中國粉體網(wǎng)訊 層狀2D結(jié)構(gòu)的電子晶體首次被合成并制出，這種新型的電子晶體導(dǎo)電性能優(yōu)于石墨烯。
這一新興材料有望用于研制透明導(dǎo)體、電池電極、電子發(fā)射裝置以及化學(xué)催化劑等諸多領(lǐng)域。
電子晶體屬于由正負離子組成的離子化合物，但其負電“離子”完全由電子取代，這些電子質(zhì)量很小且不會呆在某個固定位置，而是到處游離，偶爾與其他電子交換位置，行為表現(xiàn)更像電子氣體。這種特性賦予電子晶體高度電子移動和快速導(dǎo)電等性能。但科學(xué)家們通過理論推測認(rèn)為，2D電子晶體容易與空氣和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只能在真空中才能穩(wěn)定存在并保持其強導(dǎo)電性，因此很難在實驗室合成。
在新研究中，北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校應(yīng)用物理和化學(xué)副教授斯科特·沃倫帶領(lǐng)團隊，用氮化二鈣分子合成出只有幾個納米薄的2D單層電子晶體，還利用液體剝離技術(shù)設(shè)法讓大量納米單層電子晶體懸浮在溶液中，其中一種溶劑甚至能讓氮化二鈣納米單層穩(wěn)定懸浮一個月之久仍能維持很好的電學(xué)特性�！拔覀兛朔穗娮泳w從多層結(jié)構(gòu)過渡到單層結(jié)構(gòu)的技術(shù)難點，證明在合適的化學(xué)環(huán)境下，2D電子晶體能長時間保持結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定�！蔽謧惤忉屨f。
沃倫團隊還通過實驗證明，新2D納米單層電子晶體具有與金屬鋁相當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性；透明度也很高，10納米厚氮化二鈣薄膜的透光率達到97%；其表面結(jié)也達到現(xiàn)有電子晶體中最高值。研究人員表示，這些特性將導(dǎo)致新材料在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，比如開發(fā)高透明性導(dǎo)電薄膜；沃倫還在與本田公司合作，用這類新材料研制高級電池。
沃倫表示，他們會繼續(xù)開發(fā)電子晶體的應(yīng)用潛力，并解決實用過程中的各種挑戰(zhàn)，比如尋找合適涂層，讓電子晶體在空氣中也能保持穩(wěn)定。
新研究發(fā)表在最新一期《美國化學(xué)會志》上。
納米技術(shù)提高熱電轉(zhuǎn)換效率
如何將大量汽車尾氣排放的廢棄熱量高效轉(zhuǎn)化為有用的電能，成為歐盟第七研發(fā)框架計劃（FP7）的研究課題。歐盟為此提供375萬歐元資助，總研發(fā)投入530萬歐元，由列支敦士登、德國、法國、意大利、西班牙、奧地利和瑞士7個國家及14家納米材料企業(yè)聯(lián)合組成歐洲NanoHiTEC技術(shù)攻關(guān)團隊。
根據(jù)賽貝克效應(yīng)，當(dāng)2種不同溫度的物質(zhì)材料相互接觸時，接觸面存在電荷擴散流動，會在物質(zhì)材料兩端產(chǎn)生電壓，反之亦然。納米結(jié)構(gòu)材料有助于材料表面接觸，從而提高熱電轉(zhuǎn)換效率。
NanoHiTEC研發(fā)團隊采用目前世界上最先進的納米技術(shù)及分析檢測工具，選擇環(huán)境友好型、無毒副作用、易實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模化批量生產(chǎn)的納米結(jié)構(gòu)材料多層薄膜生產(chǎn)技術(shù)，最終確定熱電轉(zhuǎn)化效率高、性價比好和無稀缺原材料的硅-鍺合金薄膜材料和碳化硼薄膜材料作為進一步的研究對象。
研發(fā)團隊開發(fā)了磁控濺射技術(shù)，可明顯改進納米結(jié)構(gòu)硅-鍺合金和碳化硼薄膜材料的合成，高沉積率產(chǎn)生高結(jié)晶度，從而實現(xiàn)更高密度的薄膜材料。特別是通過火花等離子燒結(jié)技術(shù)，更易獲取小晶粒的納米結(jié)構(gòu)碳化硼薄膜材料。新技術(shù)顯著提高了材料的熱電轉(zhuǎn)換效率。
印度開發(fā)出健康環(huán)保吸水納米新材料
海德拉巴印度理工學(xué)院最近開發(fā)出一種由微型納米纖維制成的吸水健康環(huán)保新材料，可替代衛(wèi)生巾和尿不濕產(chǎn)品中潛在的有害物質(zhì)。該材料可降解，對環(huán)境影響較小，且比目前尿不濕和衛(wèi)生巾使用的吸水材料更加健康安全。
在過去幾十年里，一次性尿不濕和衛(wèi)生巾等衛(wèi)生用品采用高吸水樹脂(SAPs)作為吸收劑。這些物質(zhì)能夠吸收幾倍于自身重量的液體，平均每個尿不濕能吸收30倍于自身重量的體液，但該高吸水樹脂材料不能生物降解，在理想條件下，一個尿不濕要花500年才能降解。SAPs還會產(chǎn)生人體中毒性休克綜合癥等健康問題。
海德拉巴印度理工學(xué)院研究人員利用靜電醋酸纖維素納米纖維制成新吸水材料，克服了上述環(huán)境和衛(wèi)生健康缺陷。納米纖維是利用電紡紗技術(shù)生產(chǎn)的一種長而薄的纖維，具有表面積大、高多孔性及吸水性強優(yōu)點，用于衛(wèi)生巾和尿不濕等產(chǎn)品上，在吸水性、舒適性、環(huán)保、健康衛(wèi)生和安全性等方面，都優(yōu)于目前市售產(chǎn)品。
生物DNA調(diào)控生長出金納米花：或創(chuàng)造具有先進功能納米材料
一個跨國研究團隊日前宣布，成功利用生物DNA片段實現(xiàn)了金納米粒子的生長調(diào)控。研究人員表示，該成果通過單一步驟對納米尺度的金屬材料進行可自定義精確結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備，有望創(chuàng)造大量具有先進功能及充滿結(jié)構(gòu)藝術(shù)性的新型納米材料。
該研究將生物DNA應(yīng)用于沒有生命的無機化學(xué)領(lǐng)域，通過對反應(yīng)邊界條件的控制，令DNA控制金原子沿特定方向結(jié)晶和生長。通過調(diào)整DNA分子的數(shù)量和形態(tài)，最終能獲得具有不同形貌和結(jié)構(gòu)的金納米顆粒：一些特定數(shù)量的直線型DNA調(diào)控合成出具有特定分枝數(shù)量的星狀納米顆粒；一些原核細胞質(zhì)粒DNA調(diào)控合成出水母形態(tài)的金納米顆粒；另一些原核細胞中的質(zhì)粒DNA則調(diào)控合成出金納米花，花瓣長度小于100納米，花莖直徑5納米。研究人員表示，這可能是目前世界上最小、也最有價值的金花。
定義金屬納米材料的結(jié)構(gòu)意味著可以定義材料的屬性。由此，人們獲得了一種靈活的技術(shù)能力，能按照特定需求設(shè)計和制備金屬納米材料。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，不同分枝結(jié)構(gòu)的星狀納米顆粒表面可以捕獲人體血液中相應(yīng)的致病抗原，由于不同納米顆粒具有不同的光學(xué)吸收性能，其在光譜中顯示為不同特征曲線，因此可以用它獲得實時和多功能的醫(yī)學(xué)光譜影像。
