德研究人員應(yīng)用特殊納米材料成功使太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率達到80%

據(jù)報道，德國柏林的赫爾姆茨太陽能燃料研究所研究人員應(yīng)用特殊納米材料，日前發(fā)明了高效利用太陽能制氫新工藝。這種納米材料可以使太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率達到80%。

新工藝采用的是水電解原理。將2根電極插入水中，在電磁場作用下，水可以分解成氫氣和氧氣。氫是一種可以存儲的能源，氫燃料電池可以應(yīng)用在汽車等眾多領(lǐng)域。通常電解水需要耗費大量電能，在產(chǎn)生氫能的同時又在消耗能源。這種能源轉(zhuǎn)化并不經(jīng)濟，于是赫爾姆茨太陽能燃料研究所研究人員想到了利用太陽能，但是太陽能的能源轉(zhuǎn)換效率通常比較低，不能滿足電解水需要，為此他們研究出一種納米材料電極。這種電極可以大大提高太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率，從而提高電解水的制氫能力。

研發(fā)利用太陽能電解水的電極材料并不是件容易的事，因為電解水制氫過程最好是在酸性環(huán)境下進行，但這樣的環(huán)境容易使太陽能電池生銹，而且采用傳統(tǒng)電極需要昂貴的稀有金屬鉑或鉑銥化合物。為此，研究人員想出一個解決辦法，他們用黃銅制成用二氧化鈦包覆的透明、輕質(zhì)的薄膜材料。二氧化鈦薄膜是多晶體，并含有鉑納米顆粒。這種新的金屬復(fù)合材料可以在陽光照射下產(chǎn)生0.5V的光壓，以及38mA/cm2的光電能，并能作為制氫的催化劑，也可防止電極生銹。

該項目負責(zé)人尼德利克稱，采用這項新技術(shù)可以使陽光中可見光的80%轉(zhuǎn)化成光電能并用于制氫。目前該項目還有許多試驗要做，要達到實際應(yīng)用效果，復(fù)合電極之間的電磁場至少要達到1.8V。尼德利克表示，“我們的實驗證明，未來完全可以利用太陽能來生產(chǎn)氫燃料。我們已與一家公司合作使光制氫項目工業(yè)化”。（科技日報）

哥倫比亞大學(xué)打造出的單分子二極管比納米二極管快50倍

據(jù)報道，哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院的研究人員們已經(jīng)開發(fā)出了一種能夠用于打造單層二極管的技術(shù)，而且這種分子二極管能夠比當(dāng)前的納米二極管快上50倍。由應(yīng)用物理學(xué)副教授Latha Venkataraman率領(lǐng)的這支團隊，或許也是首個成功打造出了可投入實際應(yīng)用的單分子二極管的團隊。有關(guān)這項新發(fā)現(xiàn)的論文詳情，已經(jīng)發(fā)表在近期的《自然納米技術(shù)》期刊上。

此前，已報道過不斷縮小的主板、處理器新品、以及微電池等方面的發(fā)展，但是單分子二極管卻是又一次巨大的飛躍。

要知道，早在1974年的時候，就已經(jīng)有人提出了可將單分子當(dāng)做單向電導(dǎo)體的理論。此前的分子二極管，采用了一種非對稱的結(jié)構(gòu)，以引入不對稱的單向電流。不過，它們的“電流開關(guān)比率”實在太低，以至于被認為是無效的。

而Venkataraman的團隊，卻用“環(huán)境不對稱”取代了“分子不對稱”。也就是說，將分子二極管用電解質(zhì)（離子溶液）和各種尺寸的金電極包裹起來，從而在分子環(huán)境的連結(jié)點形成一種非對稱性。最終，這種分子二極管實現(xiàn)了0.1μA的電流——盡管這看似有些不起眼，但對于單個分子來說，其通過的電流已經(jīng)相當(dāng)之高了。

Venkataraman表示，這項研究很容易重現(xiàn)，未來有望應(yīng)用到納米裝置上，比如石墨烯和碳納米管。（SlashGear）

英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯自旋編碼優(yōu)于硅芯片

據(jù)報道，英國查爾摩斯理工大學(xué)的納米制造實驗室表示，自旋電子組件能以個別電子自旋來編碼信息，而不是透過成千上萬的電荷，因此組件的尺寸可望進一步微縮、功耗也能比硅芯片來得更低。

目前市面有少數(shù)組件是采用自旋編碼（spinencoding），包括一些先進的硬盤機以及磁阻式隨機存取內(nèi)存（MRAM）；但這些組件僅能將自旋編碼后的電子移動數(shù)納米，所采用的銅與鋁等金屬的均勻度不足，無法讓電子移動更長的距離，限制了自旋電子組件的性能。為此查爾摩斯理工大學(xué)的目標(biāo)是讓自旋編碼后的電子移動距離拉長到微米等級，好讓各種數(shù)字電路都能利用自旋電子。

查爾摩斯理工大學(xué)教授SarojDash的團隊最近利用化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)，將石墨烯沉積到銅基板上，再于室溫下轉(zhuǎn)移至絕緣上覆硅（SoI）晶圓片，成功實現(xiàn)了長距離的自旋電子通訊；結(jié)果顯示自旋電子傳輸距離可擴展至16μm。

Dash的團隊成員、博士候選人VenkataKamalakar Mutta表示：“石墨烯能以3種方式取得：一是從石墨塊狀晶體以機械剝離，這也是最被廣泛使用的方式；二是磊晶方式，透過移除表層的硅原子，在碳化硅（SiC）晶圓片上長出石墨烯，是大面積應(yīng)用的適合方案；此外則是在銅箔上以化學(xué)氣相沉積石墨烯，再利用化學(xué)溶解銅，將之轉(zhuǎn)移至任何一種基板上。”他指出，在這些方法中，化學(xué)氣相沉積法是最可行的。

Mutta指出，他們在實驗室的設(shè)置，是在石墨烯兩端放置2個鐵磁體（ferromagnetic）電極，完整的電路也有其他參考電極，但可能不是采用鐵磁體；其中有兩個電路，一是電流、一是電壓，相互隔離以忠實量測自旋訊號。目前Dash的團隊已經(jīng)制作了幾個簡單的電路原型，下一步則是制作內(nèi)存、處理器甚至更復(fù)雜的電路，并將進一步改善能完美制作單晶石墨烯晶圓片的化學(xué)氣相沉積技術(shù)。（中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會）

芬蘭成功開發(fā)納米顆粒批量高效合成反應(yīng)器

據(jù)報道，芬蘭國家技術(shù)研究中心（VTT）成功開發(fā)了一種用于納米顆粒批量生產(chǎn)的高效合成反應(yīng)器，可以制備各種純金屬顆粒、各類合金顆粒和碳涂布顆粒，日產(chǎn)量能夠達到數(shù)百克甚至幾公斤。

利用氣溶膠技術(shù)設(shè)計開發(fā)的這款反應(yīng)器，使合成過程得以在常壓和較低溫度下進行，而且可以產(chǎn)生非常高的顆粒濃度，這意味著該設(shè)備可以用通常使用的工業(yè)材料建造而且具有能耗低、生產(chǎn)速度快的特性。此外，即使是不純的金屬鹽也可以用作原材料，可大大降低生產(chǎn)成本。

VTT已經(jīng)通過測試生產(chǎn)各種納米金屬、金屬化合物和碳涂布材料顯示了其反應(yīng)器的實用功能，包括可以用于生產(chǎn)磁場傳感器的坡莫合金（導(dǎo)磁合金）油墨、可以用做生物燃料煉制催化劑的碳涂布磁體以及可以用于提高鋰電池容量的硅納米粒子等。納米顆?？蓮V泛應(yīng)用在諸如導(dǎo)電和磁性油墨，醫(yī)學(xué)診斷和藥物劑量，聚合物電磁特性調(diào)節(jié)、3D打印以及熱電和太陽能組件生產(chǎn)等領(lǐng)域。目前VTT正在積極尋求商業(yè)化合作伙伴。（科技部）

伊朗納米技術(shù)中國中心正式落戶蘇州納米城

據(jù)報道，近日，伊朗納米技術(shù)中國中心正式落戶蘇州納米城，該中心由蘇州工業(yè)園區(qū)納米科技發(fā)展有限公司與伊朗國家納米技術(shù)振興委員會共同推動成立，旨在推動中伊雙方在納米技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)移、項目落戶、資源交流和會議活動等方面的合作，促進中國和伊朗2國納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

伊朗于2001年制定了國家納米技術(shù)振興計劃，2011年作為國際標(biāo)準(zhǔn)化委員會成員之一，舉辦了第十二屆國標(biāo)大會，多年來走出了一條獨具特色的納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化之路。伊朗國家納米技術(shù)振興委員會不僅運用國家基金來支持研發(fā)、商業(yè)化、孵化中心、國家重點項目、外資投資以及合資公司等，還負責(zé)“將納米帶給社會”的國家計劃，一方面在高中、大學(xué)設(shè)納米普及課程，另一方面出版納米技術(shù)月刊、在幾十種不同的科技雜志中發(fā)表納米技術(shù)文章，在電視與廣播中推廣納米技術(shù)，提高納米的社會關(guān)注度。

科技領(lǐng)域的國際合作通常采用“點對點”的形式，中外企業(yè)、科研機構(gòu)就單一項目或課題進行合作交流，缺少產(chǎn)業(yè)集群的資源引進和合作。蘇州納米城突破了以上局限，采用“集群+平臺+集群”的模式，強調(diào)國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)集群的互聯(lián)互通，伊朗納米技術(shù)中國中心就是該模式的成功實踐。由伊朗國家納米技術(shù)振興委員會派駐專門人員在該中心工作，具體推進相關(guān)項目和事宜的落實，納米公司則協(xié)助配合中心的日常工作和活動。

為推動納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)國際合作，納米公司在“國際產(chǎn)業(yè)集群——平臺——蘇州產(chǎn)業(yè)集群”的國際產(chǎn)業(yè)資源合作模式指導(dǎo)下建成了蘇州納米城國際中心，中芬納米創(chuàng)新中心、荷蘭高科技中國中心、捷克技術(shù)中國中心和伊朗技術(shù)中國中心先后入駐，這些國際中心作為連接各國與蘇州納米技術(shù)創(chuàng)新資源和企業(yè)集群之間的橋梁，有效地促進了雙方的產(chǎn)業(yè)對接、項目合作和技術(shù)轉(zhuǎn)移。（蘇州日報）

我國微納米加工技術(shù)研究獲新進展

據(jù)報道，中國科技大學(xué)科研團隊在微納加工技術(shù)研究方面獲新進展，有望突破微納米尺度仿生功能器件制備的瓶頸。

壁虎能夠爬墻是因為腳掌上的微纖毛與墻壁接觸時產(chǎn)生很強的黏附力，孔雀羽毛五彩斑斕是因為羽毛表面不同的微纖毛反射不同波長的自然光而成……然而，由于現(xiàn)有微納米加工手段的缺陷，人類至今還很難有效制備出如此微小尺度的仿生功能結(jié)構(gòu)和器件。不過，中國科技大學(xué)的一項最新研究成果則有望解決這一難題。

近日，該校工程科學(xué)學(xué)院微納加工研究團隊及其合作者，利用飛秒激光微納米打印結(jié)合可控的毛細力驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)了多種類型的微納米尺度組裝體的可控制備，并將其成功應(yīng)用于微小物體的選擇性捕獲和釋放。國際著名學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院刊》在線發(fā)表了這一成果。

中國科技大學(xué)研究團隊提出一種激光打印結(jié)合毛細力驅(qū)動自組裝的方法，在高分子材料中制備出一系列結(jié)構(gòu)尺寸、力學(xué)常數(shù)和空間分布高度可控且一致性極高的微纖毛陣列，并通過人為控制液體與這些微納結(jié)構(gòu)之間的表面張力，可以高精度自由調(diào)控這些微纖毛陣列，從而實現(xiàn)制備大面積多級結(jié)構(gòu)自組裝的目的，同時實現(xiàn)對微物體進行選擇性捕獲或釋放。

“這一技術(shù)為在微納米尺度上制備仿生功能結(jié)構(gòu)或器件提供了重要的途徑，也為微納米尺度下粒子的篩選、捕獲和轉(zhuǎn)移提供了一種新穎的技術(shù)手段?！毕嚓P(guān)負責(zé)人表示，這種制造方式過程簡單易控，成品率高，且綠色環(huán)保，有望在分析化學(xué)、藥物輸運及釋放、細胞生物學(xué)以及微流體工程等領(lǐng)域得到應(yīng)用。（光明日報）

北京大學(xué)科學(xué)家模擬合成新型石墨烯

據(jù)報道，日前，北京大學(xué)應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心王前教授課題組與其他國際合作者模擬了一種稱為五邊形石墨烯的新型碳材料的合成。與由碳六元環(huán)所構(gòu)成的石墨烯不同，這種碳的新同素異形體是以純碳五元環(huán)為結(jié)構(gòu)基元構(gòu)成的二維結(jié)構(gòu)，并具有可與石墨烯媲美的優(yōu)異性質(zhì)。該研究成果近日發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》上。

碳材料一直被認為是材料科學(xué)研究的前沿。此前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的碳材料和碳納米結(jié)構(gòu)大多是以碳六元環(huán)作為主要結(jié)構(gòu)基元而構(gòu)成，除最小的富勒烯分子以外，僅以碳五元環(huán)為結(jié)構(gòu)基元而構(gòu)成的碳材料尚未發(fā)現(xiàn)。王前團隊發(fā)現(xiàn)只用碳五元環(huán)也可以構(gòu)成二維的碳結(jié)構(gòu)，打破了碳材料中的“孤立五邊形規(guī)則”，并用分子動力學(xué)模擬證明了五邊形石墨烯是熱穩(wěn)定的，可以承受高達1 000K的溫度。

五邊形石墨烯具有新穎的結(jié)構(gòu)，其投影類似于一種名為“開羅五邊形瓷磚”的裝飾圖案。研究人員提出，五邊形石墨烯可以使用化學(xué)剝離技術(shù)從一種稱為T12相的碳同素異形體得到。

王前團隊通過深入研究發(fā)現(xiàn)，五邊形石墨烯具有罕見的負泊松比效應(yīng)，即當(dāng)一個方向受到拉伸應(yīng)變時，其垂直方向具有擴張效應(yīng)，這與普通材料具有收縮效應(yīng)是不同的；在承受雙軸拉伸應(yīng)變時，它具有可與石墨烯媲美的超高力學(xué)強度。因此五邊形石墨烯具有特殊的物理機械性能，如具有比石墨烯更好的抗斷裂性能和回彈韌性，以及抗負荷能力等，可應(yīng)用于隔音材料和緩沖材料。王前認為，這項研究極大地豐富了人們對碳結(jié)構(gòu)的認識。五邊形石墨烯可應(yīng)用于輕質(zhì)半導(dǎo)體薄膜器件，應(yīng)變放大器等。一旦合成出來，可望在納米尺度的電子和機械器件中找到廣泛的用途。（科技日報）

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制出新型超輕納米材料

據(jù)報道，近日，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院新型陶瓷纖維及其復(fù)合材料重點實驗室張長瑞教授團隊成功研制出一種具有超強吸附能力的新型超輕納米材料。該項研究成果內(nèi)容被《自然》子刊《科學(xué)報告》錄用。

“這種材料結(jié)構(gòu)上由一維氮化硼納米管和二維氮化硼納米晶片復(fù)合而成，密度低至0.6mg/cm3，僅為空氣的一半，水的1/1600，可以說整個材料內(nèi)部充滿了氣孔。研究表明它可選擇性吸附自重160倍以上的有機物?！敝饕瓿扇死畋蟾毖芯繂T介紹。該材料在航空航天高溫?zé)岱雷o、高腐蝕環(huán)境下催化、有毒化學(xué)物質(zhì)吸附和清除等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。（科技日報）

我國成功制備納米零價鐵/石墨烯復(fù)合材料

據(jù)報道，近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所應(yīng)用等離子體研究室科研人員采用氫氣/氬氣混合氣體等離子體成功制備了納米零價鐵/石墨烯復(fù)合材料，并應(yīng)用于變價態(tài)易溶性放射性元素和金屬離子的吸附與還原。

納米零價鐵具有粒徑小、反應(yīng)活性高、還原能力強等優(yōu)點。納米零價鐵對廢水中難降解污染物如氯代有機物、重金屬離子和放射性元素等的處理具有顯著效果。在生態(tài)環(huán)境保護和污染控制中的作用與貢獻越來越大。同時，作為在污染土壤和水體修復(fù)與治理方面可以提供具有成本-效益解決方案的一項新技術(shù)，將納米零價鐵應(yīng)用于環(huán)境污染的治理和修復(fù)成為備受關(guān)注的新型污染控制技術(shù)。但納米零價鐵極易團聚和易被氧化，使其應(yīng)用受到限制。

應(yīng)用等離子體研究室科研人員采用氫氣/氬氣混合氣體等離子體在石墨烯上負載納米零價鐵，制備成納米零價鐵/石墨烯復(fù)合物。不僅可以提高納米零價鐵的分散性和穩(wěn)定性，石墨烯還可能強化電子轉(zhuǎn)移和預(yù)濃縮污染物，將石墨烯和納米零價鐵的優(yōu)勢相耦合，提高其對于變價態(tài)水溶性很高的放射性元素和金屬離子的吸附與還原的協(xié)同去除性能。放射性元素和金屬離子從納米零價鐵/石墨烯復(fù)合物解吸以后，可以通過氫氣/氬氣混合氣體等離子體還原再生納米零價鐵/石墨烯復(fù)合材料。（中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）

科學(xué)家首次在類石墨烯材料中發(fā)現(xiàn)新型單光子源

據(jù)報道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等與華盛頓大學(xué)許曉棟、香港大學(xué)姚望合作，在國際上首次在類石墨烯單原子層半導(dǎo)體材料中發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典單光子發(fā)射器，連接了量子光學(xué)和二維材料這兩個重要領(lǐng)域，打開了一條通往新型光量子器件的道路。該工作近日在線發(fā)表在《自然》雜志子刊《自然·納米技術(shù)》上。

石墨烯不具備可直接發(fā)光的電子結(jié)構(gòu)，限制了其在光電器件方面的應(yīng)用。最近一類新型的類石墨烯材料單原子層二硒化鎢由于其獨特的光電性質(zhì)受到廣泛的關(guān)注。然而此前國際上所有關(guān)于單原子層二維材料的研究都集中于經(jīng)典光學(xué)領(lǐng)域，還未在實驗上觀察到量子光學(xué)現(xiàn)象。

潘建偉、陸朝陽等領(lǐng)導(dǎo)的團隊在國際上首次實驗發(fā)現(xiàn)，二硒化鎢二維單原子層中的原子缺陷能夠成為發(fā)射單光子的器件，具有很好的單色性和偏振性質(zhì)，并且可以通過外加磁場大幅調(diào)控發(fā)光波長。與其他的單光子系統(tǒng)相比，這種基于單原子層的單光子器件不僅利于光子的讀取和控制，并且可方便地制備和實現(xiàn)與其他光電器件平臺結(jié)合，例如微納結(jié)構(gòu)諧振腔，實現(xiàn)高效光量子信息處理線路。理論表明，通過電場控制，還可能實現(xiàn)對單電子多自由度的量子調(diào)控，在未來可應(yīng)用于可容錯量子計算研究。陸朝陽教授介紹說，由于基于單原子層的量子調(diào)控的潛在前景和新穎物理意義，該領(lǐng)域很快成為國際激烈競爭的焦點。（科技日報）

全球首個石墨烯指數(shù)在常州發(fā)布

據(jù)報道，5月18日，國家金融信息中心指數(shù)研究院在常州發(fā)布全球首個石墨烯指數(shù)。結(jié)果顯示，全球石墨烯產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展實力排名前3位的國家分別是美國、日本和中國，中國石墨烯產(chǎn)業(yè)競爭潛力居世界首位。

江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長、常州第六元素材料科技股份有限公司董事長瞿研表示，近年來各國在石墨烯領(lǐng)域布局力度持續(xù)加大，社會各界都迫切需要了解該產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。此時推出石墨烯指數(shù)，有助于完善我國石墨烯產(chǎn)業(yè)布局，推動石墨烯產(chǎn)業(yè)化進程。

《新華（常州）全球石墨烯指數(shù)報告》是由國家金融信息中心指數(shù)研究院編制，旨在客觀公正地反映樣本國家的石墨烯競爭力水平情況。首份報告選取的樣本國家包括美國、英國，加拿大、德國、澳大利亞、日本、新加坡、韓國、巴西、中國等，基本涵蓋了目前石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展較強的主要國家。

國家金融信息中心指數(shù)研究院常務(wù)副院長李偉說，本次報告根據(jù)客觀性、全面性、科學(xué)性和權(quán)威性四大原則編制，既關(guān)注全球石墨烯產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，也關(guān)注產(chǎn)業(yè)成長的潛力、發(fā)展的趨勢和未來的方向。報告顯示的中國石墨烯產(chǎn)業(yè)競爭潛力位居全球首位，是一大亮點，這與我國石墨烯相關(guān)的科研力量眾多密不可分。不過報告中的數(shù)據(jù)也表明，我國目前對石墨烯產(chǎn)業(yè)的支持主要集中于研發(fā)方面，產(chǎn)業(yè)競爭績效距離美國、日本和韓國等國家仍有一定差距。（新華日報）