工程技術(shù)

基于人工Mie共振的超稀疏聲學超表面及低頻聲波強反射

南京大學劉曉峻教授課題組提出了利用高對稱性折疊空間結(jié)構(gòu)中低有效聲速效應來構(gòu)建具備超慢聲速的流體微單元，并通過3D立體成型技術(shù)制作了高質(zhì)量的人工Mie共振單元，系統(tǒng)地開展了不同溫度、氣壓條件下Mie共振模式激發(fā)、等效參數(shù)反演和聲場調(diào)控性能測試等工作。研究結(jié)果表明，該單元可有效激發(fā)強烈的聲學Mie共振，并且展現(xiàn)出豐富的單極子、偶極子、四極子、八極子等一系列經(jīng)典的Mie共振模式；進一步的研究結(jié)果表明，單極子Mie共振可以產(chǎn)生負的有效體模量，而偶極子Mie共振則會實現(xiàn)負的有效動態(tài)質(zhì)量密度?！禢ature Materials》

單個聚合物的布線結(jié)構(gòu)

合成高分子如今已經(jīng)無所不在，但是人類對單個高分子鏈的分子構(gòu)型的控制水平卻非常有限。盡管我們可以控制寡聚苷酸和蛋白質(zhì)自組裝形成特定的納米結(jié)構(gòu)，但是卻無法單個控制其他類型的高分子，也無法研究單個分子的性質(zhì)。西班牙科學家Knudsen等人合成了一種高分子線，在每個重復單元側(cè)鏈都接有短鏈寡聚苷酸。這種高分子線長度超過200nm，柔軟可彎曲，在DNA襯底上可以變成各種形狀。此外，它還是共軛結(jié)構(gòu)，可能會導電，因此可以用來創(chuàng)建個分子級電子或光學電線任意幾何圖形?！禢ature Nanotechnology 》

基于注銀木質(zhì)素的環(huán)保型抗菌納米顆粒

銀納米粒子具有抗菌性，但因為難以降解，對其使用令人擔憂。美國科學家Orlin D. Velev帶領(lǐng)國際合作團隊，發(fā)現(xiàn)了一種具有生物降解性的、銀離子注入的木質(zhì)素納米粒子，其外部覆蓋了一層陽離子聚電解質(zhì)層。聚電解質(zhì)層增強了粒子與細菌細胞膜的粘性，因而可以有效殺死很多類型的細菌。研究者的離子損耗研究表明，這些納米粒子的生物活性是有時間限制的，因為銀離子會不斷的被吸附。與同等質(zhì)量的金屬銀納米粒子或硝酸銀溶液相比，高通量生物活性篩選并沒有顯示粒子毒性的增加。他們的研究結(jié)果表明，應用綠色化學的原則，可以設(shè)計合成出具有生物降解性、高抗菌活性的納米粒子。《Nature Nanotechnology》

光遺傳控制的活體內(nèi)源性鈣離子通道

鈣離子是不同細胞功能的一個重要組成部分，之前的研究曾嘗試使用藥物和電刺激來精確控制鈣離子通道，但還不夠精確。韓國科學家Won Do Heo等人使用來自開花植物擬南芥的一個光感受器，稱為隱花色素2（Cry2），并將其與STromal Interaction Molecule 1（STIM1，幾乎存在于所有動物中的一個蛋白，可打開細胞的鈣離子通道）結(jié)合在一起，這就產(chǎn)生了一個雜交分子OptoSTIM1，當研究者將藍光引入表達OptoSTIM1的細胞時，它們被誘導打開其鈣離子通道，并允許來自細胞外的鈣離子流入，被檢測到的鈣離子是與以往的研究的5到10倍。

超表達的受體激酶ERECTA提高水稻和番茄的抗熱性

全球氣候變暖對植物抗病抗逆性提出了新的難題，尤其高溫對農(nóng)作物生產(chǎn)造成了嚴重的威脅。中國科學院上海生科院植物生理生態(tài)研究所何祖華研究組首先在植物抗病性研究中，發(fā)現(xiàn)擬南芥的受體激酶ERECTA是一個抗病原菌主效QTL位點，該QTL也調(diào)控對極端高溫（40oC）的脅迫耐性。ERECTA基因與蛋白表達水平的提高可以大大提高轉(zhuǎn)基因植物的抗熱性，該基因在作物水稻和番茄中也有相同的功能，這些發(fā)現(xiàn)進一步解析了ERECTA的生物學功能，也為抗高溫分子育種提供了一個重要的技術(shù)。 《Nature Biotechnology》

蜂窩結(jié)構(gòu)的仿生工程

西安交通大學盧天健教授和徐峰教授等研究者發(fā)表論文，系統(tǒng)闡述了蜂窩這種古老的結(jié)構(gòu)形式在傳統(tǒng)的工程以及新興的微納制造、生物醫(yī)學領(lǐng)域基礎(chǔ)與應用的最新進展，展望了未來發(fā)展方向，內(nèi)容涉及材料、力學、熱學、聲學、建筑、交通、化工、機械、微納制造、生物醫(yī)學等多學科交叉領(lǐng)域。該論文的發(fā)表對于促進國內(nèi)外超輕多孔材料和結(jié)構(gòu)研究相關(guān)領(lǐng)域的深入發(fā)展將起到積極的推動作用?！禤rogress in Materials Science》

一種蜂窩狀結(jié)構(gòu)的管狀石墨烯

石墨烯作為一種具有異乎尋常特性的極薄的碳原子材料，近幾年來吸引了研究人員巨大的興趣，中國科學院上海硅酸鹽研究所的研究人員黃富強研究員等人創(chuàng)造了一種能夠支撐起相當于其自身重量40萬倍的物體而不發(fā)生彎曲的石墨稀材料。這種石墨烯泡沫承受了力度超過每平方英寸1.45萬磅的外力的重擊——幾乎相當于在世界海洋最深處的壓力，新創(chuàng)造出的這種材料能夠承受較之以往報道的石墨烯材料更大的沖擊，還可以被擠壓成其原始大小的約5％，而且依然能夠恢復其原來的形態(tài)，而且即使這一過程重復1000次還能保持完好無損。《Advanced Materials》

高穩(wěn)定性和光學活性的“準金”納米片材料

而銀納米晶由于具有形貌的多樣性和制備的可控性，以其為模板實現(xiàn)金的外延生長可成為制備金納米晶的替代方案。但由于置換反應的發(fā)生，通常只能得到具有空心結(jié)構(gòu)的納米材料。西安交通大學前沿科學技術(shù)研究院高傳博教授及其合作者以銀納米片為例，通過引入配位作用抑制了置換反應的發(fā)生，實現(xiàn)了金在銀表面上的外延生長，最終形成了一種新穎的具有核殼結(jié)構(gòu)的“準金”納米片材料。該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和光學活性，在分子檢測、生物傳感與成像等領(lǐng)域具有良好的應用前景?！禔dvanced Functional Materials》