纳米孔洞发射位错的愈合机理研究

孔洞影响材料的使用寿命,因此孔洞愈合的机理研究有重要意义。本研究采用晶体相场(Phase Field Crystal,PFC)模型,研究纳米孔洞缺陷在单轴压应变作用下的微观愈合过程中位错发射的特征。结果表明,在压应变作用下,体系能量累积到某一临界值时,孔洞发生变形并长出凸口,在凸口处位错开始萌生。随着压应变的增加,凸口处位错开始发射,使得孔洞不断缩小,最终通过该方式实现孔洞愈合。上述结果表明,位错发射机制是纳米孔洞愈合的主要形式,对防止材料裂纹的扩展以及提高材料的寿命具有重要的理论意义。

沿<111>晶向冲击加载下铜中纳米孔洞增长的塑性机制研究

用分子动力学方法计算模拟了沿〈111〉晶向冲击加载过程中,单晶铜中纳米孔洞(直径约1.3 nm)的演化及其周围区域发生塑性变形的过程。模拟结果表明,在沿〈111〉晶向冲击加载后,在面心立方(fcc)结构中的4族{111}晶面中有3族发生了滑移。伴随孔洞的增长,在所激活的3族{111}晶面上,观察到位错在孔洞表面附近区域成核,然后向外滑移,其中在剪切应力最大的〈112〉方向上,其位错速度超过横波声速,其它〈112〉方向的位错速度低于横波声速。模拟得到的位错阻尼系数范围与实验值基本符合。由于孔洞周围产生的滑移在空间比较对称,孔洞增长形貌接近球形。在恒定的冲击强度下,孔洞半径增长速率近似保持恒定,其速率随着冲击强度的增加而增大。

镍有序纳米孔洞阵列厚膜的制备和表征

以阳极氧化铝为模板通过两步复型的方法制备了金属镍的有序纳米孔洞阵列厚膜.镍膜的孔道彼此平行呈六角排列孔径约40nm孔洞间距80nm孔密度约1011个/cm2.

Ni纳米孔洞模板的制备

使用纯度为 99.5 %的铝片 ,在空气中 5 0 0℃退火 5h ,利用电化学阳极氧化手段将铝片制备成具有纳米级孔洞的氧化铝模板 .用氧化铝模板作母板 ,在高真空下把甲基丙烯酸甲酯(MMA)注入到模板的柱形微孔内进行热聚合 ,制得聚甲基内烯酸甲酯 (PMMA)纳米线阵列复合膜 .把PMMA纳米线陈列复合膜浸入 10 0 g/L的NaOH溶液中 ,去掉氧化铝模板 ,得到PM MA纳米线陈列膜 ,利用化学自动催化方法将Ni沉积到PMMA纳米线阵列上 ,得到Ni纳米孔洞复合膜 ,最后用丙酮将PMMA溶解掉 ,得到具有纳米孔洞阵列的金属Ni模板 .利用透射电子显微镜 (TEM ) ,电子衍射等测试手段对所制备模板进行了研究 .TEM结果显示Ni模板的孔径约为 4 5nm ,孔心距为 6 3nm左右 ,电子衍射结果显示模板是多晶材料 .

具有纳米孔洞的金属-有机超分子聚合物与功能材料

本文介绍了近几年来一个热门的研究领域－纳米超分子笼和具有纳米孔洞的金属－有机聚合物的研究现状和发展趋势。目前该领域的研究主要集中在：设计合成有机桥联配体并与金属离子自组装成各类具有纳米孔洞的超分子化合物和一维、二维或三维的金属－有机聚合物，应用结构化学研究手段，研究它们的自组装规律、空间结构、电子结构及其物理化学性能，寻找这两类化合物在生物工程与功能材料等领域中的应用。

纳米孔洞阳极氧化铝膜的制备及应用

本文对以高纯铝为原料 ,采用阳极氧化技术 ,制备纳米孔径的氧化铝膜工艺作了详细的介绍 ,并对近十年来阳极氧化铝膜作为功能材料方面的应用以及研究进展作一综述。

玻璃纳米孔洞电极的制备及对环糊精单分子的检测

采用玻璃毛细管融封后打磨,直接得到了纳米孔洞玻璃电极。此电极洞壁厚实坚固,容易操作,电流噪声低,可实现对β-环糊精单个分子的检测。发现单个环糊精分子可以产生清晰分辨的两种幅度的电流脉冲,提出是环糊精在孔洞内的两种取向造成的。脉冲幅度与孔洞尺寸密切相关。在(10±5)nm的孔洞电极上可以得到2～5pA的响应脉冲。研究了电压大小与方向的影响,结果表明,电渗流对检测影响显著。在电渗流方向与环糊精扩散方向相反的条件下,100～600mV电极电位即可产生良好的脉冲信号,但平均脉冲宽度随电极电位的增大呈线先增大后减小的趋势,约在300mV电位下脉冲宽度最大。

高应变率压缩下纳米孔洞对金属铝塑性变形的影响研究

本文利用分子动力学模拟方法研究了含纳米孔洞金属铝在[110]晶向高应变率单轴压缩下弹塑性变形的微观过程.对比单孔洞和完整单晶的模型,讨论了多孔金属的应力应变关系及其位错发展规律.研究结果表明,对于多孔模型的位错积累过程,位错密度随应变的增加可大致分为两个线性阶段.由同一个孔洞生成的位错在相互靠近过程中,其滑移速度越来越小;随着位错继续滑移,源自不同孔洞的位错之间开始交叉相互作用导致应变硬化.达到流变峰应力之后又由于位错密度增殖速率升高发生软化.当应变增加到11.8%时,所有孔洞几乎完全坍缩,并观察到在此过程中有棱位错生成.

一种纳米孔洞阵列金膜制备方法

以多孔阳极氧化铝膜(anodic aluminum oxide,AAO)为模板,用磁控溅射的方法制备纳米孔洞阵列金膜,SEM结果表明,制备得到的纳米孔洞阵列金膜形貌与AAO模板形貌一致,孔洞阵列规则,孔径大小均匀。此方法适合于纳米孔洞阵列金膜的复制,为纳米线、量子点等纳米阵列材料的组装与合成提供新的条件。

沿〈111〉晶向冲击加载下铜中纳米孔洞增长的塑性机制

用分子动力学方法计算模拟了单晶铜中纳米孔洞（约φ1．3nm）在〈111〉晶向冲击加载过程中的演化及其周围区域发生塑性变形的过程。模拟结果的原子图像如图1所示，其中活塞速度为500m／s，图中所示为4族连续三层穿过孔洞中心的{111}晶面在4000个时间步时（处于拉伸应力状态）的原子排列图像。从面心立方铜晶体中位错成核及运动特点可知，当位错在{111}面上成核和运动后，将产生层错和部分位错结构，我们正是根据此特点来判断在某{111}晶面上是否有位错的成核和运动。从图1可以看到，沿〈111〉晶向冲击加载后，

科学家发现纳米孔洞有助于制作光学组件

日本科学家在氧化铝或聚合薄膜的纳米孔洞中填入染液，制造出具有光敏性质的固液态化合物，该化合物可以制作可重复读写的纪录媒介及全光开关。其运作方式是通过紫外光的照射，改变染液颜色，达到纪录的目的，而纳米孔洞能防止染液流动．藉此保护已经写入的信息。

英开发出可存储与释放氢的纳米孔洞材料

据媒体报导，英国纽卡斯尔大学开发出一种纳米孔洞碳-镍材料可用于氢气的存储与释放。这种材料由碳、镍、和氧组成。氢气在高压下被强制进入纳米孔洞，使其密集化。当压力减低时，氢仍留在于原处，被安全地储存起来。当材料加热时，由于纳米孔洞壁材料受热膨胀，使氧分子从洞穴中放出。此项技术有望用于汽车能源及发电装置。

首次建立金属中纳米孔洞俘获氢定量预测模型

中科院合肥研究院固体物理研究所刘长松课题组吴学邦与麦吉尔大学宋俊合作,首次建立了体心立方金属中纳米孔洞氢俘获和聚集起泡的定量预测模型,为理解氢致损伤,以及设计新型抗氢致损伤材料提供了可靠的理论基础和工具。该成果日前发表在《自然·材料》杂志上。

〈111〉晶向冲击加载下单晶铜中纳米孔洞增长的早期动力学行为

利用分子动力学方法模拟计算了单晶铜中纳米孔洞在沿〈111〉晶向冲击加载下增长的早期过程。计算模拟了一个典型的对称碰撞过程，预置的初始球形孔洞大小约为φ1.3nm。测量不同活塞速度下各个参数的值如表一所示。从表1可以看出，在确定的冲击强度（活塞速度）下，等效孔洞半径随时间近似成线性变化，其增长速率会随着冲击强度的增加而增加，在活塞速度从0．4nm／ps增加到0．425nm／ps时，增长速率有比较明显的增大。

〈111〉晶向冲击加载下单晶铜中纳米孔洞增长的早期动力学行为

利用分子动力学方法模拟计算了单晶铜中纳米孔洞在沿〈111〉晶向冲击加载下增长的早期过程.测量发现不同加载强度下等效孔洞半径随时间近似成线性变化.观测到单孔洞增长的两种位错生长机理加载强度较低时,只在沿着冲击加载方向的孔洞顶点附近区域有位错的成核和运动;而随着加载强度超过一定阈值,在沿冲击加载和其垂直方向的孔洞顶点区域都观察到位错的成核和运动.在前一种机理作用下,孔洞只沿加载方向增长;在后一种机理作用下,孔洞同时沿加载和垂直于加载方向增长.分析孔洞表面原子的位移历史,发现沿加载及与其垂直方向的孔洞顶点沿径向的速度基本恒定,由此提出了一个孔洞生长模型,可以解释孔洞增长的线性生长规律.

冲击波压缩下含纳米孔洞单晶铁的结构相变研究

利用分子动力学模拟方法对含纳米孔洞的单晶铁在冲击波压缩下的结构相变(由体心立方结构α到六角密排结构ε)进行了研究,单晶铁样品的尺寸为17·2nm×17·2nm×17·2nm,总原子数428341个,在样品的中央预置一个直径为1·12nm的孔洞,利用一活塞分别以350,500,1087m/s的速度撞击样品产生冲击波,对应的冲击波压缩应力分别为12,17,35GPa.撞击方向沿单晶铁的[100]晶向.计算结果表明,在冲击波压缩下,孔洞对铁中的相变起了诱导作用,伴随着孔洞的塌陷,相变首先出现在孔洞周围的(011)面和(011)面上,然后扩展到整个样品.通过分析冲击压缩下原子的位移历史,解释了相变的微观机制,发现孔洞周围的原子在{011}面上沿〈011〉晶向滑移,离孔洞中心距离越近的{011}面上的原子容易滑移,间隔一层的{011}面与相邻层原子的移动位移幅度不同,这种相对滑移导致出现了新的结构(hcp结构).

Co纳米孔洞模板的制备和磁性

利用纯度为 99 5 %的Al片进行阳极氧化 ,制成多孔氧化铝 ,通过两步纳米复合 ,制备了金属Co纳米孔洞模板 .分别用透射电子显微镜 (TEM)、X射线衍射仪 (XRD)和振动样品磁强计 (VSM)对样品进行了测试分析 TEM观察的结果显示 ,模板孔洞分布均匀、局域有序 ,平均孔径为 30nm左右 ,孔心距约为 5 9nm ;XRD测试的结果表明 ,模板是Co的多晶 ,并且具有明显的 (0 0 2 )取向 ;VSM测得模板的矫顽力为 6 16 4× 10 4 A m 。

金属铜纳米孔洞阵列膜制备方法研究

以多孔阳极氧化铝膜(anodicaluminumoxide,AAO)为模板,用真空蒸镀法复制了金属铜的纳米孔洞阵列膜,SEM结果表明,制备得到的金属铜纳米孔洞阵列膜形貌与AAO膜一致.此方法简单易行,能大规模生产,为纳米膜的工业化复制提供了一种新的工艺,为纳米线、纳米管等纳米阵列材料的合成与组装提供了有利的条件.

纳米孔洞制备与单分子检测

利用电场驱动,让分子一个个地穿过一个纳米尺寸的孔洞而产生出电流脉冲响应信号,以此可以对分子计数。但分子识别的关键是选择性,因此纳米孔洞单分子检测是越过了传统上主要以分析物浓度为目标的测定,而在单个分子的检测灵敏度上,进一步提高选择性和识别能力,以及提高分析的通量,这为现代分析科学的发展开辟出了一个新的方向。迄今为止,已经使用了多种材料、采用多种技术来构建纳米孔洞,其中固体材料纳米孔洞显得更有优越性,因为可选的材料门类多,孔洞制作方法和孔洞表面的化学修饰方法也多种多样,还更容易安装使用。纳米孔洞单分子检测不仅能够对分子计数,还能对分子的构像进行识别(例如长度、手性、折叠情况等),特别在DNA和RNA的检测上更是引人注目,最终可能了解分子内部的结构,包括碱基的数量与排列的顺序等。纳米孔洞技术也不仅仅是一种分子传感工具,还可能演进为目的广泛的单分子操作的技术平台。本文从纳米孔洞单分子分析的原理出发,对现在主流的各种蛋白孔洞和固体材料纳米孔洞的制备、修饰与性能,以及在有机小分子、聚合物、蛋白、酶与生物分子复合物等方面的分析应用进行了介绍。