單分子磁體的案例
單分子磁體最新Science:阻塞溫度高達(dá)80K的單分子磁體
【引言】
一般來說，單分子磁體是由獨(dú)立的單個(gè)分子構(gòu)成，其可以在低溫和沒有外部磁場(chǎng)的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間保持磁化強(qiáng)度并表現(xiàn)出獨(dú)特的慢磁弛豫行為。它的出現(xiàn)使得以納米尺度磁性配合物作為基本單元研制存儲(chǔ)器件成為可能。然而，目前來說，只有利用液氦冷卻至極端低溫才能使單分子磁體表現(xiàn)磁記憶效應(yīng)。這一現(xiàn)象大大阻礙了單分子磁體的發(fā)展和應(yīng)用，是目前亟待解決的問題。
【成果簡(jiǎn)介】
英國(guó)薩塞克斯大學(xué)的R. A. Layfield、芬蘭于韋斯屈萊大學(xué)的A. Mansikkam?ki以及中山大學(xué)的童明良（共同通訊作者）等合作發(fā)表文章，報(bào)道了阻塞溫度TB高達(dá)80K的單分子磁體。研究人員利用化學(xué)手段設(shè)計(jì)配體框架的策略，在單分子磁體中分別縮小了Dy-Cpcent距離以及擴(kuò)大了Cp-Dy-Cp彎曲角度。通過對(duì)這兩個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)控，可以促使單分子磁體在80K這一溫度上展現(xiàn)出磁學(xué)特性。通過實(shí)現(xiàn)這一高于液氮溫度的阻塞溫度，研究人員克服了單分子磁體發(fā)展道路上的一大挑戰(zhàn)，為實(shí)現(xiàn)納米磁體的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。2018年12月21日，相關(guān)成果以題為“Magnetic hysteresis up to 80 kelvin in a dysprosium metallocene single-molecule magnet”的文章在線發(fā)表在Science上。
展開 [NEWSLETTER] 傅立葉顯微鏡對(duì)單分子成像
借助VirtualLab Fusion，可以對(duì)完整的傅立葉顯微鏡系統(tǒng)進(jìn)行建模，并將其用于單分子成像。具體來說，我們演示了幾種物理光學(xué)效應(yīng)的影響，包括每個(gè)光學(xué)界面的菲涅爾損耗和透鏡孔徑的衍射。
傅立葉顯微鏡對(duì)單分子成像
建模用于單分子成像的完整高NA傅立葉顯微鏡系統(tǒng)，特別展示了例如：菲涅爾損耗、由于孔徑引起的衍射，并將仿真結(jié)果與參考值進(jìn)行比較。
分析高NA物鏡的聚焦
高NA物鏡廣泛用于光學(xué)光刻，顯微技術(shù)等。在聚焦模擬中考慮光的矢量性質(zhì)非常重要。
更多相關(guān)信息，請(qǐng)發(fā)送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 VirtualLab：高NA傅里葉單分子成像顯微鏡
1.摘要
傅里葉顯微術(shù)廣泛應(yīng)用于單分子成像、表面等離子體觀測(cè)、光子晶體成像等領(lǐng)域。它使直接觀察空間頻率分布成為可能。在高NA傅里葉顯微鏡中，不同的效應(yīng)(每個(gè)透鏡表面上角度相關(guān)的菲涅耳損耗、衍射等)會(huì)影響單個(gè)分子最終獲得的圖像質(zhì)量。快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion可以使用其強(qiáng)大的場(chǎng)追跡引擎對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模，包括菲涅耳損耗和孔徑衍射效應(yīng)。本文給出了一個(gè)案例，并將仿真結(jié)果與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。
2.建模任務(wù)
3.系統(tǒng)構(gòu)建模塊:偶極子源
可編程光源允許指定任意橫向場(chǎng)分布。在我們的例子中，我們指定了偶極子產(chǎn)生的場(chǎng)。
偶極子源發(fā)射一個(gè)局部偏振場(chǎng)（意味著 Ex 和 Ey 分量的空間分布在源平面根本不同，因此不能用單個(gè)函數(shù)來表示）。
為了準(zhǔn)確地模擬偏振特性，我們采用了多光源，它允許我們?yōu)椴煌姆至慷x不同的形貌。
4.系統(tǒng)構(gòu)建模塊:物鏡
5.系統(tǒng)構(gòu)建模塊：管透鏡 & 伯蘭特鏡頭
6.建模總結(jié)
7.傅里葉平面上的圖像
8.方向[0,1,0]的仿真對(duì)比
為了進(jìn)一步研究物理效應(yīng)，我們采用偶極取向[0,1,0]，并將得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較[Ju?kaitis，施普林格US，(2006)]。藍(lán)色和綠色曲線取自模擬結(jié)果對(duì)應(yīng)的一維截面。理想情況(忽略衍射)的截面參考用紅色表示。參考曲線數(shù)據(jù)通過參考文獻(xiàn)中給出的公式進(jìn)行解析計(jì)算，最后導(dǎo)入VirtualLab Fusion。
展開 高NA傅里葉顯微鏡單分子成像
摘要
傅里葉顯微鏡廣泛應(yīng)用于單分子成像、表面等離子體觀察、光子晶體成像等領(lǐng)域，它使得直接觀測(cè)空間頻率分布成為可能。
單分子的成像質(zhì)量取決于高NA 傅里葉顯微鏡系統(tǒng)，例如，在復(fù)雜透鏡系統(tǒng)中，每個(gè)光學(xué)界面的角度相關(guān)的菲涅耳損耗和孔徑的衍射。VirtualLab Fusion可以在考慮菲涅耳損耗和孔徑衍射效應(yīng)的情況下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模。文中給出了一個(gè)案例，并與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。
建模任務(wù)
在傅里葉平面上成像
在傅里葉平面上成像
方向[0,1,0]的理想vs實(shí)驗(yàn)以及理想vs仿真
? 理想：由 ???? = cos??, ???? = sec?? 計(jì)算[Ju?kaitis, Springer US, (2006)]
? 實(shí)驗(yàn)：衍射光闌在傅里葉平面上產(chǎn)生能量密度的波紋。理想模型(紅色曲線)和實(shí)驗(yàn)(黑色曲線)的區(qū)別是雙重的：菲涅耳損耗和衍射。
? 仿真：物理光學(xué)考慮菲涅耳損耗和物鏡孔徑的衍射，導(dǎo)致在傅里葉平面上產(chǎn)生波紋，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
紅色的曲線來自理想系統(tǒng)；黑色曲線來自實(shí)驗(yàn)；藍(lán)色和綠色的曲線是從之前的幻燈片中提取的仿真輪廓的相應(yīng)顏色。
展開 
[VirtualLab] 高NA傅里葉顯微鏡單分子成像
摘要
傅里葉顯微鏡廣泛應(yīng)用于單分子成像、表面等離子體觀察、光子晶體成像等領(lǐng)域，它使得直接觀測(cè)空間頻率分布成為可能。
單分子的成像質(zhì)量取決于高NA 傅里葉顯微鏡系統(tǒng)，例如，在復(fù)雜透鏡系統(tǒng)中，每個(gè)光學(xué)界面的角度相關(guān)的菲涅耳損耗和孔徑的衍射。VirtualLab Fusion可以在考慮菲涅耳損耗和孔徑衍射效應(yīng)的情況下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模。文中給出了一個(gè)案例，并與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。
建模任務(wù)
在傅里葉平面上成像
在傅里葉平面上成像
方向[0,1,0]的理想vs實(shí)驗(yàn)以及理想vs仿真
? 理想：由 ???? = cos??, ???? = sec?? 計(jì)算[Ju?kaitis, Springer US, (2006)]
? 實(shí)驗(yàn)：衍射光闌在傅里葉平面上產(chǎn)生能量密度的波紋。理想模型(紅色曲線)和實(shí)驗(yàn)(黑色曲線)的區(qū)別是雙重的：菲涅耳損耗和衍射。
? 仿真：物理光學(xué)考慮菲涅耳損耗和物鏡孔徑的衍射，導(dǎo)致在傅里葉平面上產(chǎn)生波紋，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
紅色的曲線來自理想系統(tǒng)；黑色曲線來自實(shí)驗(yàn)；藍(lán)色和綠色的曲線是從之前的幻燈片中提取的仿真輪廓的相應(yīng)顏色。
展開 傅立葉顯微鏡對(duì)單分子成像
借助VirtualLab Fusion，可以對(duì)完整的傅立葉顯微鏡系統(tǒng)進(jìn)行建模，并將其用于單分子成像。具體來說，我們演示了幾種物理光學(xué)效應(yīng)的影響，包括每個(gè)光學(xué)界面的菲涅爾損耗和透鏡孔徑的衍射。
傅立葉顯微鏡對(duì)單分子成像
建模用于單分子成像的完整高NA傅立葉顯微鏡系統(tǒng)，特別展示了例如：菲涅爾損耗、由于孔徑引起的衍射，并將仿真結(jié)果與參考值進(jìn)行比較。
分析高NA物鏡的聚焦
高NA物鏡廣泛用于光學(xué)光刻，顯微技術(shù)等。在聚焦模擬中考慮光的矢量性質(zhì)非常重要。更多相關(guān)信息，請(qǐng)發(fā)送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com網(wǎng)址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 高NA傅里葉顯微鏡單分子成像
摘要 傅里葉顯微鏡廣泛應(yīng)用于單分子成像、表面等離子體觀察、光子晶體成像等領(lǐng)域，它使得直接觀測(cè)空間頻率分布成為可能。單分子的成像質(zhì)量取決于高NA 傅里葉顯微鏡系統(tǒng)，例如，在復(fù)雜透鏡系統(tǒng)中，每個(gè)光學(xué)界面的角度相關(guān)的菲涅耳損耗和孔徑的衍射。VirtualLab Fusion可以在考慮菲涅耳損耗和孔徑衍射效應(yīng)的情況下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行建模。文中給出了一個(gè)案例，并與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。
建模任務(wù)
在傅里葉平面上成像
在傅里葉平面上成像
方向[0,1,0]的理想vs實(shí)驗(yàn)以及理想vs仿真
? 理想：由 ???? = cos??, ???? = sec?? 計(jì)算[Ju?kaitis, Springer US, (2006)] ? 實(shí)驗(yàn)：衍射光闌在傅里葉平面上產(chǎn)生能量密度的波紋。理想模型(紅色曲線)和實(shí)驗(yàn)(黑色曲線)的區(qū)別是雙重的：菲涅耳損耗和衍射。 ? 仿真：物理光學(xué)考慮菲涅耳損耗和物鏡孔徑的衍射，導(dǎo)致在傅里葉平面上產(chǎn)生波紋，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
紅色的曲線來自理想系統(tǒng)；黑色曲線來自實(shí)驗(yàn)；藍(lán)色和綠色的曲線是從之前的幻燈片中提取的仿真輪廓的相應(yīng)顏色。 走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 從Zemax OpticStudio?導(dǎo)入透鏡系統(tǒng)- 從Zemax導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng) [用例] ? 分析實(shí)際透鏡系統(tǒng)的成像性能- 分析高NA物鏡聚焦 [用例] VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
- 分析高NA物鏡聚焦- 通過瑞利標(biāo)準(zhǔn)對(duì)顯微鏡物鏡進(jìn)行分辨率研究
展開 共軛聚合物的多級(jí)組裝促發(fā)大面積加工聚合物單分子層晶體管
更為重要的是，該聚合物單分子層的形成與基底的性質(zhì)關(guān)系較小，在具有不同接觸角的基底均可以沉積得到聚合物單分子層網(wǎng)絡(luò)。寬的加工窗口和弱的基底相關(guān)性非常有利于加工大面積和高均勻性的聚合物薄膜。
圖2 共軛聚合物聚集行為的調(diào)控與大面積加工聚合物單分子層：a，共軛聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)；b，混合溶劑調(diào)控下的聚合物溶液的吸收光譜；c，可晶圓級(jí)加工聚合物薄膜的提拉裝置；d，混合溶劑與提拉速度調(diào)控的聚合物薄膜形貌；e，不同提拉速度下聚合物薄膜的吸收光譜； f，不同提拉速度下聚合物薄膜的吸光度與厚度；g，4英寸晶圓級(jí)的聚合物單分子層薄膜。
圖3 薄膜晶體管器件：a，4英寸晶圓級(jí)薄膜晶體管實(shí)物圖與器件結(jié)構(gòu)示意圖；b，晶體管轉(zhuǎn)移特性曲線；c，晶體管輸出特性曲線；d，晶體管開關(guān)穩(wěn)定性測(cè)試；e，晶體管轉(zhuǎn)移特性曲線；f，單分子層與多分子層的電子遷移率比較；g，n型聚合物單分子層晶體管性能比較。
研究人員利用該聚合物組裝策略，在4英寸晶圓上加工了聚合物單分子層網(wǎng)絡(luò)，形貌、高度與器件性能均表現(xiàn)出了很好的均勻性（圖3）。基于聚合物單分子薄膜的場(chǎng)效應(yīng)晶體管在空氣下表現(xiàn)出穩(wěn)定的電子傳輸性能，在持續(xù)開關(guān)1500 s后仍保持基本不變。相比于傳統(tǒng)的旋涂薄膜（18 nm），聚合物單分子層（4 nm）保持了相似的電子傳輸性能，最高電子遷移率可達(dá)1.88 cm?2V?1s?1，是目前報(bào)道中聚合物單分子層最高的電子遷移率。隨后，他們結(jié)合了多種實(shí)驗(yàn)手段觀測(cè)到了聚合物在稀溶液中的組裝結(jié)構(gòu)，為一維蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。隨著濃度的提高，聚合物的組裝體逐漸生長(zhǎng)為網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。
此工作利用共軛聚合物的多級(jí)組裝策略形成特定的聚合物固相形貌，為相關(guān)科研工作者提供了清晰明確的“分子間相互作用—溶液相組裝結(jié)構(gòu)—薄膜微觀結(jié)構(gòu)—功能器件性能”的研究策略。
展開 華東理工：鍵合強(qiáng)度對(duì)鈣鈦礦太陽能電池錨定基自組裝單分子膜的調(diào)節(jié)
然而，雖然ASA單分子膜的致密性對(duì)PSCs的效率和穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用，但其界面的空穴提取和電子阻塞性能卻高度依賴于其致密性，而這一點(diǎn)在很大程度上被忽視了。
在這里，華東理工大學(xué)的研究人員引入了具有不同錨定基團(tuán)的全孔傳輸分子，研究了鍵合強(qiáng)度對(duì)單層膜質(zhì)量的影響，并將其與p-i-n結(jié)構(gòu)的PSC的性能進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。結(jié)果表明，具有較強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度的錨定基團(tuán)有利于提高ASA單分子膜的組裝速率、密度和致密性，從而增強(qiáng)電荷收集，抑制界面復(fù)合。基于優(yōu)化的ASA單層的PSCs原型獲得了21.43%(0.09cm2)的高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)。更令人振奮的是，當(dāng)器件面積擴(kuò)大10倍時(shí)，可以獲得20.09%(1.0cm2)的可比PCE，這表明ASA策略在實(shí)際應(yīng)用中是有用的。ASA單層的堅(jiān)固錨定還增強(qiáng)了設(shè)備的穩(wěn)定性，在三個(gè)月后可保留90%的初始PCE。這項(xiàng)研究為有效和穩(wěn)定的PSCs的ASA電荷傳輸單分子膜提供了重要的見解。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202103847
綜上所述，本文揭示了錨定基團(tuán)對(duì)p-i-n結(jié)構(gòu)PSCs中基于ASA的空穴傳輸單分子膜性能的影響。開發(fā)了一系列含有不同錨基(-SO3H、-COOH和-PO3H2)的吩噻嗪分子高溫超導(dǎo)材料(TPT-S6、TPT-C6和TPT-P6)，系統(tǒng)地研究了它們對(duì)器件性能的影響。結(jié)果表明，具有較強(qiáng)鍵合強(qiáng)度的錨定基團(tuán)不僅提高了組裝速率和吸附密度，而且使有機(jī)HTL對(duì)鈣鈦礦沉積具有很高的耐受性，從而大大提高了ASA單層在成套器件中的致密性。本文的ASA策略為PSC和其他光電器件提供了一種節(jié)省材料、可擴(kuò)展和高效的電荷傳輸層的有效且現(xiàn)實(shí)的方法。
展開 復(fù)旦丁建東教授課題組對(duì)單軸周期性拉伸力學(xué)刺激下彈性高分子表面的細(xì)胞取向進(jìn)行研究
近日，復(fù)旦大學(xué)丁建東教授課題組的研究揭示了單軸周期性拉伸的彈性高分子表面的細(xì)胞取向存在臨界響應(yīng)頻率和臨界拉伸速率，并結(jié)合高分子鏈松弛理論為該臨界現(xiàn)象提供了合理闡釋。
利用光刻技術(shù)、軟蝕刻技術(shù)和有限元分析方法，丁建東教授課題組設(shè)計(jì)和制備了適用于細(xì)胞力學(xué)拉伸研究的雙層聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控裝置。該裝置的工作原理為：當(dāng)芯片側(cè)腔抽真空時(shí)，其體積減小，導(dǎo)致中間流體通道的薄膜發(fā)生拉伸，進(jìn)而對(duì)黏附于薄膜上的細(xì)胞施加周期性拉伸作用。通過將PDMS微流控芯片與活細(xì)胞工作站、外源智能化真空泵聯(lián)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞實(shí)時(shí)觀察、細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞拉伸三大功能。
圖1 利用雙層PDMS微流控裝置探究拉伸頻率對(duì)彈性高分子薄膜表面細(xì)胞行為的影響
丁建東教授課題組以此PDMS微流控芯片為研究平臺(tái)，驗(yàn)證了細(xì)胞在合適條件下有垂直于拉伸方向取向的特性。
圖2 周期性拉伸下的細(xì)胞取向
作者還借助源于建筑學(xué)中的張拉整體結(jié)構(gòu)模型（tensegrity model）對(duì)材料表面的細(xì)胞處于周期性單軸拉伸時(shí)取向和能量之間的關(guān)系及其時(shí)間依賴性進(jìn)行了推演。理論計(jì)算不僅得出了垂直取向的結(jié)論，而且對(duì)細(xì)胞取向有序度隨時(shí)間的演化也給出了與實(shí)驗(yàn)一致的動(dòng)力學(xué)趨勢(shì)。這是為數(shù)不多的可對(duì)粗粒化的細(xì)胞模型進(jìn)行處理、且給出解析解的理論工作。
隨后系統(tǒng)探究了人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSC）在不同拉伸頻率和幅度的循環(huán)拉伸作用下的細(xì)胞取向。在證實(shí)細(xì)胞取向存在臨界拉伸幅度的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞取向具有臨界響應(yīng)頻率（fc），且fc的值具有幅度依賴性，對(duì)于低幅度拉伸而言，需要更高的拉伸頻率方能誘使細(xì)胞取向現(xiàn)象發(fā)生。
展開 東華大學(xué)張耀鵬課題組ACS Nano:單分子層厚的納米絲帶——絲材料的基礎(chǔ)構(gòu)筑單元
所獲得的絲素納米絲帶含有單分子層的β-折疊層和無定型的絲素蛋白分子，是具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的脫膠蠶絲的基本構(gòu)成單元。這種單分子層厚度超薄納米絲帶的制備技術(shù)為開發(fā)新一代高性能絲素基材料提供了可能。
【圖文導(dǎo)讀】
Figure 1.納米絲帶的表征
(a).納米絲帶的制備過程示意圖
(b).納米絲帶懸浮液的穩(wěn)定性
(c).脫膠蠶絲在不同質(zhì)量比例NaOH/尿素溶液中的溶解度
(d).脫膠蠶絲在不同總質(zhì)量NaOH和尿素溶液中的溶解度
Figure 2.含有絲素蛋白和納米絲帶的懸浮液凍干后的分子鏈和結(jié)晶結(jié)構(gòu)表征
(a,d).FTIR譜圖
(b,e).一維SR-WAXD表征
(c,f).凍干的懸浮液的結(jié)晶結(jié)構(gòu)表征
Figure 3.納米絲帶的形貌和尺寸表征
(a).TEM表征
(b).AFM表征
(c).納米絲帶的寬度分布
(d).
展開 
聽教授講論文背后的化學(xué)故事：用單質(zhì)硫和二醇、二異腈化合物制備新型功能高分子
故事一
單質(zhì)硫和二醇、二異腈化合物，怎么是三個(gè)這？
先說單質(zhì)硫。據(jù)報(bào)道全球范圍內(nèi)硫的年產(chǎn)量高達(dá)八千萬噸，化學(xué)工業(yè)用掉的不到一半，堆積如山的硫成為觸目驚心的工業(yè)廢料和環(huán)境污染（如酸雨）的來源。于是科學(xué)家們的一個(gè)重要的科研課題就是對(duì)硫的合理利用，其中將單質(zhì)硫轉(zhuǎn)化為功能性的含硫聚合物成為有效途徑之一。再說二醇。二醇是多羥基化合物中結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的一類，多羥基化合物可是自然界中最豐富的存在，所有的糖類，不管是葡萄糖、果糖、蔗糖這些單糖多糖，還是淀粉、纖維素、殼聚糖，從決定人的生命健康的核糖到化妝美容的海藻酸鈉，都是多羥基化合物。工業(yè)上的二醇和多元醇產(chǎn)品也多得很。如果把單質(zhì)硫和二醇結(jié)合起來做成功能高分子材料，那可是一箭雙雕、一舉多得的大好事！
可惜這樣的事情以前一直沒發(fā)生過，預(yù)期今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里也不會(huì)發(fā)生，因?yàn)楝F(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)理論告訴我們這樣的化學(xué)過程太難太難了（如果不是不可能的）。這倒不是說單質(zhì)硫不能用來合成高分子材料，而是說目前還不能用二醇和單質(zhì)硫直接合成高分子材料，其實(shí) “固特異”輪胎即硫化橡膠堪稱高分子工業(yè)的鼻祖。所以我們換個(gè)思路，向大自然學(xué)習(xí)。分析一下前面提到的淀粉、纖維素，加上蛋白質(zhì)、DNA/RNA這些天然高分子（生物大分子）的結(jié)構(gòu)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都是多種構(gòu)筑單元通過化學(xué)鍵連接起來的有機(jī)整體，如果從高分子學(xué)科的角度看，它們都可以認(rèn)為是“多組分聚合反應(yīng)產(chǎn)生的聚合物。“多組分”意味著至少有三個(gè)組分，那么第三組分選什么呢？
展開 