高效稀土上转换纳米晶体合成

详细介绍了上转换纳米晶体的主要合成方法及其优缺点.共沉淀法具有产率高、易大规模制备等优点,但后续需要煅烧结晶,晶体形貌控制较差.水热/溶剂热法能够制备结晶性良好、尺寸均一的纳米晶体,但其发光性能的可调控性相对较差.热分解法能够获得粒径均一的纳米晶体,但需要使用预先制备的金属前驱体.晶种介导的高温生长法和阳离子交换法均可优化晶体的形貌与功能,易获得尺寸分布均一、光学性能优异的上转换纳米晶体.通过主体材料优化、纳米晶体结构设计和仿真设计指导等方法,可以有效提高纳米晶体的发光效率,优化后合成的纳米晶体在生物成像和疾病诊断中展示出良好的应用前景.

密封沉积处理对纤维素纳米晶体薄膜光学特性的调控

纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal,CNC)在特定浓度下可自组装排列,赋予体系独特的光学性能。为阐明CNC薄膜形成过程中CNC自组装行为机制,本文通过分析CNC薄膜在宏观颜色、紫外可见光谱、偏振光学、微观形貌以及晶体结构等方面的变化,探究了密封沉积时间和CNC浓度对自然蒸发干燥薄膜内部胆甾相液晶形成与排列的影响。结果表明,当密封沉积时间延长至48 h后,CNC薄膜的结构色显色范围、胆甾相结构的长程有序性均得到明显提升。随着浓度的升高,CNC颗粒间距减小,相邻颗粒间扭转角增大,螺距被压缩,从480 nm减小至344 nm。此外,密封沉积处理对高浓度CNC悬浮液形成长程有序性胆甾相结构具有明显优势。本研究结果表明,延长密封沉积时间和提高CNC浓度可以提高薄膜中长程有序性的提高,并促进胆甾相结构域的形成。这进一步完善了CNC基智能包装材料制备的科学基础,对于新型可视化食品包装和检测材料的开发具有积极作用。

不同核壳结构的CsPbBr_(3)纳米晶体的稳定性、生物相容性能

CsPbBr_(3)钙钛矿纳米晶体(PNC)由于出色的光学性能使其在生物领域具有广泛的应用前景,但CsPbBr_(3)PNC的低稳定性及高毒性大大限制了其实际应用。因此,通过壳层包裹,采用室温重结晶法分别将环糊精(CD)和SiO_(2)包覆在CsPbBr_(3)PNC表面合成核壳结构的CsPbBr_(3)@CD和CsPbBr_(3)@SiO_(2)。不同的包覆材料使PNC具有不同的光学特性、稳定性及生物相容性。其中,CsPbBr_(3)@SiO_(2)的荧光量子产率(36.16%)约为CsPbBr_(3)@CD(14.39%)的2.5倍。CsPbBr_(3)@SiO_(2)的平均荧光衰减寿命(101.43 ns)约为CsPbBr_(3)@CD(68.73 ns)的1.5倍。在30℃、湿度为60%的空气中放置10天后,CsPbBr_(3)@SiO_(2)荧光强度约为CsPbBr_(3)@CD的3.9倍。将CsPbBr_(3)@CD和CsPbBr_(3)@SiO_(2)与细胞共培养,细胞存活率分别为51.27%和88.57%。结果表明,相较于CsPbBr_(3)@CD,CsPbBr_(3)@SiO_(2)具有更好的光学特性、稳定性以及生物相容性,更有利于在生物医学领域应用。

聚乙二醇/纤维素纳米晶体复合液晶薄膜微观结构及湿度响应行为

【目的】探索聚乙二醇(PEG)对纤维素纳米晶体(CNC)液晶薄膜湿度响应的影响,阐明其响应机制,旨在为开发低成本、可重复使用和高灵敏度的PEG/CNC复合薄膜湿度传感器提供理论基础。【方法】将CNC与PEG共组装,制备了一种具有湿度响应性能的虹彩色手性向列相光子液晶薄膜,系统考察了PEG质量分数对液晶薄膜的微观结构、显色、力学性能及湿度响应的影响,在此基础上,研究了PEG/CNC复合液晶薄膜在不同湿度条件下的响应循环性能。【结果】对于纯CNC体系,CNC质量分数由3%增加到7%,CNC液晶薄膜的螺距减小,最大反射光波长由596.5 nm蓝移至511.0 nm;对于添加PEG的CNC体系,随着PEG质量分数的增加,PEG/CNC复合液晶薄膜的螺距由394.0 nm减小到244.0 nm,最大反射光波长由613.5 nm蓝移至350.5 nm,韧性先提升后下降,PEG质量分数为5%时为最佳,断裂能为31.9 J·m^(-2),较纯CNC薄膜提升了138%;液晶薄膜经过5次吸湿-解湿,表现出良好的湿度响应重复性,平衡波长的变化率小于0.6%。【结论】制备了一种对湿度具有敏感响应的虹彩色光子PEG/CNC复合液晶薄膜,PEG可以调控复合薄膜螺距,起到调节结构色的作用。

金属卤化物钙钛矿纳米晶体/聚合物复合材料的研究进展

金属卤化物钙钛矿纳米晶体因其独特的光电特性,在光伏和光电等领域展现了巨大的应用前景,受到广泛的研究关注。但钙钛矿纳米晶体本身的离子晶体性质使其在水、热等环境下不稳定,从而限制了其实际应用。金属卤化物钙钛矿纳米晶体可以与聚合物结合形成纳米复合材料,具有许多优越的特性。聚合物基体可以赋予复合材料稳定性、可拉伸性和溶液加工性,而纳米晶体可保持其尺寸、形状和组成相关的光电特性。因此,这些纳米复合材料在下一代显示器、照明、传感、生物医学技术和能量转换等领域具有巨大的潜力。本文总结了金属卤化物钙钛矿纳米晶/聚合物纳米复合材料的最新研究进展。首先,讨论了制备金属卤化物钙钛矿纳米晶体/聚合物复合材料的各种合成策略。其次,介绍了金属卤化物钙钛矿纳米晶体/聚合物复合材料在发光二极管、激光和闪烁体等领域的应用。最后,提出了该领域未来的研究方向和挑战。

纳米晶体药物在不同给药系统中的研究进展

纳米晶体技术通过减小粒子尺寸至纳米级别来改变难溶性药物的溶解度和溶出速率,该技术不受载体材料和包封率的限制,适用于多种给药途径,易于工业化生产,逐渐成为国际药学领域改善难溶性药物吸收、提高生物利用度的前沿性热点技术。本文介绍了纳米晶体药物(nanocrystal,NC)在肠外给药、眼部给药、经皮给药和肺部给药的吸收影响因素和面临的挑战,重点综述了这几种给药系统中已上市和处于临床前或临床试验阶段的NC,以期为难溶性药物纳米晶体制剂的进一步研发提供思路。

超声纳米晶体表面改性对304不锈钢显微组织和性能的影响

采用超声纳米晶体表面改性(ultrasonic nanocrystal surface modification, UNSM)技术对304不锈钢进行表面强化处理,研究UNSM对不锈钢微观组织和力学性能的影响。通过透射电子显微镜(TEM),电子背散射衍射(EBSD)等表征方法,分析处理前后304不锈钢的微观组织演变和塑性变形机制。利用白光干涉仪和显微硬度仪等手段,研究UNSM对材料表面粗糙度、显微硬度及残余应力的影响。结果表明:经UNSM处理后,304不锈钢表面发生严重塑性变形,导致位错密度增加,晶粒明显细化,并在近表面产生纳米细晶,形成约300μm深的硬化层。形变诱导奥氏体向马氏体转变,在表面引入约900 MPa的残余压应力,材料显微硬度从基材的238HV提高至511HV,表面完整性得到显著改善。

聚多巴胺修饰的多药纳米晶体的制备及抗肿瘤活性

制备了聚多巴胺修饰的紫杉醇/喜树碱/虾青素多药纳米晶体(MDNC/PDA),并研究了其理化性能、药物释放行为及体外抗肿瘤活性。通过超声强化的反溶剂共沉淀法制备MDNC/PDA,利用DLS、SEM、FT-IR等方法对MDNC/PDA理化性质及药物释放行为进行表征,通过细胞摄取、MTT及AnnexinV-FITC/PI双染法初步考察了其体外抗肿瘤活性及促凋亡作用。结果显示,MDNC/PDA呈表面粗糙的纳米级棒状结构,平均粒径为(291.74±4.69)nm,PDI为0.286±0.004,Zeta电位为-(31.85±1.76)mV,显示出良好的稳定性;紫杉醇、喜树碱和虾青素3种成分载药量分别为34.6%、32.9%、33.5%;与单药纳米晶体相比,MDNC/PDA更容易被MDA-MB-231细胞摄取,且具备更强的体外抗肿瘤活性(IC50=4.13μg/mL)及促凋亡作用。

基于亚10 nm环栅碳纳米晶体管的性能研究

为了进一步减小纳米器件尺寸,以一维环栅碳纳米晶体管为研究对象,采用密度泛函理论和非平衡格林函数的第一性原理计算方法,探索在不同栅长和掺杂条件下晶体管的性能特性。研究表明:当电极掺杂浓度为5×10^(8)m^(-1)时,通过精确控制掺杂浓度和栅长,可以显著提升亚10 nm栅碳纳米晶体管的性能。碳纳米管是构建场效应晶体管的理想沟道材料,可以为实现新原理纳米器件的研制和生产提供重要思路。

水解时间对纤维素纳米晶体性质及其连续相分离行为的影响

本研究采用硫酸水解法制备了一系列细菌纤维素纳米晶体(BCNC),并考察了酸水解时间对BCNC性能及其连续相分离行为的影响。结果表明,随着酸水解时间的延长,BCNC的长度、直径和长径比均逐渐减小。当不同酸水解时间制备的BCNC悬浮液的质量分数均调整到5.00%时,仅酸水解60 min制备的BCNC悬浮液出现连续相分离现象,且第2次相分离得到的各向异性相(BCNC_(60-2b))的体积分数明显小于第1次相分离得到的各向异性相(BCNC_(60-1b))的体积分数。各向同性相和各向异性相BCNC级分的性质存在明显差异,其中各向异性相BCNC的长度、直径、长径比、Zeta电位绝对值和结晶度,均大于相应各向同性相BCNC。因此,多分散的BCNC粒子的自组装不是随机发生的,不同的BCNC粒子具有不同的自组装优先级,而连续相分离行为可用于BCNC的分级。

纤维素纳米晶体手性向列材料研究进展

纤维素纳米晶体(CNC)是从天然纤维素中提取的纳米纤维素,是一种可再生、可生物降解,且具有生物相容性的功能纳米材料。胶体稳定的CNC颗粒具有在水中自组装成胆甾相液晶的倾向,这种液晶可以根据其周期性、结构和形貌进行改性,因此受到广泛关注;CNC液晶相通过蒸发诱导自组装(EISA)可以形成具有手性向列液晶相的虹彩薄膜,具有广阔的应用前景。本文综述了CNC的手性向列液晶行为、环境响应及其在电子、医疗、食品等行业的应用,并展望了CNC手性向列材料未来的研究方向和发展前景,以期为今后手性材料的研发与应用提供参考。

纤维素纳米晶体基光子晶体薄膜材料的制备及性能研究进展

纤维素纳米晶体(CNC)是从天然纤维中提取出的一种纳米级纤维素,可通过蒸发诱导自组装(EISA)法形成具有手性向列结构的薄膜,并提供直观的可视化信息,是新一代光子液晶材料的首选。然而,目前CNC基光子材料存在力学性能和动态光学响应性能差等问题,难以实现其功能化扩展,所以通常引入添加剂来提高其柔韧性和适应性。本文结合CNC特性,系统地阐述了当前光子晶体膜的制备工艺及其影响因素,并归纳出不同的可控制备方案,包括力学强度、色彩响应性等,同时分析了CNC基光子材料在不同领域的潜在应用和发展趋势。

硝苯地平纳米晶体的制备及其在大鼠体内的药动学评价

目的 制备硝苯地平纳米晶体(NDP-NCs)并评价其在大鼠体内的药动学。方法 采用介质研磨法制备NDP-NCs,并通过单因素试验确定NDP-NCs的处方组成及制备工艺;采用扫描电镜观察NDP-NCs及其固体颗粒的微观结构,比较NDP-NCs在喷雾干燥前后的粒径分布及Zeta电位,考察NDP-NCs颗粒的稳定性;比较NDP原料药与NDP-NCs颗粒的溶出速率∶,评价NDP混悬液和NDP-NCs颗粒经大鼠口服给药后的体∶内药动学。结果 以羟丙基纤维素(HPC-SL)和十二烷基硫酸钠(SDS)作为稳定剂,药物与稳定剂用量之比为5为1规则颗粒状分布,NDP-NCs颗粒呈多孔球状;NDP-NCs在喷雾干燥前后的平均粒径、多分散系数基本无变化;NDP-NCs颗粒在加速试验的条件下放置6个月稳定性良好;NDP-NCs颗粒在不同pH介质溶液中的溶解度明显提高;NDP-NCs颗粒的溶出速度明显增加,在15 min内药物可溶出90%以上;将NDP制备成纳米晶体后其口服生物利用度显著提高。结论 本研究将硝苯地平制备成纳米晶体,处方设计合理,制备工艺可行,可显著提高硝苯地平的口服生物利用度。

湿度响应型强韧纤维素纳米晶体结构色薄膜的制备与性能

纤维素纳米晶体(CNC)是纤维素的衍生物,具有纳米材料特性和手性光学特性。为了提高CNC薄膜的力学性能和湿度响应,本研究以多羟基结构的D-木糖和木糖醇为增塑剂和湿敏剂,与CNC悬浮液共混,通过蒸发诱导自组装,制备可湿度响应的强韧CNC复合膜。结果表明:D-木糖和木糖醇添加量为45%的复合膜,其断裂伸长率分别为12.6%和19.15%,是CNC膜的14.8倍和22.5倍;拉伸强度分别增大至86.58MPa和145.9MPa,是CNC膜的1.3倍和2.3倍;随着D-木糖和木糖醇含量的增加,复合膜的结构色逐渐红移,反射波长增大;添加木糖醇的CNC/X薄膜的湿度响应反射波长最大,响应灵敏性最佳。因此,CNC结构色薄膜在智能响应、传感检测等方面具有巨大的应用潜力。

具明亮基态激子的半导体纳米晶体发现

来自美国海军研究实验室(NRL:United States Naval Research Laboratory)和瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH:Eidgenössische Technische Hochschule Zürich)的科学家表示,他们发现了一类具有明亮基态激子的新型半导体纳米晶体。这一发现标志着光电子领域的一项重大进步,可能会彻底改变高效发光器件等技术的发展。相关论文发表于新一期《美国化学学会·纳米》杂志上。通常情况下,纳米晶体内能量最低的激子被称为“暗”激子。暗激子的存在减缓了光的发射速率,限制了基于纳米晶体的器件,如激光器或发光二极管(LED:Light Emitting Diode)的性能。长期以来,科学家一直致力于寻找克服这一难题的办法。

用于湿度响应的手性向列纤维素纳米晶体/单糖复合虹彩薄膜的制备与性能

以滤纸为原料,采用浓硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC),将果糖、葡萄糖和甘露糖分别与CNC以不同质量比共混,通过蒸发诱导自组装方法制备了CNC/单糖复合虹彩薄膜。紫外-可见反射光谱分析结果表明,复合薄膜具有明显的虹彩颜色,随着每种单糖含量的增加,薄膜的结构色发生了明显的红移。偏光显微镜和扫描电子显微镜表征结果表明,CNC在成膜过程中发生了自组装,复合虹彩薄膜保留了CNC原有的指纹织构和周期性层状结构。红外光谱和X射线衍射分析表明,添加单糖没有改变CNC本身的官能团,单糖与CNC通过物理作用相结合。单糖的加入也不会改变CNC的晶型结构,对纤维素结晶度的影响十分有限。加入单糖有助于提高薄膜的湿度响应性能,复合薄膜在相对湿度为37%和98%的环境之间表现出从绿色到红色的可逆结构色变化。

石榴皮中纤维素纳米晶体的提取与表征

为提高石榴皮的附加值,采用碱处理、次氯酸钠漂白法制备了石榴皮纤维素,通过酸水解成功得到石榴皮纤维素纳米晶体(pomegranate peel cellulose nanocrystals,PCNC)。并对PCNC进行粒径和稳定性表征,同时采用扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、差示扫描量热分析和热重分析对石榴皮渣和PCNC进行了表征。结果表明,PCNC粒径为201 nm,Zeta电位值为-38.6 mV,具有纳米尺寸,且悬浮液具有良好的稳定性。微观结构分析展示出PCNC是具有较高结晶度的棒状结构。XRD测得石榴皮和PCNC的结晶度分别为33%和63%。FITR图表明石榴皮渣中的半纤维素和木质素被成功去除。热稳定分析显示PCNC热稳定性相较于石榴皮渣略有下降。

甲壳素纳米晶体对带鱼肌原纤维蛋白的冷冻保护作用

为探索甲壳素纳米晶体(chitin nanocrystals,ChNCs)对于冷冻水产品的抗冻效果,以带鱼鱼糜为研究对象,蔗糖和山梨糖醇混合物(1.5%∶1.5%,质量比)处理为对照,不添加抗冻剂为空白对照组,研究不同含量ChNCs(1%、3%、5%,质量分数)对带鱼鱼糜的盐溶性蛋白含量、总巯基含量、分型巯基含量、流变性能、鱼糜凝胶的凝胶强度、持水性、白度等特性的影响。结果表明,-18℃冻藏35 d后,ChNCs可以延缓盐溶性蛋白和巯基含量的下降趋势,增强鱼糜的流变学性能和保护带鱼鱼糜中肌原纤维蛋白的完整性;同时,ChNCs还能增强鱼糜凝胶的凝胶强度、持水性、白度等特性,在冻藏期间抑制凝胶弱化的作用,其中3%ChNCs的抗冻效果优于其它试验组。

纤维素纳米晶体/聚苯乙烯复合薄膜的制备及性能研究

通过Pickering乳液法一步实现亲水性纤维素纳米晶体(CNC)和疏水性聚苯乙烯(PS)的高效复合,经溶液浇筑成膜与热压耦合制得力学性能优异的CNC/PS复合薄膜。结果表明,尽管CNC的添加会降低PS薄膜的透明度,但当CNC添加量≤10%时,CNC/PS复合薄膜仍能保持良好的透明度。当CNC添加量为8%时,CNC/PS复合乳液中的乳滴尺寸和乳滴分布均一性最佳,此时CNC/PS复合薄膜的力学性能最佳,其拉伸强度为33.8 MPa,远优于纯PS薄膜(18.9 MPa),韧性和杨氏模量分别为408.1 kJ/m^(3)和1.9 GPa,是纯PS薄膜的1.8倍和1.5倍。当CNC添加量增至20%时,CNC/PS复合薄膜出现发白现象,透光率显著下降,但仍具有与纯PS薄膜相当的力学性能(拉伸强度为20.9 MPa,杨氏模量为1.6 GPa)。

纳米晶体管研究进展

纳米晶体管是尺寸小于100nm的晶体管。纳米晶体管大大提高了晶体管、集成电路、计算机以及其他电子器件的性能。Intel公司正在进行50nm以下Si晶体管的研制,他们研制的THzCMOS平面晶体管克服了小尺度给纳米晶体管制作所带来的诸如栅极漏电流、关闭状态下的漏电流、电阻增加以及开通电压升高等一系列困难。目前,Si纳米晶体管的小型化并没有停止的趋势,除此以外,碳纳米管晶体管、Mott转变纳米晶体管以及有机纳米晶体管都在受到大力关注和正在研制之中。