AFM和SNOM等扫描探针显微镜对细胞膜表面及其分子的纳米表征

纳米技术应用到生物医学领域是目前研究的热点,特别是扫描探针显微镜的出现,给生物医学研究带来了新的发展。本文简单地总结了原子力显微镜(AFM)和扫描近场光学显微镜(SNOM)在细胞分子生物学方面的应用,重点介绍了AFM对细胞及其表面分子成像、细胞机械性能及分子力谱的测量等方面的研究,同时也阐述了SNOM在探测生物分子及其功能等方面的应用。

原位液相透射电子显微镜及其在 纳米粒子表征方面的应用

近年来,基于透射电子显微技术、微纳加工技术和薄膜制造技术的发展,原位液相透射电子显微技术产生,为构建多种纳米级分辨率尺度下的微实验平台,发展新型纳米表征技术和众多领域的相关研究提供了途径.本文首先介绍了应用于原位液相透射电子显微技术的液体腔设计要求,然后介绍了液体腔的发展和典型的制备工艺,最后综述了近年来液体腔透射电子显微镜在纳米粒子成核和生长方面的应用研究,并探讨了该技术前沿发展面临的机遇和挑战.本文将为提高我国先进纳米表征技术和原子精准构筑技术提供相关讨论和支持.

纳米针状锌粉的制备与表征

实验在一种新型的滚压振动磨上进行,原料锌粉经数小时研磨后,通过X射线多晶衍射仪和透射电子显微镜检测,结果显示:在不同研磨时间内,样品由球状变成棒状、杆状及针片状形态,且粒度均匀.平均粒径均在60nm以下,晶型为密排六方晶格.

Ni-Cr-Al纳米复合镀层的制备及结构表征

采用复合电沉积技术,通过向Ni电镀液中加入一定量的Cr和Al纳米粒子制备了一种新型Ni-Cr-Al纳米复合镀层,作为比较,同时制备了Cr和Al微米粒子复合的镀层。研究了镀层中粒子尺寸对复合量的影响和镀层的微观结构。在相同的工艺参数下,纳米粒子由于在阴极的吸附少,因此较微米粒子难沉积。结构分析表明,该镀层具有纳米结构,即纳米Cr、Al粒子均匀分布于纳米Ni基体中。

纳米针状锌粉的制备与表征

实验在一种新型的滚压振动磨上进行，原料锌粉经数小时研磨后，通过X射线多晶衍射仪和透射电子里微镜检测，结果显示：在不同研磨时间内，样品由球状变成棒状，杆状及针片状形态，且拉度均匀。平均拉径均在60nm以下，晶型为密排六方晶格。

近场拉曼光谱在纳米结构表征中的应用

近场拉曼光谱是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米结构进行光谱表征而备受科学研究者的关注。文章从光学的角度简述了将近场光学与拉曼光谱相结合成为近场拉曼光谱的原理,介绍了近场拉曼光谱技术的优势,详细阐述了近场拉曼光谱在单壁碳纳米管、生物样品、热电晶体、染料分子等纳米结构表征中的应用,展现了近场拉曼光谱技术广阔的应用前景。

可作为疫苗佐剂的云芝多糖磷酸钙纳米粒的制备与表征

我们设想通过磷酸钙药物载体与多糖的结合制备新型的疫苗佐剂,以提高疫苗传递效率,增强免疫应答。首先对云芝粗多糖进行提纯处理,随后利用高碘酸钠(Na IO4)氧化云芝多糖(PSK)得到多醛基产物,再以帕米膦酸二钠(PA)修饰,得到PSK-PA,利用红外光谱法对其产物进行鉴定。采用共沉淀法,制备功能化磷酸钙(PSK-CAP)纳米粒,利用动态光散射(DLS)粒度仪对纳米粒性能进行对比分析选取最优结果,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察最优条件下纳米粒的形貌。随后利用载有鸡卵清蛋白(OVA)为模型抗原的纳米粒(PSKCAP-OVA)验证对细胞活性影响,同时观察RAW264.7细胞对其吞噬能力。通过一系列的表征发现,纳米粒平均粒径为100 nm左右,且分散性良好,PSK-CAP-OVA纳米粒毒性较小,并且RAW264.7细胞更倾向于吞噬装载OVA的纳米粒,可以提高胞内OVA的浓度。总之,PSK-CAP纳米粒可为后续研究佐剂类型提供参考。

三元淀粉纳米颗粒的制备及特性表征

研究制备由直链淀粉、棕榈酸和β-乳球蛋白组成的三元淀粉纳米颗粒工艺并对制得的三元淀粉纳米颗粒结构性质进行分析。以马铃薯淀粉为原料,采用水浸法制备直链淀粉,将制得的淀粉溶液加入棕榈酸和β-乳球蛋白溶液以制备三元淀粉纳米颗粒。通过考察棕榈酸浓度、β-乳球蛋白浓度、反应温度、搅拌速率对生成的三元淀粉颗粒粒径大小的影响,采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征其结构并测其吸附性。结果表明,最适工艺参数:β-乳球蛋白浓度为8mg/mL,棕榈酸浓度为10mg/mL,反应温度90℃,搅拌速率200r/min,得到的三元淀粉纳米颗粒粒径在200-300nm范围内。FE-SEM、XRD、FTIR表明直链淀粉、棕榈酸和β-乳球蛋白之间发生了作用,结晶结构由B型转变成V型。吸附性也增强。

纳米技术在石油勘探开发领域的应用

结合油气勘探开发的实际需求,阐述纳米技术在石油勘探开发领域的研究进展与应用情况,探讨并展望未来纳米技术的应用关键与发展方向。纳米表征技术在分析非常规油气储集层矿物组成、微观孔隙结构、岩石物理性质方面已经发挥了重要作用;储集层纳米传感器仍处于实验室攻关阶段、油藏纳米机器人关键技术仍有待突破;微纳米多孔介质中油气运移数值模拟技术将成为探究页岩油气及致密油气运聚机理、分布模式及资源评价的重要手段;纳米材料具有尺寸与表面效应、润湿特性、抑制微粒运移特性、剪切增稠特性、纳米光催化特性、纳滤特性及纳米防腐耐磨特性,在提高采收率、水处理、工程防腐等领域具有广阔的应用前景。未来纳米技术现实的发展方向在于纳米表征与数值模拟、纳米传感、纳米材料3个方面,低品位油气资源原位改质和纳米光合作用合成油气是两个潜在的发展方向。

射流电沉积Ni-SiC纳米镀层的腐蚀行为研究

为提高Ni-SiC纳米镀层的耐腐蚀性能,采用射流电沉积方法,在Q235钢基体表面制备Ni-SiC纳米镀层。利用FLUENT软件仿真不同喷嘴直径对喷射镀液的速度和动能参数影响,采用扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪和电化学工作站对不同喷嘴直径下喷射电沉积制备Ni-SiC纳米镀层的表面形貌、显微组织、腐蚀行为进行研究。当喷嘴直径为8 mm时,喷射电沉积过程镀液的射流速度和动能较其他喷嘴直径下的大,最大射流速度和动能分别为113 m/s和543 J。此参数下制备的Ni-SiC纳米镀层具有致密、均匀的表面结构,大量SiC纳米颗粒嵌入Ni-SiC纳米镀层,Ni和SiC的平均粒径分别为342 nm和73 nm。结果表明:喷嘴直径对Ni-SiC纳米镀层的腐蚀性能影响较大;当喷嘴直径为8 mm时,Ni-SiC纳米镀层具有最佳的耐腐蚀性能。适宜的喷嘴直径,可提高镀液喷射速率和动能,从而提高Ni-SiC纳米镀层的耐腐蚀性能,得到的Ni-SiC纳米镀层与其他镀层相比组织结构更致密、均匀。

脉冲电沉积参数对Ni-TiN纳米镀层耐蚀性影响

用脉冲电沉积技术制备Ni-TiN纳米镀层,用中性盐雾试验法腐蚀纳米镀层,后使用电化学工作站测试Ni-TiN纳米镀层的耐腐蚀性能,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对脉冲电沉积制得镀层显微组织结构进行测试分析,以此确定Ni-TiN纳米镀层制备过程中脉冲电沉积参数对该镀层耐腐蚀性的影响。结果表明:随电沉积电流密度增大,占空比增加,镀层中TiN粒子复合量先增大后减小,极化曲线中自腐蚀电位逐渐偏向正电位而后逐渐远离。在沉积电流密度为2.5 A/cm^2、占空比为50%时获得的纳米镀层在腐蚀试验通过SEM进行观察,此工艺参数下制备的镀层微观形貌表现更佳,耐腐蚀性最优。说明适宜的脉冲电沉积参数可显著提高Ni-TiN纳米镀层中TiN粒子的复合量和镀层的耐腐蚀性。经EDS分析证实,Ni-TiN纳米镀层的耐腐蚀性与镀层中TiN粒子复合量呈正相关。

纳米ZnO表面改性及抗紫外性能研究

通过用硅烷偶联剂对纳米ZnO进行表面改性,使其均匀分散在乙醇中,对改性前后的ZnO分别通过XRD、IR、SEM表征,并测定ZnO/乙醇分散液和通过SD将纳米ZnO涂覆到雨伞布料后的抗紫外性能。结果表明:纳米ZnO通过偶联剂的改性后,晶体结构无明显变化,ZnO表面羟基与偶联剂分子结合后可均匀分散在乙醇中;在ZnO/乙醇分散液中,ZnO质量浓度仅需0.2‰,紫外线透过便可控制在5%以下;在布料涂敷少量的纳米ZnO后,其抗紫外性能可明显提高。

纳米科技与纺织材料

介绍了纳米科技的定义，论述了纳米科技中具有代表性的三大研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米检测与表征，并详细阐述了二元协同纳米界面材料、无机紫外线屏蔽剂、纳米硅基氧化物等在纺织上的应用，展望了纳米科技的发展前景。

FIB/SEM双束系统在微纳加工与表征中的应用

简要回顾了聚焦离子束/扫描电子显微镜双束系统在国家纳米科学中心的应用。围绕透射电镜样品制备、扫描电子显微镜与扫描离子显微镜、纳米材料的二维与三维表征等材料表征,以及离子束直接刻蚀加工如光子晶体阵列器件原型加工、材料沉积加工如用于电学性能测试的四电极制作、指定点加工如原子力显微镜针尖修饰、三维加工、电子束曝光及其与聚焦离子束联合加工等纳米结构加工两方面,以些具体实例分类进行了介绍。针对限制其应用的些不利因素,如加工效率低、面积小、精度不足、加工损伤等问题,些新技术如新型离子源Plasma、He+/Ne+离子等与现有Ga+聚焦离子束系统配合将成为未来发展方向。

氧化锌薄膜的电化学沉积和表征

以透明导电玻璃(TCO)为衬底,用硝酸锌水溶液作为电解液,研究了阴极还原沉积ZnO薄膜的反应机理和电化学行为.通过改变工艺条件来控制ZnO的生长速率,得到了粒径为10￣15nm的纳米ZnO薄膜.XRD分析显示纳米ZnO薄膜纯度高,呈纤锌矿结构.光学测试结果表明,在可见光区其透光度高达90%,禁带宽度为3.37eV.

高活性碳纳米管阴极组合件的研制(英文)

应用两亲软化学法,将纳米铂有效地分散在多层碳纳米管阵列(ACNT)表面,使其得以修饰,形成了高活性的阴极催化材料,用于制备结构膜阴极组合件(MEA)。对MEA进行的形态学和电化学测试,证明可以大大改善质子交换膜燃料电池(PEMFC)的纳米结构和电化学性能。该种阴极催化材料除了表面均匀及高活性之外,还表现出比目前设计出的PEMFC高出约6倍的输出功率,在一定电位下的氧气中可以达到900 mW·cm-2,而贵金属铂搭载量则显著降低至0.14～0.19 mg·cm-2。实验结果表明,由于碳纳米管阵列的厌水性保证了电极性能的稳定性,从而为提高PEMFC电池的长期稳定性及降低成本提供了一条新的解决思路,具有一定的学术研究价值和经济应用价值。

射干炭纳米类成分的发现及其保肝作用的研究

目的:以天然产物射干作为前驱体,通过高温热解法合成射干炭纳米类成分,并通过实验动物研究其保肝作用。方法:将生射干药材利用马弗炉高温煅烧成射干炭,通过提取、过滤、浓缩、透析等方法得到一种水溶性成分,将其命名为射干炭纳米类成分(BRC-NCs)。通过透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱分析(XPS)等对其进行表征;建立四氯化碳(CCl4)所致小鼠急性肝损伤模型,测定小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、直接胆红素(DBIL)、间接胆红素(IBIL)的含量和肝组织匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的水平;观察肝脏组织病理学的变化。结果:表征结果显示,BRC-NCs为类球形,粒径分布在1~7 nm之间,晶格间距为0.263 nm;主要由C、O和N元素组成,表面有丰富的官能团。动物实验结果表明,高、中、低剂量BRC-NCs均能明显降低小鼠血清中ALT、AST、DBIL、IBIL的含量及肝匀浆液中MDA含量(P<0.05),能明显升高肝匀浆液中SOD水平(P<0.05),减轻肝脏病理损伤。结论:本研究首次从射干炭中发现BRC-NCs,其对CCl4所致的急性肝损伤有较好的保护作用,这不仅拓宽了纳米类成分的应用范围,也为临床肝损伤治疗提供了参考。

非共振轻敲模式原子力显微镜的研究

原子力显微镜(AFM)是在微纳尺度观测以及操纵样品的重要工具。与传统的接触模式和轻敲模式AFM相比,非共振轻敲模式AFM因为其控制力精度高并可同步获取多种机械特性等优势得到了广泛的应用。采用基于背景相减和同步算法相结合的方法搭建了一套自制的非共振轻敲模式AFM,并对位置检测电路建立了通用噪声仿真模型,优化了位置检测电路噪声,从而优化了最小可控力的精度,使其最小可控力小于50 pN。接着通过对标准硅材料栅格进行形貌表征验证了系统的成像性能,以及对复合材料的形貌、粘附力、形变等多种力学性质表征,验证了系统及成像方法的有效性。