们的 Silicon HR 技术（也是应变计）之间的差异更大。金属应变计和硅传感器应变计之间存在两个巨大差异。竞争对手试图说所有的应变仪都具有相同的性能，因为它们测量的是应变。这是不正确的。半导体应变计在稳定性方面与金属应变计有很大不同。金属应变计和Si-HR 传感器（PIEZOCONCEPT 使用）之间的第yi个区别是应变系数：半导体应变仪（Si-HR）的应变系数大约是金属应变仪的 100 倍。更高的规格因子导致更高的信噪比，最终导致更高的稳定性。 更重要的是，第二个区别是金属应变计不能直接安装在弯曲本身上（即实现运动的地方）：金属应变计必须安装在某种“背衬”上。因此，它必须安装在执行器本身上，因为您没有足够的空间将其安装在挠性件上。仅在执行器上测量的问题是压电执行器有很多缺陷......存在蠕变或滞后等现象。因此，由于压电执行器的伸长不均匀，因此仅测量执行器的部分伸长率并不能精确地扣除其完全伸长率。通过对弯曲本身进行测量，我们不会遇到这种“不均匀”问题。由于上述原因，如果您比较应变计（金属）和 PIEZOCONCEPT 的Si-HR 传感器，在信噪比和稳定性方面存在巨大差异。 关于法国PIEZOCONCEPT公司 PIEZOCONCEPT 是压电纳米位移台领域的领宪供应商，其应用领域包括但不限于超分辨率显微镜、光阱、纳米工业和原子力显微镜。其产品已被国内外yi流大学和研究所从事前沿研究的知名科学家使用，在工业和科研领域受到广泛好评。 多年来，纳米定位传感器领域电容式传感器一直占据市场主导地位。但这项技术存在明显的局限性。PIEZOCONCEPT经过多年研究，开发出硅基高灵敏度位置传感器（Silicon HR）技术，Si-HR传感器可以实现更高的稳定性和线性度，以满足现代显微镜技术的更高分辨率要求。 PIEZOCONCEPT的目标是为客户提供一个物美价廉的纳米或亚纳米定位解决方案，让客户享受到市面上蕞高的定位准确性和稳定性的产品使用体验。我们开发了一系列超稳定的纳米定位器件，包含单轴、两轴、三轴、物镜扫描台、快反镜和配套器件，覆盖5-1500um行程，品类丰富，并提供各类定制化服务。与市场上已有的产品相比具有显着优势，Piezoconcept的硅传感器具有很好的稳定性、超本低噪声和超高的信号反馈，该技术优于市场上昂贵的高端电容传感器。因此，我们的舞台通过其简单而高效的柔性设计和超本低噪声电子器件提供皮米级稳定性和亚纳米（或亚纳米弧度）本底噪声。更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商，代理品牌均处于相关领域的发展前沿；产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务。

主题：Next Level of Precision: Customized Motion & Sensing Solutions[报告简介]德国attocube公司致力于提供超高精度与稳定性的纳米位移解决方案。其提供的多种压电定位器，非常适合各种端环境。另外与基于光纤式的皮米精度激光干涉仪相结合，为先进的纳米定位系统奠定了基础，并实现了亚纳米精度的位移控制精度。我们将展示：☛ 为显微镜应用定制的亚纳米位移解决方案☛ 为端环境中的亚纳米应用及反馈解决方案☛ 如何结合位移和传感解决方案，实现限纳米位移精度 您将收获：☛ 对实现真正纳米精度和度的关键问题的详细见解☛ attocube以应用为中心的工程研发流程概述☛ 现场问答环节，与attocube工程师讨论您的具体需求问题[注册链接]欢迎点击此链接https://app.livestorm.co/attocube-systems-ag/next-level-of-precision-customized-motion-and-sensing-solutions?type=detailed观看讲座。[主讲人介绍][报告时间]开始： 2021年7月28日 15:00（CST）结束： 2021年7月28日 15:30（CST） 2021年7月28日 15:30（CST） 2021年7月28日 15:30（CST）请点击注册报名链接，预约参加在线讲座（北京时间21:00开始）[更多相关报告]1. ON-Demand: Moiré excitons in 2D semiconductor heterostructures2. Online DEMO: Nano-precise optical displacement measurement (on-demand)3. Online DEMO: Nano-precise positioning with multi-axis piezo stages (on-Demand)4. Online Demo: Standardized Calibration of CNC Machines & CMMs (on-demand)5. Online Demo: Standardized Calibration of CNC Machines & CMMs6. Online DEMO: Nano-precise positioning with multi-axis piezo stages7. Online DEMO: Nano-precise optical displacement measurement8. Moiré excitons in 2D semiconductor heterostructures[技术线上论坛]http://www.qd-china.com/zh/n/2004111065734

p style="text-indent: 2em text-align: justify "由中国科学院北京纳米能源与系统研究所主办的“第四届纳米能源与纳米系统国际学术会议”，定于2019年6月15~17日在北京国际会议中心召开。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "主办方向国内外专家学者征集纳米发电机及能量收集技术，自供电传感器及其系统，压电电子学和压电光电子学，能量存储与自充电能源系统，复合能源电池和太阳能电池，光催化和水分解，纳米能源在微机电系统、电子皮肤和人工智能中的应用等领域的论文。会议论文摘要提交截止日期为2019年3月15日。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "以纳米发电机为代表的纳米能源技术在物联网、智能皮肤、可穿戴式电子产品、环境保护、海洋蓝色能源等领域有着广泛应用，纳米能源也被称为“新时代能源”。当前，以中科院外籍院士王中林为代表的广大学者的努力推动下，纳米能源与纳米系统研究领域不断拓展，由此产生的新成果、新技术不断涌现，在大数据、物联网和人工智能等方面有着巨大的应用前景，也正在推进人类能源技术的变革。/p

扫描探针显微镜（SPM）能够在样品表面的不同位置以及不同温度和磁场下关联材料的性质，如磁化、极化、开尔文电位、电导率和形貌等，是一种应用较为广泛的技术。原子力显微镜（AFM）为扫描探针显微镜家族的一员，具有纳米级的分辨能力，其操作容易简便，是目前研究纳米科技和材料分析的重要工具之一。基于此，attocube不断研发升级低温attoAFM I显微镜的各种功能，以得到不同模式下的多种重要表征数据。图1. 低温原子力显微镜的各种可选升级模式: MFM, PFM, ct-AFM, KPFM 本文将介绍attocube客户通过attoAFM I及其相关升级功能所获得的一些显著测量结果。结果将关联电极化（PFM）、定量开尔文势（KPFM）、定性开尔文电位（EFM）、电导率（ct -AFM）和形貌（topo）等。 KPFM, EFM, PFM & TOPO铁电半导体光电晶体管微光光电探测器（3LPD）在量子通信、自适应光学和空间成像等广泛应用中备受追捧。程志海教授（中国人民大学）和王振兴研究员（国家纳米科学中心）领导的团队制造并表征了具有固有高增益的低光级铁电半导体光电晶体管（FSP），其特点是光致铁电开关。通过将FSP设置为非易失性极化状态，实现极低的暗电流和高电阻状态(HRS)。为了解光电响应机制，作者采用了实空间成像与输运测量相结合的方法。在输运测量的基础上，在FSP器件上进行了原位EFM和KPFM测量，其中铁电半导体通道通过PFM识别。未载流状态下的KPFM测量证实了FSP的光致铁电转换，载流状态下的EFM验证了FSP的光响应性质。此外，原位的输运测量进一步验证了FSP的光响应性质。这些相关测量是通过attoDRY2100低温恒温器中的attoAFM I显微镜（升级了KPFM和PFM功能）实现的。由于其低工作电压、高性能和简单的结构，该FSP器件显示了新一代微光光电探测器的潜力。图2 ：左图为FPS器件的形貌图和未载流状态下的KPFM测量；右图为线扫形貌图和载流状态下的EFM测量数据参考文献：J. Yang et al., Adv. Funct. Mater. 2022, 2205468 (2022) ct-AFM, PFM & TOPO量子材料中的导电畴壁导电畴壁（DW）是准二维导电路径，可在原位创建、定位和移除，为可重写纳米电子器件提供了机会。导电畴壁通常出现在宽带隙铁电体中，通常是响应极性不连续处的电荷积累而形成。István Kézsmárki（德国奥格斯堡大学）表明，导电畴壁也可以存在于窄间隙莫特绝缘体中。在这种情况下，纳米级导电路径的形成是因为畴壁周围的应变梯度改变了带结构。该团队在attoLIQUID2000低温恒温器中使用了带有ct-AFM升级和PFM升级的attoAFM I显微镜，将材料（GaV4S8）冷却到Jahn-Teller转变（~43K）以下，直接对电导率、形貌和压电响应进行成像。由此，他们排除了极性不连续性模型作为原点，而是将DW周围电导率的增加与表面重建高度的平方相关联：这是Jahn-Teller跃迁中产生的体积应变的特征。这有效地显示了一种利用应变梯度诱导的带结构变化来创建纳米级传导路径的新机制。这为畴壁纳米电子学的许多新材料打开了全新的大门。图3： cAFM图像显示GaV4S8中的导电之字形畴壁，明亮的颜色显示导电性增加参考文献：L. Puntigam et al., Adv. Electron. Mater. 2022, 2200366 (2022)PFM & TOPO磁电相变对称性破缺的复合氧化物可以呈现出各种各样的、突现的相。这可以通过设计复杂氧化物的超晶格来实现。张金星教授（中国北京师范大学）团队通过交替堆叠Ruddlesden–Popper和钙钛矿氧化物构建了超晶格，这导致了人工设计的铁电和磁电（ME）相变。通过在attoDRY1000低温恒温器中使用具有PFM功能的attoAFM I显微镜进行测量，PFM实验数据验证了温度低于90K时铁电畴的存在。通过布里渊光散射验证了Dzyaloshinskii–Moriya相互作用（DMI）和净磁化的伴随存在。此外，外部磁场抑制了电极化，证实了直接ME效应的存在。这项研究表明，界面DMI工程是在具有关联电子的系统中生成奇异相和有序的一种很有前途的工具。图4： 超晶格在3.7K下的PFM图像，图中相对暗和亮对比表示向上和向下的铁电畴 参考文献：X. Liu et al., Nature Commun. 12, 5453 (2021) 低温强磁场原子力磁力显微镜attoAFM/MFM I主要技术特点：-温度范围：1.8K ..300 K-磁场范围：0...9T (取决于磁体, 可选12T，9T-3T矢量磁体等)-工作模式：AFM（接触式与非接触式）, MFM-样品定位范围：5×5×4.8 mm3-扫描范围: 50×50 μm2@300 K, 30×30 μm2@4 K -商业化探针-可升级PFM, ct-AFM, CFM，cryoRAMAN, atto3DR等功能图5. 低温强磁场原子力磁力显微镜以及attoDRY2100低温恒温器（点击查看详情）

ONT今天宣布收购 Northern Nanopore Instruments (NNi)，这是一家加拿大初创公司，集中在固态纳米孔制造和工具化方面。ONT通过此次并购增强了固态纳米孔专业知识和专利组合，逐渐布局固态孔，扩大了其生物孔之外的长期技术管线。 NNi创立于2020年，本质上是将渥太华大学物理系全职教授Vincent Tabard-Cossa 实验室开发的固态纳米孔制造的受控击穿方法进行了商业化。NNi定位是一家仪器公司，提供研究工具和解决方案，以支持固态纳米孔的基础和应用研究。NNi 专门从事低成本、精确的固态纳米孔制造和原位尺寸控制，提供用于制造纳米孔和执行高带宽、低噪声传感的仪器。NNi 还提供易于使用的数据分析软件及可能需要的其他定制研究解决方案。Vincent Tabard-Cossa实验室发明了受控击穿 (Controlled Breakdown) 制造纳米孔的方法，可直接在溶液（例如 1M KCl pH8）中创建单个固态纳米孔，简单、快速且经济高效。传统的透射电子和聚焦离子束钻孔方法速度慢、繁琐、产量低，并且需要由专业用户操作的昂贵设备。相比之下，CBD 方法只是简单地在固态膜上施加电场，其强度接近膜的介电击穿强度。监测隧道电流，直到急剧增加表明纳米孔的自发形成和离子电流的开始。这样就可以通过施加时变电压波形精确地扩大孔径。该课题组发表的PLoS ONE原始文章和Nature Protocols文章展示了 CBD 纳米孔制造的流程，并免费向研究界提供软件、构建硬件的计划以及可靠地自动化制造低噪声、精确尺寸固态纳米孔所需的最新操作协议。NNi公司的四名核心创始成员也加入ONT公司作为顾问。NNi /渥太华大学团队将继续与ONT合作开发和扩展固态纳米孔制造技术，包括速度、精度和阵列尺寸等，长期目标是开发固态纳米孔阵列。无论是检测DNA、量化一组蛋白质生物标记物，还是读取下一代分子硬盘中编码的数字信息，固态纳米孔都具有巨大的变革潜力。通过NNi进入固态纳米孔，ONT无疑将能有力补充现有的高性能纳米孔传感技术，为未来的分析物的测量铺下垫脚石。通过并购NNi，ONT获取了一种高效制备固态纳米孔的技术路线，但CBD并不是制造相对较小纳米孔的唯一技术路线。当然，这也只是万里长征的第一步，固态纳米孔不管是开发用于测序还是其他分子的感测，还都有很多问题需要解决，包括制造的一致性稳定性、如何持续提高阵列的密度、如何对孔做修饰，在测序上如何控速以及信号端的重新学习训练等等。但毫无疑问，巨头入局，这可能会带来固态纳米孔开发的一次注目。我们国内也不乏一些固态孔公司的身影，包括罗岛纳米、儒翰基因、丽纳芯、纳生科技Genvida等，也期待在固态纳米孔上，我们不输海外。

基本信息 关键内容： 脑立体定位仪,纳米粒度仪,X射线衍射仪 开标时间： 2021-10-18 09:00 采购金额： 399.95万元 采购单位： 北京中医药大学 采购联系人： 胡老师 采购联系方式： 立即查看 招标代理机构： 北京国际工程咨询有限公司 代理联系人： 孙经理 代理联系方式： 立即查看 详细信息 北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目公开招标公告 北京市-海淀区 状态：公告 更新时间： 2021-09-27 招标文件: 附件1 北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目公开招标公告 2021年09月27日 16:08 公告信息： 采购项目名称 北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目 品目 货物/专用设备/专用仪器仪表/教学专用仪器 采购单位 北京中医药大学 行政区域 北京市 公告时间 2021年09月27日 16:08 获取招标文件时间 2021年09月27日至2021年10月09日每日上午:9:00 至 11:30 下午:13:30 至 16:30（北京时间，法定节假日除外） 招标文件售价 ￥500 获取招标文件的地点 北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座608室 开标时间 2021年10月18日 09:00 开标地点 北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座616室 预算金额 ￥399.950000万元（人民币） 联系人及联系方式： 项目联系人 孙经理、刘先生 项目联系电话 010-82376721 采购单位 北京中医药大学 采购单位地址 北京市朝阳区北三环东路11号 采购单位联系方式 胡老师，010-64286545 代理机构名称 北京国际工程咨询有限公司 代理机构地址 北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座611室 代理机构联系方式 孙经理、刘先生 010-82376721 附件： 附件1 项目概况 北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目 招标项目的潜在投标人应在北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座608室获取招标文件，并于2021年10月18日 09点00分（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号：ZBXM20210903103852/BIECC-21ZB0802 项目名称：北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目 预算金额：399.9500000 万元（人民币） 采购需求： 包号 名称 数量 是否接受进口产品 预算 （人民币） 交货时间 交货地点 01 纳米粒度电位仪等 1批 是 175.3万元 按招标文件要求 北京中医药大学良乡校区用户指定地点 02 无线便携脑电系统及软件等 1批 部分是 101.65万元 03 脑立体定位注射系统等 1批 否 123万元 简要技术要求：北京中医药大学采购仪器设备一批，共分3个包，用于北京中医药大学生命科学学院科研和教学。 注：具体采购内容及数量详见招标文件第六章 货物需求一览表及技术规格 。 合同履行期限：按招标文件要求 本项目( 不接受 )联合体投标。 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 本项目03包专门面向中小企业采购，货物制造商必须为符合《政府采购促进中小企业发展管理办法》（财库﹝2020﹞46 号）规定的中小企业。 3.本项目的特定资格要求：本项目不接受联合体投标；应遵守国家有关法律、法规、规章；单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得同时参加本项目同一包号的投标。为本项目某一包采购需求提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的供应商，不得再参加本项目该包的投标。通过“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）和中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）查询信用记录（截止时点为投标截止时间），对列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人、政府采购严重违法失信行为记录名单的供应商，没有资格参加本次采购活动。投标人必须向招标代理机构购买招标文件并登记备案。 三、获取招标文件 时间：2021年09月27日 至 2021年10月09日，每天上午9:00至11:30，下午13:30至16:30。（北京时间，法定节假日除外） 地点：北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座608室 方式：现场购买或汇款购买 售价：￥500.0 元，本公告包含的招标文件售价总和 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 提交投标文件截止时间：2021年10月18日 09点00分（北京时间） 开标时间：2021年10月18日 09点00分（北京时间） 地点：北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座616室 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、其他补充事宜 1.招标文件购买： 若现场购买招标文件，仅接受现金支付。 若通过汇款购买招标文件，请按下述北京国际工程咨询有限公司的地址汇款，并将汇款底单及 购买标书信息表 （见附表）以word格式通过邮件发送至我公司邮箱，邮件主题为 购买标书信息ZBXM20210903103852/BIECC-21ZB0802 。否则不予受理。电子版招标文件将于每报名日下午4：30后发送至报名登记邮箱。若需快递纸质版招标文件，须加付快递费100元。电汇或网银必须于2021年10月9日下午4:30前到账。 开户名称：北京国际工程咨询有限公司 开户银行：华夏银行北京学院路支行 账号：10242000000002546 2.需要落实的政府采购政策：促进中小企业、监狱企业、残疾人福利性单位发展，优先采购节能产品、环境标志产品等。 3.投标文件请于开标当日（投标截止时间之前）递交至开标地点，逾期递交文件恕不接受。 4.届时请投标人派代表参加开标仪式。 5.如本公告内容和招标文件内容不一致，以招标文件为准。 具体内容详见附件下载 BIECC-21ZB0802 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称：北京中医药大学 地址：北京市朝阳区北三环东路11号 联系方式：胡老师，010-64286545 2.采购代理机构信息 名 称：北京国际工程咨询有限公司 地 址：北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座611室 联系方式：孙经理、刘先生 010-82376721 3.项目联系方式 项目联系人：孙经理、刘先生 电 话： 010-82376721 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 基本信息 关键内容：脑立体定位仪,纳米粒度仪,X射线衍射仪 开标时间：2021-10-18 09:00 预算金额：399.95万元 采购单位：北京中医药大学 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：北京国际工程咨询有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息 北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目公开招标公告 北京市-海淀区 状态：公告 更新时间： 2021-09-27 招标文件: 附件1 北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目公开招标公告 2021年09月27日 16:08 公告信息： 采购项目名称 北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目 品目 货物/专用设备/专用仪器仪表/教学专用仪器 采购单位 北京中医药大学 行政区域 北京市 公告时间 2021年09月27日 16:08 获取招标文件时间 2021年09月27日至2021年10月09日每日上午:9:00 至 11:30 下午:13:30 至 16:30（北京时间，法定节假日除外） 招标文件售价 ￥500 获取招标文件的地点 北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座608室 开标时间 2021年10月18日 09:00 开标地点 北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座616室 预算金额 ￥399.950000万元（人民币） 联系人及联系方式： 项目联系人 孙经理、刘先生 项目联系电话 010-82376721 采购单位 北京中医药大学 采购单位地址 北京市朝阳区北三环东路11号 采购单位联系方式 胡老师，010-64286545 代理机构名称 北京国际工程咨询有限公司 代理机构地址 北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座611室 代理机构联系方式 孙经理、刘先生 010-82376721 附件： 附件1 项目概况 北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目 招标项目的潜在投标人应在北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座608室获取招标文件，并于2021年10月18日 09点00分（北京时间）前递交投标文件。 一、项目基本情况 项目编号：ZBXM20210903103852/BIECC-21ZB0802 项目名称：北京中医药大学生命科学学院高精尖学科仪器设备采购项目 预算金额：399.9500000 万元（人民币） 采购需求： 包号 名称 数量 是否接受进口产品 预算 （人民币） 交货时间 交货地点 01 纳米粒度电位仪等 1批 是 175.3万元 按招标文件要求 北京中医药大学良乡校区用户指定地点 02 无线便携脑电系统及软件等 1批 部分是 101.65万元 03 脑立体定位注射系统等 1批 否 123万元 简要技术要求：北京中医药大学采购仪器设备一批，共分3个包，用于北京中医药大学生命科学学院科研和教学。 注：具体采购内容及数量详见招标文件第六章 货物需求一览表及技术规格 。 合同履行期限：按招标文件要求 本项目( 不接受 )联合体投标。 二、申请人的资格要求： 1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定； 2.落实政府采购政策需满足的资格要求： 本项目03包专门面向中小企业采购，货物制造商必须为符合《政府采购促进中小企业发展管理办法》（财库﹝2020﹞46 号）规定的中小企业。 3.本项目的特定资格要求：本项目不接受联合体投标；应遵守国家有关法律、法规、规章；单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得同时参加本项目同一包号的投标。为本项目某一包采购需求提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的供应商，不得再参加本项目该包的投标。通过“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）和中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）查询信用记录（截止时点为投标截止时间），对列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人、政府采购严重违法失信行为记录名单的供应商，没有资格参加本次采购活动。投标人必须向招标代理机构购买招标文件并登记备案。 三、获取招标文件 时间：2021年09月27日 至 2021年10月09日，每天上午9:00至11:30，下午13:30至16:30。（北京时间，法定节假日除外） 地点：北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座608室 方式：现场购买或汇款购买 售价：￥500.0 元，本公告包含的招标文件售价总和 四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点 提交投标文件截止时间：2021年10月18日 09点00分（北京时间） 开标时间：2021年10月18日 09点00分（北京时间） 地点：北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座616室 五、公告期限 自本公告发布之日起5个工作日。 六、其他补充事宜 1.招标文件购买： 若现场购买招标文件，仅接受现金支付。 若通过汇款购买招标文件，请按下述北京国际工程咨询有限公司的地址汇款，并将汇款底单及 购买标书信息表 （见附表）以word格式通过邮件发送至我公司邮箱，邮件主题为 购买标书信息ZBXM20210903103852/BIECC-21ZB0802 。否则不予受理。电子版招标文件将于每报名日下午4：30后发送至报名登记邮箱。若需快递纸质版招标文件，须加付快递费100元。电汇或网银必须于2021年10月9日下午4:30前到账。 开户名称：北京国际工程咨询有限公司 开户银行：华夏银行北京学院路支行 账号：10242000000002546 2.需要落实的政府采购政策：促进中小企业、监狱企业、残疾人福利性单位发展，优先采购节能产品、环境标志产品等。 3.投标文件请于开标当日（投标截止时间之前）递交至开标地点，逾期递交文件恕不接受。 4.届时请投标人派代表参加开标仪式。 5.如本公告内容和招标文件内容不一致，以招标文件为准。 具体内容详见附件下载 BIECC-21ZB0802 七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。 1.采购人信息 名 称：北京中医药大学 地址：北京市朝阳区北三环东路11号 联系方式：胡老师，010-64286545 2.采购代理机构信息 名 称：北京国际工程咨询有限公司 地 址：北京市海淀区学院路30号科大天工大厦A座611室 联系方式：孙经理、刘先生 010-82376721 3.项目联系方式 项目联系人：孙经理、刘先生 电 话： 010-82376721

经过30多年的发展，纳米孔在核酸测序领域已经成功实现商业化，在分子诊断领域（分析化学）也取得了巨大的进步。期间，研究者发展了不同种类的纳米孔，包括蛋白质纳米孔、高分子纳米孔、玻璃纳米孔和各种无机薄膜纳米孔。于此同时，理论研究和各种功能化技术也逐渐完善。研究内容从核酸测序扩展到对药物小分子、蛋白质、核酸碱基突变及其他一些重要的对象进行检测。本文主要介绍王家海教授团队在纳米孔领域取得的一系列进展和成果。（一）将纳米孔的离子整流现象运用到分析化学，提高纳米孔的应用范围和深度2008年之前，基于纳米孔的分子检测主要使用电阻脉冲方法（Resistive-pulse method）（图1）：在纳米孔两边施加电压时，纳米孔一端的离子在电场的作用下通过纳米孔，可观察到稳定的恒电流；当带有一定体积和电荷的探测物存在于溶液中时，电场的作用使其通过纳米孔，纳米孔中的离子浓度临时改变，可观察到一系列的电阻脉冲峰（Resistive pulse）。根据峰的大小、持续的时间和频率，即可对探测物进行定量和定性测量。图1. 基于蛋白质纳米孔的电阻脉冲方法电阻脉冲方法高度依赖纳米孔的孔径、稳定性、长度和表面的电荷及表面功能基团。譬如用于基因测序的蛋白质纳米孔，孔径只有两纳米左右。这些苛刻的要求，限制了该方法广泛用于生物体系中不同对象的探测及其实用化。因此发展新方法能使纳米孔分析化学应用更广泛和深入。2008年，为了提高纳米孔在分析化学上使用范围和深度，把离子整流现象运用到分析化学（Nanomedicine, 2008, 3, 13-20）。相关工作两次在国际大会进行专题报告。离子整流方法：在锥形纳米孔（带负电）两端实行电压扫描时，观察到一个非线性的电流对电压的曲线（I-V curve）；把带正电的探测物置于溶液，探测物会选择性吸附到锥形纳米孔内表面，探测物改变或逆转了孔内表面电荷数目，当再次对锥形纳米孔两端实行电压扫描时，会观察到一个改变的非线性的电流对电压的曲线，通过对电流改变值进行分析，即可对探测物进行定量分析（图2）。图2. 基于锥形纳米孔的离子整流方法随后，该团队进一步把这个原理运用于探测不同疏水性药物小分子（Talanta, 2012, 89, 253-257）。药物检测原理如下（图3）：（1）当不断改变药物分子在锥形纳米孔小端一侧的浓度时，观测到一系列变化的电流电压曲线。当药物分子达到一定值时，药物在纳米孔内的吸附达到饱和，电流电压曲线不再发生变化，这时候表面覆盖率达到1。（2）没有药物分子的时候，药物表面覆盖率为0，电流电压曲线为黑线。对应一定药物浓度的表面覆盖率，可以利用特定电压所对应的电流计算。（3）表面覆盖率与药物在溶液中的浓度和药物与表面的结合常数相关联。（4）如果以表面覆盖率为Y轴，药物浓度为X轴，结合Langmuir方程式，就可以拟合出药物与薄膜内表面的结合常数。不同疏水小分子在薄膜上的吸附能力不一样，所以可以用电流电压曲线区分不同小分子（图4）；小分子Hoechst 33342 在20微摩尔时薄膜内表面吸附达到饱和（图4A），分子Propidium Iodide 在1毫摩尔时薄膜表面吸附达到饱和（图4B）。分子Bupivacaine hydrochloride 在8毫摩尔时在薄膜内表面吸附达到饱和（图4C）。图3. 离子整流定量检测药物分子。（A）不同浓度的药物引起不同的离子整流和电流电压曲线。（B）药物在纳米孔表面的覆盖率可以通过相对电流改变量计算。（C）药物表面覆盖率与溶液中的药物浓度和药物与表面的结合常数通过Langmuir方程式相关联。（D）如果以表面覆盖率为Y轴，药物浓度为X轴，结合Langmuir方程式，就可以拟合出药物与薄膜内表面的结合常数。图4. 区别不同疏水性带正电的药物小分子。（A）对应于小分子Hoechst 33342的电流电压曲线图和相应的表面覆盖率随药物浓度变化图。（B）对应于小分子Propidium Iodide的电流电压曲线图和相应的表面覆盖率随药物浓度变化图。（C）对应于小分子Bupivacaine hydrochloride的电流电压曲线图和相应的表面覆盖率随药物浓度变化图。相对于电阻脉冲方法，离子整流方法带来新的期待，它对纳米孔大小、表面修饰、膜厚度的要求都比电阻脉冲方法宽松很多。尽管如此，离子整流仍然需要更进一步的发展：高分子膜中50纳米以下纳米孔在电镜的观测下，会变形，测量不准，误差很大，且操作费事；高分子膜表面的疏水性影响了探针分子的修饰，纳米限域内的分子探针修饰无论是成功率还是重现性都比开放表面修饰差很多；基于高分子纳米孔离子整流，离子整流的整流系数变化还不太理想，使整个体系的检测限与其他表面技术和荧光方法相比较，还有一定差距；离子整流的应用范围需要继续扩展。（二）发展基于光透射技术的纳米孔孔径测量方法此前常用的表征核孔膜孔径的方法有电子扫描显微镜（SEM）和光学显微镜。SEM测试费用昂贵，操作时间长。光学显微镜只能测量微米尺度以上的物体。况且这两种方法都不能够实现在线监测。为了纳米孔孔径测量更方便，测量时孔径不变化，该团队发展了一种基于光透射技术的测量方法（Chem. Commun., 2013, 49, 11451-11417）。运用紫外分光光度计测量出核孔膜的大小（图5），可以覆盖50纳米到1微米的区间，有望填补在线检测核孔膜生产的技术空缺。该团队发明的这个方法，优势在于简单（图6），可以生产出微型化的装备快速检测孔径大小（图7），主要运用于高分子核孔膜的制备与表征（Track-etched Membrane），实现实时在线检测。该团队已经基于该方法开发了相关检测仪器，已经与企业开始技术转化洽谈。[1]图5. 核孔膜孔径在增大的过程中孔的周边会有一个缓冲带，这个区域会随着孔径增大而同时变大，会反射光。逐渐增大的缓冲带会使薄膜越来越不透明图6. 薄膜仅仅需要放在紫外样品池支架上（静电吸附）图7. 核孔膜孔径与光反射log值呈现良好的线性关系（三）设计无探针修饰的纳米孔分析平台，消除限域纳米孔内立体阻碍的干扰高分子膜表面的疏水性影响了探针分子的修饰，纳米限域内立体阻碍对探针和被测物之间的相互作用有很大的影响，造成纳米限域内分子探针修饰无论是成功率还是重现性都比开放表面的修饰差很多。针对这个不足之处，该团队设计了无探针修饰的纳米孔分析平台（Microchim. Acta, 2015, 59, 4946-4952 Talanta, 2015, 140, 219-225 Biosens. Bioelectron., 2015, 63, 287-293 J. Mater. Chem. B, 2014, 2, 6371-6377）。在运用纳米孔作为检测平台时，探针修饰是常用的做法，但这种方法有不足之处，譬如纳米孔内表面的立体阻碍，影响检测限的优化。纳米孔内高电场也影响了探针在孔内的稳定性。在该团队的工作中，探针游离在溶液当中，可以高选择性的和目标对象结合（多余的探针被单碳纳米管除去），只有结合了目标物的探针才能被纳米孔吸附，从而改变纳米孔表面的电荷，因此能用纳米孔选择性检测目标分子。这个新方法的优势在于，探针与目标对象的作用完全在溶液中，不受表面影响。将该方法用于对三价镉离子的探测，仅仅通过选择适当的缓冲溶液就可以做到。图8. （a-c）在纳米孔表面吸附高分子PEI，然后吸附Zr4+离子，纳米孔具备吸附核酸探针的能力；（d）与探测物结合的核酸适配体吸附到纳米孔表面，没有与检测对象相结合的自由核酸适配体被单壁碳纳米管吸附带走。纳米孔表面的电荷改变可以通过离子整流探测。基于高分子的纳米孔整流器容易发生非特异性吸附，尤其是含有胺基的小分子容易吸附在纳米通道表面，这会降低纳米通道传感器的效率。该课题组利用主客体相互作用来消除过量小分子的影响，在检测三聚氰胺中利用环糊精（Cyclodextrin）解决了这一个问题。与单壁碳纳米管（SWNTs）相结合，β-环糊精（β-CD）为涂覆有聚乙烯亚胺（PEI）和锆离子（Zr4+）的锥形纳米通道提供了优异的传感性能。以三聚氰胺为检测对象，制备的纳米通道可以选择性检测三聚氰胺诱导的双链DNA（dsDNA）（Biosens. Bioelectron., 2019, 127, 200-206）。全部工作在广州大学完成。图9. 环糊精可以屏蔽三聚氰胺的非特异性吸附（四）借助纳米通道支撑基底，发现高分子膜材料上具备完美的离子二极管效应和离子整流现象高分子纳米孔离子整流系数变化不够大，其检测能力与其他表面技术和荧光方法还有一定差距。通过提高纳米孔的离子整流效率可以进一步降低检测限。借助纳米通道基底，该团队发现气体高分子响应膜材料上完美的离子二极管效应和离子整流现象（RSC Adv., 2015, 5, 35622-35630）。二极管效应早先是电子二极管很重要的一种现象，有广泛的应用实例。在后来的蛋白质纳米通道中也发现了二极管效应，与电子二极管不同的是电流的载体是离子，这种效应是离子二级管效应，其原理也被其他人工材料采用。本文发明了一种全新的离子二极管，并用新的物理化学机理解释了超薄气体响应高分子膜的这种离子二极管效应。该高分子膜除了可以应用在油水分离、海水淡化和能源隔膜等领域中，对应用在分析化学中也是很有前景，其离子整流系数达到几万倍，几乎接近完美。图10. （A）和（D）核孔膜电镜图（200 nm），（B）和（C）长满高分子膜的PET膜的上下两面。（E）和（F）高分子膜的厚度（1.6 μm）。图11. 只要调换溶液和控制电压方向，就可以制备可开关的离子二极管。电压方向可以控制离子在薄膜附近的浓度，从而引起薄膜亲水或者疏水。（五）运用离子整流解释高分子薄膜内羧基可以带正电纳米孔分析化学的应用范围需要继续扩展，譬如运用离子整流观测表面化学反应，把纳米孔集成到微小器件中用于体内检测。2011年该团队运用离子整流解释了高分子薄膜内羧基可以两步质子化反应带正电（Nanoscale, 2011, 3, 3767-3773）。发现不对称锥形纳米孔内新的物理和化学性质：聚脂薄膜内表面的羧基可以通过两步质子化使薄膜内带负电荷、呈中性、带正电荷三种状态。该工作打破了近十年的传统观念，以前认为薄膜内表面只能具备带负电荷、呈中性两种状态。表面羧基（COOH）是由NaOH刻蚀聚脂薄膜PET产生的，在中性溶液中薄膜内表面带负电荷（COO-），在溶液pH 下降到3 或更低时，电流电压曲线发生反转。要通过电流电压曲线观测到这个现象，需在比较宽电压范围内扫描。图12. 不需要生物化学修饰的离子整流器。（A）锥形纳米孔图，（B）薄膜表面电荷性质发生变化。（六）将二维纳米孔折叠成三维微米器件，用于细胞培养和药物释放目前基于纳米孔的分析检测都是在体外进行，要想将更加先进的检测技术运用到体内，必须和能用于体内的其他智能化的微小器件相结合。该团队曾经把二维的纳米通道折叠成三维的微米器件（Nano, 2009, 4, 1-5）。这种立体盒子的每个面都带有纳米孔，可以进一步功能化。该立体盒子（微米）可以用作细胞存放的容器，譬如能产生胰岛素的细胞。盒子的每一面的纳米孔都能感知周围的环境，根据需要用于营养成分的交换，保证盒内的细胞正常生长，并且在体内为患者提供源源不断的胰岛素。还可以把其他的药物分子放入微米器件内，为患者提供帮助。该工作只是初步的把纳米孔和其他先进器件相结合，后续的应用还需要更多的研究工作。图13. 三维纳米孔器件（七）小分子功能化的纳米孔通道可以调控离子流在家禽业中滥用金刚烷胺（ADA）及其衍生物作为兽药，可能会给人类带来严重的健康问题。因此，迫切需要开发一种快速、廉价、超灵敏的ADA检测方法。该团队建立了一种灵敏的锥形纳米通道传感器，利用主客体竞争的独特设计快速定量检测ADA。该传感器使用对甲苯胺类对纳米通道表面进行功能化来构建，然后用葫芦素（Cucurbit[7]uril，CB[7]）组装而成。当ADA加入时，由于主客体的竞争，它会占据CB[7]的空腔，使CB[7]从CB[7]-p-甲苯胺类络合物中释放出来，导致纳米通道的疏水性发生明显变化，这可由离子电流确定。在最佳条件下，该策略允许在10-1000 nM的线性范围内灵敏检测ADA。基于纳米通道的ADA传感平台具有高灵敏度和良好的重复性，检测限为4.54 nM。该文首次利用纳米通道系统实现了基于主客体竞争的非法药物快速、灵敏的识别，并详细阐述了该方法的原理和可行性。该策略为将主客体系统应用于小分子药物检测纳米通道传感器的开发提供了一种简单、可靠、有效的方法（Talanta, 2020, 219, 121213）。全部工作在广州大学完成。图14. 葫芦素调控的纳米孔检测三维金刚烷胺（ADA）（八）核酸纳米结构作为纳米孔信号传导载体检测病毒基因片段运用纳米孔直接检测小分子或者其他目标对象挑战性非常大，如果把对目标对象的检测转化成对核酸纳米结构的检测，可以解决很多以前不能解决的问题（Analyst, 2022, 147, 905-914）。特别是，具有明确三维纳米结构的DNA四面体是用作信号传感器的理想候选。该团队展示了在反应缓冲液中检测HPV18的L1编码基因作为测试DNA靶序列，其中连接DNA四面体到磁珠表面的长单链DNA被靶DNA激活的CRISPR-cas12系统切割。DNA四面体随后被释放，可以通过玻璃状纳米孔中的电流脉冲进行检测。这种方法有几个优点：（1）一个信号传感器可以用来检测不同的目标；（2）孔径比目标DNA片段大得多的玻璃状纳米孔可以提高对污染物和干扰物的耐受性，避免纳米孔传感器性能的降低。图15. 纳米孔结合CRISPA-cas12 检测病毒片段王家海教授简介王家海，广州大学化学化工学院教授、研究生和博士后导师，2008年5月美国University of Florida化学系毕业，师从Charles R. Martin；2008年5月至2009年1月，美国约翰霍普金斯大学化学生物工程系博士后，从事微纳米器件加工课题，致力于智能器件的设计及其应用性能的探讨；2009年1月至2014年8月，分别在中科院苏州纳米所和长春应用化学研究所任副研究员，从事体外诊断纳米孔检测相关的技术开发。2014年10月加入山东大学，任研究员，从事氢能源催化剂材料的开发。2017年至今加入广州大学，百人计划教授。入选中国科学院首批促进会会员，广州市高层次青年后备青年人才，全球顶尖十万科学家之一。目前团队研究方向包括能源催化材料、锂电池、生物化学传感器、纳米孔单分子计数器和5G通讯。代表性成果发表在Advanced Materials、Biosensor and Bioelectronics、J. Am. Chem. Soc.、Nano Letters 等国际著名期刊上。精彩会议预告：点击图片免费报名参加“第五届基因测序网络大会”

Nature Communications：纳米红外研究无机纳米颗粒-聚合物复合材料界面效应布鲁克纳米表面事业部 魏琳琳 博士英文题目：Nature Communications: Unraveling bilayer interfacial features and their effects in polar polymer nanocomposites摘要以聚合物为基体，无机纳米粒子为填料的聚合物纳米复合材料具有优异的力学、电学和热学性能。纳米颗粒和聚合物之间的界面效应通常被认为是实现这些性能增强的关键因素。然而，如何理解界面效应以及界面微区的结构与性能是聚合物纳米复合材料领域长期面临的基础性难题。近期，来自武汉理工大学、清华大学、伍伦贡大学等学校的科学家们将Bruker的光热诱导纳米红外技术与其他先进技术相结合，直接探索纳米颗粒-聚合物纳米级界面区域。研究发现无机纳米颗粒与聚合物基体的界面存在强极性构型的“双界面层”结构，包括10纳米厚的内层和大于100纳米的外层界面。分子动力学及相场模拟结果表明纳米颗粒表面电势以及颗粒间距的协同作用是形成界面极性构型的关键作用机制。这项研究的结果有助于阐明界面处的相互作用机制，并为制备纳米复合材料以获得最佳性能提供有价值的见解。利用无机纳米粒子/聚合物复合材料的高极性“双界面层”行为，科学家们在具有超低无机填料含量的纳米复合材料中获得了显著增强的介电及压电性能。相关研究成果以Unraveling bilayer interfacial features and their effects in polar polymer nanocomposites为题，发表在Nature Communications上。实验内容实验选择典型的铁电聚合物PVDF作为基体，填充TiO2纳米颗粒。其中PVDF膜层的厚度低于纳米颗粒的直径，使TiO2能够暴露在膜层表面（图1 a）。图1b，c 样品表面和横截面的SEM图像显示颗粒表面存在约10nm的包裹层。HADDF和碳成像图（图1d，f）进一步表明10nm的结合层富含碳元素，为有机碳链键合在纳米颗粒表面。采用布鲁克nanoIR3纳米红外系统进一步研究了界面区域的化学结构（图1 e f）。采用PVDF极性构象的波数（866cm-1）和非极性构象的吸收波数（766cm-1）进行红外成像，分别对应图1f中图和右图。红外成像图显示纳米颗粒周围存在100nm以上强极性构象区域。压电力显微镜（PFM）采集平行于膜平面和垂直于膜平面的L-PFM图像及面外V-PFM图像，结果显示颗粒的L-PFM呈现一半亮一半暗的结构，V-PFM呈现全亮的结构。表明纳米颗粒/聚合物的内层界面区域内偶极子的极化方向垂直于纳米颗粒表面。综合以上的观测结果，作者揭示了无机纳米颗粒与聚合物基体的界面存在强极性构型的“双界面层”结构， 由10nm的极性偶极子内层界面的和100nm强极性构象的外层界面组成。 图1 直接观测无机纳米颗粒与聚合物基体的“双界面层”结构作者采用nanoIR3纳米红外系统进一步研究了纳米颗粒的间距对界面效应的影响（图2）。距离较远的纳米颗粒会形成强极性构象结构界面（图2 b左图）；距离相对较近的纳米颗粒，其界面区域相互重叠，将抑制极性构象的形成（图2 b中图）；纳米颗粒相互连接时，界面区域也倾向于相互合并（图2 b右图）。FTIR检测不同TiO2纳米颗粒含量的宏观材料中极性构象的比例（840 cm&minus 1/766 cm&minus 1及 1279 cm&minus 1/766 cm&minus 1峰强比），TiO2纳米颗粒含量0.35%时极性构象最多，继续增加纳米颗粒含量，由于纳米颗粒间距变小，界面区域相互重叠使极性构象含量降低。分子动力学及相场模拟表明极性构象界面的形成取决于纳米颗粒表面电势以及颗粒间距的协同作用。图2 纳米颗粒/聚合物复合材料界面极性区域采用纳米叠层设计（Al2O3/PVDF/ Al2O3）表征单一界面层的贡献。纳米叠层纳米复合材料的介电常数εr与PVDF的膜厚具有很大的相关性，并随着PVDF膜厚的减小而增加。由于界面极性层的影响，纳米叠层纳米复合材料显示出比Al2O3（εr~9.8）和PVDF（εr~7.8）更高的εr。而Al2O3 (15 nm)/PVDF (10 nm)/Al2O3 (15 nm)/PVDF (10 nm)/Al2O3 (15 nm)，包含两层内层界面层结构，表现出86 J/cm3的超高介电能量密度，远高于文献报道的纳米复合材料的介电能量密度。同时具有76%的能量效率，与大多数介电聚合物或纳米复合材料相当。图3 内层界面层增强复合材料介电性能 总结借助于布鲁克纳米红外系统，直接观测到纳米颗粒-聚合物复合材料的极性界面构象，并研究了颗粒间距对极性构象的影响。结合其他科学工具的结果，本文的工作促进了对聚合物纳米复合材料中界面基础科学问题的理解，可为高性能极性聚合物复合材料的设计与开发提供指导，并推动介电储能、电卡制冷、柔性压电传感等高新前沿技术领域的发展。 本文相关链接：Unraveling bilayer interfacial features and their effects in polar polymer nanocomposites [J] Nature Communications volume 14, Article number: 5707 (2023)https://www.nature.com/articles/s41467-023-41479-0

9月29日上午，“中国科学院北京纳米能源与系统研究所科研进展汇报、合作签约暨园区建设项目开工仪式”在北京市怀柔区怀柔新城13街区项目现场举行。　　中共北京市怀柔区委书记齐静，北京市怀柔区区长常卫，中关村发展集团股份有限公司董事长许强，中关村发展集团股份有限公司总经理周云帆，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长王中林，北京中关村微纳能源投资有限公司董事长佘京学，北京市、怀柔区相关委办局，中关村发展集团股份有限公司，中国科学院及中国科学院北京分院有关领导、嘉宾及参建单位代表等200余人出席合作签约和项目开工仪式。　　为加快北京建设成为全国科技创新中心的步伐，北京市和中科院的各级部门在纳米能源所筹建过程特别是园区建设中给予大力支持。纳米能源作为一个超新的学科领域，以其原创的概念、变革性技术的发展和广阔的应用空间在短时间内就引起了全球科学家的关注。　　纳米能源技术成果惠民利民　　纳米能源所首席科学家、所长王中林院士介绍，纳米能源研究所以纳米能源与纳米系统核心技术为研发目标，在压电电子学、压电光电子学及摩擦纳米发电机等相关领域开展基础和应用基础研究。研究所设立材料物性、微纳能源、微纳系统、压电电子学、压电光电子和耦合传感等6个研究部，并重点建设纳米材料制备、纳米材料表征、微纳制造与加工、纳米生物与环境、纳米光电测量等5个技术支撑平台。　　据悉，在中国科学院和北京市的大力支持下，纳米能源所的科研工作取得了快速的发展。截至目前，已经发表了452篇学术论文，其中第一单位论文156篇，平均影响因子超过9 申请了251项中国专利，其中220项为发明专利，为配合后续产业化申请了31项实用新型专利 78项专利申请已获得授权，对于重要的技术提交了25项PCT国际专利申请。　　尤其在空气净化系统应用、自供能鞋用传感系统、自驱动尾气颗粒物净化系统、植入式纳米能源、自驱动植入式医疗器件和高安全性电子签名系统等方面取得显著成效。　　例如，在空气净化系统应用中，基于摩擦纳米发电机的空气净化系统，可以有效去除空气中的粉尘、颗粒物、以及吸附在颗粒物上的大肠杆菌、葡萄球菌等有害物质，具有不产生臭氧、风阻小、能耗低、无需更换耗材等优势。改善了城市的空气环境，提升了人民的健康水平。　　另外，在自供能鞋用传感系统中，利用摩擦纳米发电机，将人体行走的机械能转化为电能，利用这些电能，可以实现即时的发光或发热 同时，此部分电能可通过集成电路供给后端的传感器，再通过蓝牙通信模块与智能终端连接，从而形成一套自供能健康监测系统。　　此外，在高安全电子签名系统中，基于压电光电子学效应和复合微纳加工技术，首次研发出高分辨率、三维大规模压电发光二极管阵列器件，可同时记录施加应力的二维形状、每个像素点的力度，以及外力在不同像素点之间移动的速度，实现思维识别，显著提高了电子签名的安全性。　　建设纳米能源全球创新中心　　市政府副秘书长刘印春强调，纳米科技等新材料技术与信息技术、生物技术共同构成了当今世界高新技术的支柱。尤其是纳米科技，正以一个战略性新兴产业在崛起。随着在信息、能源、环境、生物医药等领域的应用研究日趋成熟，纳米科技逐步展现出广阔的商业前景。　　中国科学院北京纳米能源与系统研究所园区建设项目是北京市为落实与中国科学院联合引进王中林“顶尖千人”创新团队，共建纳米能源与系统研究所而设立。项目选址于怀柔雁栖经济技术开发区，将耗资10亿元，规划用地面积为4.47万平方米，总建筑面积为10.79万平方米，6.25万平方米的科研办公区容纳了纳米能源所的科研人员约900人。　　“纳米能源所的建立让中国，尤其是北京在该领域的发展取得了先机。经过4年多的努力，纳米能源所在学术研究上已经形成了具有国际引领地位的创新策源地，同时在应用技术方面也已经布局攻关，争取让该领域的首个产业化项目落地北京，为首都的发展做出贡献。怀柔园区的建设将为纳米能源所未来的科研创新和产业孵化进一步提供有力的保障和支持，让纳米能源科技起航怀柔、引领世界。”王中林如是说。　　据介绍，中试及产业孵化区将汇聚培育纳米科技及新能源、新材料的前沿创新创业企业及产业链上下游服务企业，打造国际顶尖的微纳科技成果转化试验田。未来建设成为集研发、展示、交流、产业转化等于一体的、国际一流纳米能源全球创新中心。　　助力打造怀柔科学城　　前不久，郭金龙书记和王安顺市长在北京市科技创新大会上强调，北京建设全国科技创新中心，一定要扎实推进中关村科学城、怀柔科学城、未来科技城建设 要把三大科技城建设放到科技创新全局的突出位置，形成标志性、示范性效应。　　9月28日，召开的“十三五”时期院市合作推进全国科技创新中心建设座谈会议上，北京市和中科院签订了“十三五”时期院市合作行动计划和共建怀柔科学城合作协议书。相关领导表示未来将集聚全球高端创新资源，围绕构建高精尖经济结构，打造世界知名科学中心，将北京建设成为具有全球影响力的科技创新中心。　　刘印春指出，北京市提出纳米科技和产业的发展目标，是要力争在2025年形成在全球纳米领域全面领跑的战略格局。一方面要有大量世界一流或者领先世界的研究成果涌现，另一方面有大量高水平的科研成果转化为产品。　　纳米能源与系统研究所园区建设此项目的开工及研究工作的开展，将共同推进纳米能源技术的转移转化和产业化工作，有助于加快技术创新，促进创新成果共享。也将吸引全球更多的纳米高端产业聚集北京，落户怀柔，助力打造怀柔科学城，为建设世界科技强国和全国科技创新中心做出新的更大的贡献。

第七届中国国际纳米科学技术会议（CHINANANO 2017）于8月31日在北京闭幕。来自全球30多个国家和地区的2000多名代表出席了本次大会。作为表面观测和测量技术的全球领导者，布鲁克公司纳米表面仪器部携品牌最新产品与前沿科技盛装亮相。 由国家纳米科学技术指导协调委员会主办，国家纳米科学中心承办的CHINANANO2017，自2005年举办至今，已成长为具有较强世界影响力的、综合性品牌国际会议。本次大会围绕纳米科技的总体发展，聚焦18个主题，为学术界、产业界的交流与讨论及未来的合作提供了绝佳机会。在三天的会期中，包括诺贝尔奖获得者、石墨烯的共同发现者康斯坦丁诺沃舍洛夫教授在内的7位世界一流的纳米科技领域专家作大会特邀报告，500多位科学家在18个分会场作邀请报告，400余位科学家做口头报告，800余篇论文以墙报交流。可以说，本次会议充分发挥了纳米科技的创新驱动和示范引领作用，进一步夯实我国在世界范围内的纳米强国地位。而作为世界上最完整的原子力显微镜、三维非接触式光学轮廓仪和探针式表面轮廓仪系列产品、摩擦磨损、纳米压痕系列及全套解决方案的提供商，布鲁克公司纳米表面仪器部在历届CHINANANO大会上从未缺席。本届大会，布鲁克在极富动感的展台上带来了最前沿的尖端科技，展示了品牌不遗余力打造表面观测与测量技术领域排头兵的决心，提供了一个与用户面对面交流的完美平台。 会议期间，中国科学院院长、大会主席白春礼一行来到布鲁克展台视察指导。资深应用科学家孙昊博士为白院长详细介绍了Bruker AFM最近取得的新进展，包括峰值力压电力响应显微镜（PeakForce PFM）、峰值力扫描电化学显微镜（PeakForce SECM）、基于快速力阵列（Fast Force Volume，FFV）获得Data Cube的一些技术，如接触共振结合FFV同时测量样品的储能模量、损失模量、损耗角、粘附力，扫描电化学显微镜结合FFV得到每一个像素点的逼近曲线来研究反应动力学，隧穿原子力结合FFV测得每一个像素点的IV曲线，压电力响应显微镜结合FFV测得压电信息、接触共振信息、畴壁信息，畴反转的动态信息等等，以及液下电学测量技术，如在液体中测量导电性、压电以及电势。 同时孙博士还展示了新产品带来的一些新发现，如液体中材料或器件表现出的与空气中不同的电学性质等。白院长详细询问了实现这些功能特别是液体中的电学测量所需要的技术手段，并了解了布鲁克新技术用于锂电池电极原位研究和生理环境下生物压电材料的研究的一些新数据，孙博士就白院长提出的各种科学问题一一作了详细介绍解答。讲解结束后，白院长对布鲁克纳米表面仪器部门科研团队的创新努力表示非常赞赏 在布鲁克展台展示的一款生物型原子力显微镜（Bioscope Resolve）面前，纳米表面仪器部资深应用科学家叶鸣博士向白春礼院长详细介绍了该款产品在生物分子成像与活细胞成像方面的优异性能，并介绍了布鲁克对软样品高分辨测量的技术进步。此外，叶博士还就peakforce先进性等问题与白院长进行了深入交流介绍。向白院长展示了Bruker一系列为溶液环境高分辨成像所优化的异型探针，新探针在溶液环境下的优异性能表现与独特设计思路给大家留下了深刻的印象。本次会议布鲁克动用大量人力将重达一千多公斤的Resolve全套系统安装到了展会的现场，无疑成为了CHINANANO让人印象最为深刻的一件参展仪器设备。 多年来，布鲁克纳米表面仪器部一直着眼于研发新的计量检测方法和工具，不断迎接挑战，致力于为客户解决各种技术难题，提供最完善的解决方案。此外，根据工业生产中的操作模式和操作习惯，针对生产中的特定应用需求，为客户量身打造相匹配的仪器设备，简化生产过程的操作流程，提高工作效率。目前，布鲁克的表面测量仪器广泛用于大学、研究所，工业领域的LED行业、太阳能行业、触摸屏行业、半导体行业以及数据存储行业等，进行科学研究、产品开发、质量控制及失效分析，提供符合需求和预算的最佳解决方案。本次大会，布鲁克不仅站在行业尖端学术平台一展雄风，与产业界中外专家和企业家交流经验展开思想碰撞，更充分展示了科研团队应用研究与成果转化的的出色成效，传递出力做纳米技术先行者与最优解决方案提供者的强音。

仪器信息网讯 2010年11月5-7日，“中国微米纳米技术学会纳米科学技术分会第二届年会暨2010全国纳米生物与医学学术会议”在湖北省武汉市洪山礼堂召开。　　“全国纳米生物与医学学术会议”由国家科技部“纳米研究”重大科学计划专家组和中国微米纳米技术学会纳米科学技术分会共同发起，自2008年开办以来，每两年举行一次，其初衷是为了反映我国纳米生物与医学领域中的最新成果，促进各研究单位与相关研究者之间的学术交流，尤其是重大科学研究计划项目之间的互动与合作，以更好地推动纳米生物与医学的研究与发展，特别是进一步明确主攻方向，发现和培育新的生长点，为我国纳米生物与医学失业的健康发展提供更多的契机和思路。会议现场　　本次会议中国微米纳米技术学会纳米科学技术分会主办，武汉大学、国家纳米科学中心及湖北省化学化工学会联合承办，几十位中科院院士、国家“973计划”项目首席科学家、国家杰出青年科学基金获得者和长江学者以及其他业内人士等共700人参会。　　据介绍，纳米科技在过去十几年间有着十分迅速的发展，很多学科专家进入到了这个领域。纳米科学与生物学及医学的结合，将促进生物学和医学研究的深入以及对疾病致病机理的认识，为开发出更为有效的检测和诊断技术以及提出更好更新的疾病治疗方案开辟新的方向和途径。大会执行主席之一、武汉大学庞代文教授介绍会议筹备情况　　本次会议共收到稿件400多篇，共有大会报告8个、分场报告88个、口头报告60个以及墙报近220篇。会议期间，国内外专家学者围绕“纳米生物技术、肿瘤诊断与治疗、细胞与病原微生物、纳米药物制剂”四个主题进行了演讲和探讨，共同交流有关纳米科学技术最新前沿进展和我国纳米生物与医学领域中的最新成果。大会执行主席之一、武汉大学庞代文教授介绍说，希望此次会议能给业内人士提供一个高水平的交流平台，并能给对纳米生物与医学感兴趣的学生提供良好的学习机会。大会报告：自驱动的纳米系统：纳米发电机和压电电子学报告人：美国佐治亚理工学院 王中林院士分场报告：发展纳米表征技术的一些思考报告人：厦门大学田中群院士墙报展示　　从会上了解到，目前，全球纳米技术的年产值已超过500亿美元，并将在未来四年内增长至上万亿美元，纳米技术的进一步发展，将导致传统产业结构的调整以及新产业的诞生。我国政府部门高度重视纳米科技的发展，于2006年设立了“纳米研究”重大科学研究计划，并先后组建了国家纳米科学中心、纳米技术及应用国家工程研究中心等国家级纳米中心以及国家纳米技术国际创新园等产业化基地。　　会议还组织了由973项目首席科学家为主要骨干、感兴趣的教授共同参加的“纳米生物与医学研究自由论坛”，目的是促进与加强重大科学计划等科研计划中纳米生物与医学及其相关研究的联接与互动，有利于开展更多的学术交流与合作。主要议题为：1)纳米生物与医学研究中的共性问题、原始创新以及如何通过联合来解决或实现；2)研究纳米生物与医学的基本方法与途径；3)重大应用和向应用发展所需要的支撑条件；4)纵观纳米生物医学的下一个10年：核心技术，重大问题， 产业化前景。　　会议同期还举办了仪器展示活动，岛津、马尔文、布鲁克AXS、蔡司、奥林巴斯、安道尔、儒博、上海千欣、上海悌可、凯隆国际等十几家仪器及试剂供应商进行了产品展示。仪器展示会一角

压电材料是受压力作用时会在相对表面两端界面之间产生电压的晶体材料，可适用于换能器，传感器、驱动器、声纳、手机和机器人等应用。相较于其他3D打印制备技术，投影式光固化3D打印技术，尤其是PµSL，在打印速度和分辨率方面都有明显的优势（(26,000 mm2h-1, 10 μm），挤出式(0.2–113 mm2 h-1, 10–120 μm)，气溶胶喷射（19–5,600mm2 h-1,100 μm)，多工艺协作制备( multiprocesstechniques)（11 mm2 h-1,100 μm)。本文整理了近年间期刊上压电材料的相关研究进展，供大家参考，如对这个方向感兴趣，欢迎和我们联系，一起探讨光固化打印压电材料的技术和应用。Nature Electronics：PµSL制备价态可控的多材料压电器件一句话总结：采用PµSL的技术打印3D结构，然后选择性沉积一种或多种材料（金属、陶瓷、半导体材料等）在已打印的3D结构的任意指定位置，实现了价态可控的3D压电器件的制备。论文信息：Hensleigh R., Cui  H. C.  , Xu  Z. P.,   Massman J., Yao D. S.,,Berrigan J. and X. Y. Zheng . Charge-programmed three-dimensional printing formulti-material electronic devices. Nature Electronics (2020). https://doi.org/10.1038/s41928-020-0391-2。Nature Materials: 3D 打印制备智能压电材料一句话总结：采用3D打印技术，快速打印任意结构的压电三维材料，实现电压在任意方向可放大、缩小及反向的特性。论文信息：H.C. Cui, R. Hensleigh, D. S. Yao, D.Maurya, P.Kumar, M. G. Kang, S. Priya and X. Y. Zheng. Three-dimensional printing of piezoelectricmaterials with designed anisotropy and directional response.Nature Materials 18, (2019) 234–24. https://doi.org/10.1038/s41563-018-0268-1。Materials and Design: DLP 3D打印制备压电耳机一句话总结：采用DLP 3D打印技术制备压电声学传感器并封装在集成电路中。实验结果表明：该传感器薄膜厚度可减至35微米且具有可调节的共振频率。论文信息：Tiller B., Reid A., Zhu B. T., Guerreiro J.,Domingo-Roca R., Curt Jackson J. C. and Windmill J.F.C.. Piezoelectricmicrophone via a digital light processing3D printing process. Materials andDesign 165 (2019) 107593. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107593。Procedia CIRP: 聚合物基压电可光固化树脂制备压电材料一句话总结：采用PµSL制备高聚合物基压电材料，该材料是以PVDF（聚偏二氟乙烯）35%（体积分数）与光固化树脂混合制备而成，压电电压系数为105.12 × 10-3 V∙m/N。论文信息：Chen X. F., Ware H., Baker E., Chu W. S.,Hu J. M. and Sun C. The development of an all-polymer-based piezoelectricphotocurable resin for additive manufacturing. Procedia CIRP 65 (2017) 157 –162. https://doi.org/10.1016/j.procir.2017.04.025。 ACS Nano：3D打印制备复合纳米压电材料一句话总结：采用DLP-3D打印技术制备了复合纳米压电材料（BTO-PEGDA）。实验结果表明：优化的纳米BTO颗粒掺杂制备的压电材料介电系数是无优化掺杂的压电材料的十倍以上，且应变转换效率也远超于掺杂碳纳米管制备的压电复合材料。论文信息：Kim.K, Zhu W. Qu X., Aaronson C., McCall W. R.,Chen S.C. and Sirbuly D.J. 3D optical printing of piezoelectric nanoparticle-polymer compositematerials. ACS Nano, 2014. 8(10) 9799-806. https://doi.org/10.1021/nn503268f.官网：https://www.bmftec.cn/links/10

据美国物理学家组织网3月30日(北京时间)报道，美国科学家今天宣布研发出了首个可商用的纳米发电机。研究人员称，这种柔性芯片可依靠人体运动，如手指的压力或脉搏的震动产生电力，有望让iPod等电子设备同电池说“拜拜”。　　佐治亚理工学院教授王中林(音译)领导的科研团队在美国化学学会国家会议和展览大会上展示了该研究成果。他们通过按压位于两个手指之间的纳米发电机，分别给一个发光二极管(LED)灯泡和一个液晶显示屏(LCD)提供电力，以此证明了其在商业上的可行性。　　这种纳米发电机由平放在弹性高分子薄膜衬底上的氧化锌纳米线和两端的电极构成，其技术关键——压电材料氧化锌纳米线能将机械能转化为电能。这些氧化锌纳米线的直径仅为头发丝宽度的1/500，王中林团队找到了一种方法，可以将数百万根氧化锌纳米线中的电荷捕捉起来并集合在一起。同时，他们也开发出了一种可让纳米线沉积在大小仅为邮票1/4的柔性高分子薄膜芯片上的新手段。　　王中林表示，5个纳米发电机结合在一起，能产生3伏特的电压和1微安的电流，电压与两节普通的AA电池相当。从王中林2005年开始研究纳米发电机到现在，6年来，纳米发电机的输出功率提高了几千倍，输出电压提高了150倍。未来，人们可将很多纳米发电机组合在一起，为iPod和手机等电子设备提供电力。　　科学家指出，纳米发电机产生的电力可以存储在电容器内，定期驱动传感器并无线传输电信号。而且，未来人们可以通过散步来激活放在鞋子内的纳米发电机，为手持电子设备提供电力 心脏跳动可为植入体内的胰岛素泵提供电力 甚至轻拂的微风都能让纳米发电机为探测环境的传感器提供电力。　　王中林表示，他们的下一个目标是进一步提升纳米发电机的输出功率，并可能3—5年内最先在环境检测传感器上实现其商业运用。