納米結(jié)構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：觸手可及 創(chuàng)建時(shí)間：2018-11-09
納米結(jié)構(gòu)的實(shí)例教程
仿生微納米結(jié)構(gòu)可通過物理作用‘刺破’細(xì)菌，而新冠病毒尺寸僅為100納米左右，無法直接利用微納米結(jié)構(gòu)殺滅。納米銀/銅懸浮液可有效殺滅病毒。如何提高納米銀/銅在薄膜表面殺滅新冠病毒效率降低間接傳播病毒風(fēng)險(xiǎn)，建立抗新冠薄膜批量化生產(chǎn)技術(shù)是全球抗擊新冠疫情亟待解決的難題之一。
愛爾蘭都柏林大學(xué)助理教授張楠博士與蘇州大學(xué)周宇陽博士在《Nano Letters》期刊上發(fā)表了題為“Enhancement of Antiviral Effect of Plastic Film against SARS-CoV-2: Combining Nanomaterials and Nanopatterns with Scalability for Mass Manufacturing”的文章（DOI: 0.1021/acs.nanolett.1c02266）。本課題設(shè)計(jì)并建立了多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)抗新冠薄膜批量化生產(chǎn)工藝。利用研制的納米銀/銅聚乙烯醇（PVA）墨水和陽極氧化鋁（AAO）模板，分別結(jié)合超聲霧化噴涂技術(shù)和納米壓印技術(shù)（NIL），在PE和PET薄膜表面構(gòu)造出經(jīng)納米顆粒修飾的錐形矩陣，提高了殺滅新冠病毒的效率。
本技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三方面：
一、高效殺滅新冠病毒，多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)PE和PET薄膜可在1h內(nèi)降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)活性新冠病毒；
二、耐久性，5次模擬手摩擦實(shí)驗(yàn)后，微納米結(jié)構(gòu)保持完整；
三、工業(yè)化前景，原料及技術(shù)成本低，具有連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)前景。
展開 通過探索空心納米結(jié)構(gòu)與能源相關(guān)應(yīng)用性能之間的相關(guān)性，本文提出了對(duì)結(jié)構(gòu)特征對(duì)性能影響的深入理解，以更好地設(shè)計(jì)空心納米結(jié)構(gòu)來滿足特定應(yīng)用的要求，同時(shí)豐富了空心納米結(jié)構(gòu)的多樣性。我們認(rèn)為，未來應(yīng)該致力于空心納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用，以進(jìn)一步推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展。
【科研摘要】
基于生物分子的納米結(jié)構(gòu)具有固有的多功能性，并具有多種生物活性，可用于癌癥納米醫(yī)學(xué)。可以精確地編程生物分子的超分子特性，以設(shè)計(jì)智能藥物傳遞載體，從而在單個(gè)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)體內(nèi)有效傳遞，靶向藥物傳遞和組合療法。最近，
國(guó)家納米科學(xué)中心
聶廣軍教授
團(tuán)隊(duì)在《
Nature Reviews Materials
》上發(fā)表了題為
Multifunctional biomolecule nanostructures for cancer therapy
的綜述。團(tuán)隊(duì)討論了
基于生物分子的納米結(jié)構(gòu)，包括多糖，核酸，肽和蛋白質(zhì)
，并著重介紹了其為
多功能納米藥物設(shè)計(jì)
的巨大空間。確定了可以通過基于
生物分子的納米結(jié)構(gòu)解決的癌癥納米醫(yī)學(xué)中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)
，并調(diào)查了基于生物分子的納米結(jié)構(gòu)的
獨(dú)特生物活性
，
可編程性和體內(nèi)行為
。最后，也討論了基于生物分子的
納米結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，表征和制造中的挑戰(zhàn)
，并確定了需要克服的障礙才能實(shí)現(xiàn)臨床翻譯。
【主圖導(dǎo)讀】
圖
1：抗腫瘤多功能納米藥物中的功能元素。
圖
2：用于癌癥治療的基于核酸的納米結(jié)構(gòu)。
圖
3：基于肽的多功能納米結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
：
http://doi.org/10.1038/s41578-021-00315-x
版權(quán)聲明
：「
高分子材料科學(xué)
」公眾號(hào)旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。上述僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請(qǐng)聯(lián)系作者修正。商業(yè)轉(zhuǎn)載或投稿請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！
【往期回顧】
《J. Mater. Chem.
展開 塊狀納米結(jié)構(gòu)材料(BNM)是一類具有精細(xì)納米結(jié)構(gòu)的塊體材料。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)Hall-Petch(H-P)方程，屈服應(yīng)力與材料整體的強(qiáng)度和硬度相關(guān)，與晶粒尺寸的平方根成反比。因此，分離的晶粒使材料更堅(jiān)固，疲勞耐久極限增強(qiáng)意味著在某些外部應(yīng)力下斷裂的形成受到抑制。同時(shí)，BNM的離子傳輸特性同時(shí)顯著增加，因?yàn)橘|(zhì)量傳遞沿晶界比在晶粒中更快地發(fā)生。研究表明，如果晶粒尺寸低于臨界尺寸，電極體積波動(dòng)引起的應(yīng)力可以自適應(yīng)而不發(fā)生顆粒破裂。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，天津大學(xué)羅加嚴(yán)教授(通訊作者)等根據(jù)塊狀納米結(jié)構(gòu)材料概念，通過冶金工藝設(shè)計(jì)了抗斷裂LMA，并在Adv. Mater.上發(fā)表了題為“Bulk Nanostructured Materials Design for Fracture-Resistant Lithium Metal Anodes”的研究論文。在塊狀納米結(jié)構(gòu)Li(BNL)中，離子導(dǎo)電相存在于晶界處，促進(jìn)了Li+傳輸。 BNL中精細(xì)的鋰晶粒尺寸和沉淀硬化提高了機(jī)械強(qiáng)度和耐疲勞性，減輕了不均勻分布的應(yīng)力并防止電極粉碎。作者利用密度泛函理論研究鋰與各種氧化物之間的結(jié)合能，發(fā)現(xiàn)SiO2是篩選氧化物中最佳的添加劑。BNL具有91 %的鋰金屬理論容量。在具有BNL負(fù)極的全電池中，LiFePO4在10 C下具有90 mAh·g-1的容量，比具有鋰箔負(fù)極的全電池高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。該策略有望為抗斷裂LMA在鋰金屬電池中的應(yīng)用鋪平道路。
展開 然而，在這種極端環(huán)境下，快速聚集的氦原子會(huì)導(dǎo)致鎢中氦泡的形核，甚至?xí)阪u表面形成“fuzz”納米絲結(jié)構(gòu)，這些會(huì)嚴(yán)重退化鎢本身的性能，減短其服役壽命。納米絲結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生剝落，會(huì)嚴(yán)重影響堆芯等離子體的穩(wěn)定性。氦泡對(duì)納米絲的形成和生長(zhǎng)有重要影響。因此，通過設(shè)計(jì)新型納米結(jié)構(gòu)有效降低W中He的濃度對(duì)開發(fā)優(yōu)異性能的面向等離子體鎢材料至關(guān)重要。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，武漢大學(xué)秦文靜（第一作者）、任峰教授（第一通訊作者）團(tuán)隊(duì)與洛絲阿莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Yongqiang Wang博士（第二通訊作者）、美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校Russell P. Doerner、湖南大學(xué)鄧輝球教授等合作共同在Acta Mater.上發(fā)表了一篇關(guān)于聚變堆面向等離子體鎢(W)的文章，題為“Nanochannel Structures in W enhance radiation tolerance”。
由于氦泡成核以及它對(duì)微觀結(jié)構(gòu)(fuzz)和性能（硬化、脆化）產(chǎn)生影響的根本原因是氦原子不溶于鎢，那么在輻照的過程中如果可以及時(shí)的釋放氦原子就可以有效抑制氦原子在鎢中的形核。從這個(gè)角度出發(fā)，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種含有納米孔道的晶柱狀鎢薄膜。通過高能氦離子輻照以及低能大束流氦等離子體輻照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的塊體鎢材料，這種具有高比表面積的納米孔道結(jié)構(gòu)鎢薄膜不僅有效延緩氦泡的長(zhǎng)大，而且有效抑制納米絲結(jié)構(gòu)的形成和生長(zhǎng)。直線等離子體輻照結(jié)果表明，納米孔道結(jié)構(gòu)W的形成“fuzz”起始劑量相對(duì)于W塊材提高了6.8倍，“fuzz”生長(zhǎng)速率相比降低了3.9倍。通過分子動(dòng)力學(xué)模擬分析可知，納米孔道表面低的空位形成能和高的氦束縛能可以有效幫助氦原子釋放，從而提高納米孔道結(jié)構(gòu)鎢的抗輻照性能。本研究為開發(fā)新型高性能面向等離子材料提供了新思路。
展開 
納米結(jié)構(gòu)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
納米結(jié)構(gòu)的最新內(nèi)容
衍射波導(dǎo)AR HUD融合納米級(jí)光柵微結(jié)構(gòu)與宏觀投影鏡頭系統(tǒng)，光學(xué)鏈路復(fù)雜，傳統(tǒng)單一仿真軟件難以實(shí)現(xiàn)全鏈路性能校驗(yàn)。Ansys光學(xué)仿真套件構(gòu)建了Zemax OpticStudio+Lumerical +Speos一體化設(shè)計(jì)仿工作流，覆蓋投影鏡頭設(shè)計(jì)、亞波長(zhǎng)光柵建模、系統(tǒng)級(jí)光學(xué)集成分析全流程。
xtb的輸入文件如圖3所示：
圖3 xtb 的輸入文件
模擬分析
經(jīng)過20ps的模擬后，可以觀察到碳納米管的結(jié)構(gòu)演變以及富勒烯的形成過程，如圖4所示：
圖4 富勒烯的形成過程
可以看到，模擬過程中，碳納米管先發(fā)生扭曲變形，隨后一端開始發(fā)生封閉，當(dāng)兩端都封閉后逐漸形成球形的富勒烯，模擬至20ps，完美的
當(dāng)光在這些尺寸只有數(shù)百納米的結(jié)構(gòu)中發(fā)生衍射時(shí)，光束可以被聚焦、整形、重定向或分束。
什么是衍射光學(xué)元件？
通過衍射來控制光屬性的組件，被稱為衍射光學(xué)元件（DOE）。其中一些元件如今已經(jīng)應(yīng)用于光學(xué)領(lǐng)域，如衍射光柵，而其他新型元件被視為新一代光學(xué)透鏡（例如超表面和超透鏡）。
DOE可精確控制光波的相位、偏振和強(qiáng)度，因此具有極高的應(yīng)用價(jià)值。
該有源傳感器元件為半透明的玻璃芯片，由等離子納米結(jié)構(gòu)和功能涂層覆蓋。通過發(fā)光二極管和光敏檢測(cè)器來測(cè)量傳感器元件和NO2氣體分子之間的相互作用以完成讀數(shù)。可以檢測(cè)幾μg/m3 (ppb)范圍內(nèi)的濃度。
InAir-NO2是微型高性能傳感器, 檢測(cè)成本效益高，可在環(huán)境空氣中測(cè)量NO2水平。
InAir-NO2可用于擴(kuò)散測(cè)量和泵送氣流的連接。這兩種配置都配有預(yù)校準(zhǔn)傳感器元件。
? 制造適配性分析，筑牢量產(chǎn)良率基礎(chǔ)
軟件可模擬納米結(jié)構(gòu)尺寸偏差、邊緣粗糙度、周期誤差等多種工藝缺陷，量化分析缺陷對(duì)成像分辨率、MTF 曲線、信噪比的影響，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，降低對(duì)加工精度的敏感度，提前預(yù)判加工誤差對(duì)超表面性能的影響。
納米噴鍍形成的鍍層具有獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)。鍍層由納米級(jí)的金屬晶體組成，晶體粒徑通常在50-200納米之間。這種納米晶結(jié)構(gòu)賦予了鍍層優(yōu)異的性能，如高硬度、高耐磨性、良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等。
整個(gè)成膜過程受到多種因素的影響，包括反應(yīng)溫度、pH值、溶液濃度、反應(yīng)時(shí)間等。通過精確控制這些參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍍層厚度、結(jié)構(gòu)和性能的精確調(diào)控。
關(guān)鍵詞：GROMACS；小分子；自組裝；分子動(dòng)力學(xué)；回轉(zhuǎn)半徑
背景介紹
小分子自組裝過程廣泛存在于材料、生命與能源體系中，其微觀機(jī)理關(guān)乎膠束/囊泡形成、層狀有序相的出現(xiàn)以及功能納米結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。相比僅觀察宏觀現(xiàn)象，分子動(dòng)力學(xué)（MD）能在原子尺度直接揭示小分子的自組裝機(jī)理，直觀體現(xiàn)其自組裝過程，從而為藥物，納米材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
共振納米結(jié)構(gòu)
共振納米結(jié)構(gòu)具有光-物質(zhì)相互作用所需的強(qiáng)度，電磁相互作用所需的高局域化，以及散射和吸收所需的大橫截面。其可以用作高效的超透鏡、聚光鏡、納米諧振器和亞波長(zhǎng)波導(dǎo)。
表面等離子體光子學(xué)的應(yīng)用
表面等離子體光子學(xué)依賴于在金屬-電介質(zhì)界面的納米結(jié)構(gòu)中發(fā)生的光學(xué)過程。
增強(qiáng)和混合現(xiàn)實(shí)(AR & MR)系統(tǒng)的最常見設(shè)計(jì)都將光導(dǎo)設(shè)計(jì)與表面結(jié)合，包含用于耦入/出出瞳擴(kuò)展的微米和納米結(jié)構(gòu)區(qū)域(光柵)。
它將三維的折射光路，壓縮為二維的平面納米結(jié)構(gòu)陣列。光不再需要穿過厚厚的透鏡在介質(zhì)中“走長(zhǎng)路”來累積相位，而是在一個(gè)近乎無限薄的界面上，通過與納米結(jié)構(gòu)的共振響應(yīng)完成相位的瞬間跳變。這意味著，傳統(tǒng)意義上“鏡筒+多層鏡片”的光學(xué)結(jié)構(gòu)被徹底消解——光學(xué)系統(tǒng)從“棒狀”變?yōu)椤氨∧ぁ薄．?dāng)超構(gòu)表面將透鏡、相位編碼板乃至分光功能集成于一個(gè)平面時(shí)，“極簡(jiǎn)”才真正從愿景走向物理現(xiàn)實(shí)。
