荷兰科学家成功利用金纳米粒子团执行运算

据报道，日前，荷兰特温特大学科学家成功使一团金颗粒以和传统微处理器相同的方式成功处理了少量信息，为人类建造类脑计算机创造了可能。

一项日前发表于《自然·纳米技术》杂志的研究发现，金纳米粒子的随意“搭配”能执行通常为整齐排列的硅而保留的运算。

传统计算机依赖于遵循预先所设置规则的有序电路，但这一策略限制了它们的效率。“目前在商店买到的最好的微处理器每秒能执行1011次运算，并且会利用几百瓦电力。”来自荷兰特温特大学的Wilfred van der Wiel表示，“人脑能执行更高数量级的运算，并且只使用10～20瓦电力。这是一个巨大的差距。”

为缩小差距，研究人员试图建造类脑计算机，但迄今还未有人发现能可靠执行实际运算的材料。如今，van der Wiel和同事使一团金颗粒以和传统微处理器相同的方式成功处理了少量信息。

该团队利用了直径约20nm的金颗粒。他们把几十个金颗粒放入一个环路，其中每个颗粒和最近的邻居相距约1nm，并且用8个电极将其围起来。当研究人员在6个特定位置向颗粒团施加正确电压时，运算发生了。随后，金颗粒有效形成了缺少普通微芯片中严格连接顺序的晶体管网络，从而使其能利用更少的能量执行运算。（中国科学报）

瑞典新显微技术能洞察单个纳米粒子

据电气和电子工程师协会（IEEE）《光谱》杂志官网11日报道，研究人员用这种技术检测单个钯纳米颗粒吸收氢的能力，实验发现，尽管纳米粒子具有相同的大小和形状，但在40毫巴的大气压力下吸收氢的程度是不尽相同的。

在现实应用中，这种观察能够帮助开发更为敏感的氢传感器，用以探测燃料电池汽车的泄漏问题。朗海默说：“氢传感器在工作时的主要挑战之一，就是能否设计出对氢的反馈具有线性和可逆性的材料。”

此前，已经有人能够为单个纳米粒子成像，但这需要较高的成本来给纳米粒子加热，或者用其他的方式消除影响观察精确度的问题。新方法不仅将这种破坏作用降到了最低，还能很好地与环境相协调，能够允许在实际环境中一次只研究一个纳米粒子。这种在实验室外观察纳米粒子的能力可能让“环境中的纳米粒子影响力”成为该领域的重点发展方向。（科技日报）

美发明“培育”高性能金属材料的纳米新技术

据报道，西雅图一家刚刚成立7年的创业公司Modumetal发明了一种能够以廉价节能的方式，“培育”高性能金属材料的技术。这标志着工业界将迎来一次重大的突破。现在澳大利亚、非洲和美国德克萨斯州沿海的一些钻井平台已经开始使用该公司生产的金属材料。据介绍，这些金属材料的抗海水腐蚀能力可达到传统材料的8倍。

Modumetal公司CEO兼联合创始人克里斯蒂娜洛玛瑟妮是一位物理学家，多年从事电化学和高级材料的研究工作。她表示，一些传统的金属材料提取和利用方式，往往离不开高温熔炼矿石或废金属，消耗大量的热能。相比之下，Modumetal公司的生产流程只使用电能，因此大大节省了能源。其金属材料制作流程类似于非常传统的电镀工艺——用电生成一层金属镀层覆盖在物品表面。

所不同的是，Modumetal公司使用的是纳米技术，在分子层次进行操控，从而可以在非常精确的范围内更好地控制电镀过程中的各种条件和生成物质。从根本上说，该公司是在物品表层“培育”金属，这种方式可以使金属能便于成型以及改造材料特性。CEO洛玛瑟妮称，它就像是自然控制阳光、土壤、位置、温度等生长环境，然后长出了一棵符合这些条件的树木。

通过这个过程，金属一层一层地“长”出来。不同的分层培育方式可以制造出性能和形状不同的多种金属材料。洛玛瑟妮介绍道，可以把成品材料想象成胶合板，但每片“板层”是用纳米科技造出来的。

这种层状金属业界通常称为“金属层状复合材料”。这种材料的诞生其实已经有一段时间了。洛玛瑟妮的突破在于使用了电化学生产工艺与纳米技术，从而能够以较低的成本和能耗，大批量生产金属层状复合材料，包括应用到一些如石油钻井设备等大块物品的生产上。（cnbeta网站）

我国科学家发现新型纤维状“人工肌肉”材料

据报道，复旦大学彭慧胜教授课题组通过对碳纳米管的多级螺旋组装，成功制备出一种新型纤维状“人工肌肉”材料，为制备高性能智能响应材料和敏感器件开辟了全新思路。该研究成果已于近日在线发表于国际顶级期刊《自然·纳米技术》。

事实上，科学界对“人工肌肉”材料的研究很早就开始了，但传统的“人工肌肉”材料多是基于功能性的高分子材料，对溶剂的响应速度很慢，运动形式单一，只是简单的膨胀或弯曲，不容易控制。

与前人研究不同的是，彭慧胜团队使用的碳纳米管具有很高的比表面积，质量轻、导电性好，且收缩强度是人类骨骼肌的10倍，甚至高于植物界响应最快的植物——食蝇草的“捕食”速度。

此外，该新型纤维状“人工肌肉”还具备防毒功能。实验证明，这种导电的人工肌肉材料对溶剂响应具有很高的灵敏性和选择性，在工业生产和化学品储存中，可以用来探测毒性溶剂的泄漏和预警。简单来说，在生产或储存过程中，有毒溶剂及其蒸气过量或泄漏时，人工肌肉材料与危险溶剂或蒸气接触，会自动智能地伸缩或旋转，从而触动警报或安全阀门的开关，发出警报告知工作人员，或是关闭通道防止危险溶剂及蒸气进一步扩散，减少对人体的危害，将发生安全事故的可能性降到最低。（东南快报）

DNA-金棒納米复合结构用于癌症研究获新进展

据报道，近日，国家纳米科学中心丁宝全课题组在市基金-市科研院联合基金（“核酸纳米结构作为高效抗肿瘤光热转换材料运输载体的研究”）及其他科技计划资助下，利用DNA折纸纳米结构作为模板，通过DNA杂交作用搭载具有DNA短链修饰的金纳米棒，在活体水平使用该组合结构进行肿瘤细胞光热杀伤实验，发现其较普通金棒具有明显增强的细胞水平光热治疗效果（约提高3倍），同时有效延长了实验小鼠的存活时间。该结果显示DNA折纸结构是一种良好的生物载体，可有效搭载纳米尺寸的多个肿瘤治疗元件，为将来临床利用光热转换纳米材料和生物载体治疗肿瘤提供借鉴与参考。（北京市自然科学基金）

合肥研究院有机单晶PTCDA纳米线制备及其物性研究获进展

据报道，近期，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心科研人员在有机单晶纳米材料制备及光、电特性研究方面取得了新进展。9月21日英国皇家化学会出版期刊Nanoscale以《苝四甲酸二酐（PTCDA）納米结构的制备、光学以及电学特性》为题在线发表该研究成果。

纳米材料由于受到尺寸禁闭效应的影响，往往能够表现出许多优于同种块材的性能。对于无机纳米材料，人们早已实现了通过对其形貌、生长位置及密度等的控制来调控其光、电等性能，从而推动了无机纳米材料在光、电器件领域的应用。同无机材料相比，有机材料分子间作用力主要为氢键、范德华力、π-π共轭相互作用等弱相互作用力，这使有机纳米材料在诸多领域起到了无机纳米材料不能替代的作用。PTCDA是典型的有机半导体材料，其薄膜的光电性能早已受到关注。但受制备的限制，其单晶纳米材料物性研究一直进展缓慢。

为了制备高质量的单晶有机纳米材料，强磁场中心田明亮课题组博士后韩玉岩等人利用多孔氧化铝衬底和有机分子束沉积的方法来制备PTCDA纳米线。实验发现：由于多孔衬底不同位置的曲率不同，通过控制衬底温度可以有效调控纳米颗粒在多孔衬底的初始形核位置以及生长速率，进而实现对纳米结构的大小、直径和形貌的控制生长。光物理和电导率研究发现，纳米结构的光致发光谱中主发射峰的能量与形貌关系密切，且单根PTCDA纳米线的电导率远大于薄膜的电导率。这些研究结果将为有机纳米结构可控制备、性能提高提供实验依据。（中国科学院合肥物质科学研究院）

氧化石墨烯诱发炎性反应的机制被揭示

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室刘思金研究组在氧化石墨烯（GO）诱发巨噬细胞活化与促炎性反应的分子机制研究方面取得新进展。

GO以其优良的理化特性和生物相容性，在生物医药与环境等领域具有广泛的应用前景。目前，对于GO自身理化特性（如尺寸）是如何影响其生物效应与生物相容性等并不十分清楚。该研究团队发现：不同尺寸GO在激活巨噬细胞和诱发局部与系统性炎症反应方面存在很大差异：与小尺寸的GO相比，大尺寸的GO更易活化巨噬细胞并促发炎症反应。一系列的细胞与分子生物学研究表明：相比较于尺寸较小的GO，大尺寸GO更倾向结合于巨噬细胞的细胞膜表面，与膜的相互作用更强。进一步的机制研究揭示，不同大小的GO在不同程度上激活位于细胞膜表面的Toll样受体（TLR分子），并差异活化其介导的下游NF-κB促炎反应通路。同时发现，大尺寸的GO显著刺激巨噬细胞向M1亚型极化，从而放大炎性级联反应。该研究对于揭示GO的潜在免疫毒性、调控其组织与细胞相容性等方面有重要意义，同时对于设计GO的生物医药与环境应用等方面也具有一定的指导价值。（中国科学院生态环境研究中心）

上海硅酸盐所等发现一种三维石墨烯管的“超级材料”

据报道，最近，中国科学院上海硅酸盐研究所、宾夕法尼亚大学和北京大学合作研究，毕辉、陈一苇和黄富强等发现了一种三维石墨烯管的“超级材料”，属于一种新型的具有分级多孔结构的cellular material，兼具远优于已有碳材料的强力学、低密度、高导电等特性。该石墨烯宏观体的密度可低达1mg/cm3（连续可调），比表面积可高达1 000m2/g。该三维石墨烯首次由四连接的石墨烯纳米管通过碳碳共价键键合，形成类似金刚石的四配位三维稳固结构。

该三维石墨烯管具有高强度，压缩模量可达100MPa，可以支撑自身质量的40 000倍，没有发生明显形变，同时还具有超高弹性，压缩形变95%以上，循环1 000次后几乎可完全恢复。石墨烯空管材料拥有优异的电导率，电导率可达70S/cm，三维石墨烯管可作为性能优异的弹性导体，其力学和电学性能是目前报道的多孔石墨烯的1～2个数量级高，可以应用于新能源领域。此外，该材料具有超疏水特性，吸附有机溶剂超快，吸附有机溶剂达自身重量的600倍以上，可用于污水处理，如海上漏油等。（中国科学院上海硅酸盐研究所）

“10t/a石墨烯微片工业化制备及其在海工装备重防腐涂料中的应用”成果通过鉴定

据报道，日前，由常州第六元素材料科技股份有限公司、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道森新材料有限公司3家单位共同完成的“10t/a石墨烯微片工业化制备及其在海工装备重防腐涂料中的应用”技术科技成果，在江苏省常州市通过了工业和信息化部组织的专家鉴定。

由北京化工大学段雪院士、大连理工大学蹇锡高院士等11名业内专家组成的鉴定专家委员会，经过现场考察、资料审查、测试检验、质疑答辩等环节，一致认为：利用自主开发的新型氧化还原石墨烯微片制备工艺，建成的10t/a石墨烯微片生产装置，以石墨为原料生产的石墨烯微片质量稳定可控，重复性好，产品具有优异的导电性、物理机械性能和化学稳定性，该工艺在官能团控制、氧化石墨纯化以及缺陷修复等方面具有创新性。利用该工艺生产的石墨烯微片作为功能助剂，开发出锌烯重防腐及锌烯重防腐（导静电）2种新型涂料。锌烯重防腐涂料的锌粉含量只有传统富锌底漆中的30%左右，涂层拉开法附着力15MPa，耐盐雾性能2 000h以上，综合性能明显优于传统的富锌底漆，总体技术达到国际先进水平。所开发的锌烯重防腐涂料产品已率先应用于海上风力发电塔筒，正常运行超过2 000h。

鉴定专家委员会还认为，石墨烯微片在重防腐涂料实现工业化应用，是石墨烯产业创新发展的一个典型实例，要进一步加强石墨烯材料规模化制备工艺优化和产业化应用技术开发，完善相关标准和技术规范，加大推广应用力度，着力提升协同创新能力，大力发展材料应用技术，促进传统产业转型升级。（原材料工业司）

青岛能源所等新型石墨炔储能材料研究获进展

石墨炔，是继富勒烯、碳纳米管、石墨烯之后，一种新的全碳纳米结构材料。它是由sp和sp2杂化形成的一种新型碳的同素异形体，是由1，3-二炔键将苯环共轭连接形成的具有二维平面网络结构的全碳材料，具有丰富的碳化学键、大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性，被誉为是最稳定的一种人工合成的二炔碳的同素异形体。由于其特殊的电子结构及类似硅优异的半导体性能，石墨炔有望可以广泛应用于电子、半导体以及新能源领域。

理论研究表明石墨炔是一种非常理想的储锂材料，且其独特的结构更有利于锂离子在面内和面外的扩散和传输，这样赋予其非常好的倍率性能。

最近，中国科学院青岛生物能源與过程研究所能源应用技术分所研究员黄长水带领的研究小组与中科院化学研究所研究员李玉良合作，首次将石墨炔应用于锂离子电池电极材料，并对其电化学储锂性能及储锂机制进行了详细的分析研究，阐明了石墨炔结构、形貌与其电化学性能之间的构效关系，探索了石墨炔材料在锂电池中的应用，这些研究为石墨炔家族的储锂性能研究以及探索新型碳素储能材料提供了理论依据和实验指导。实验结果证明石墨炔均一的孔径结构、优良的电子导电性和化学稳定性赋予石墨炔较高的容量、优异的倍率性能和循环寿命等方面优良的电化学性能。以上合作研究结果从实践证明石墨炔是一种非常有前景的储锂能源材料。（中国科学院青岛生物能源与过程研究所）

山东大展全球首家推广碳纳米管橡胶轮胎

据报道，山东大展纳米材料有限公司通过在原料中添加碳纳米管新型材料，将使普通轮胎在冰雪路面上不易刹车等问题得到有效解决。该公司年产3 000t新型碳材料及产业延伸与深加工项目，创目前国内多壁碳纳米管产业化制备能力的最新记录。

普通轮胎在冰雪路面上不易刹车、电缆易被大雪压断、普通船舶用涂料易被海水腐蚀等造成了许多安全事故，如今山东大展纳米材料有限公司通过在原料中添加碳纳米管新型材料，将使这些问题得到有效解决。该公司年产3 000t新型碳材料及产业延伸与深加工项目，创目前国内多壁碳纳米管产业化制备能力的最新记录，在全球首家推广碳纳米管橡胶轮胎、塑料等工业化应用，占市场份额90%以上。

该公司通过实验以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，通过复合材料表现出的良好强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，进一步增强原有产品的特性。2013年，该公司试验成功了“碳纳米管轮胎”，比普通轮胎具有低滚动阻力、高耐磨性能、低碳节能等特性，即使在寒冬的冰雪路面上也能很容易刹车，并比普通轮胎使用寿命高出30%。碳纳米管轮胎成功推出只是该公司研究复合材料的一个缩影。在该项目基地，碳纳米管新型材料正在被广泛研究应于电缆、塑料、建材、金属、锂电池等各种材料中。（滨州日报）

北京技术创新行动计划“先导与优势材料创新发展”专项成果新闻发布会召开

2015年9月29日，《北京技术创新行动计划（2014-2017年）》（以下简称“行动计划”）系列成果发布之“先导与优势材料创新发展”专场在北京市政府新闻发布厅举行。

作为专项行动计划的牵头组织单位，北京市科学技术委员会（以下简称“北京市科委”）会同专项项目承担单位发布了“12纳米碳纳米管集成电路CMOS器件研制”等10项先导与优势材料领域国际国内领先成果，并回答了媒体提问。

2014年4月14日，北京市政府发布实施《北京技术创新行动计划（2014-2017年）》。专项实施以来，北京市科委围绕纳米技术原始创新、纳米产业园建设、第3代半导体材料及器件研制内容重点布局，累计立项支持了59个项目（课题），取得了重要的阶段性进展。

一是围绕纳米、第3代半导体材料等领域重点布局。在纳米技术原始创新，抢占国际制高点、第3代半导体材料及器件在光电子、电力电子、微波射频3大领域应用方面取得重大突破。

二是围绕产业链布局创新链，着力打造科技成果批量转化通道。承接院市合作，推进中科院科技成果在京转化，探索政府引导资金、社会资金和科研成果三者的有机融合；针对企业需求，以应用为牵引，对接专项成果；发挥企业系统工艺集成优化能力，结合企业重点业务布局，全面承接科技成果产业化；畅通基础研究、应用研究、成果转化和产业化创新链，建设专业孵化器，对接产业园、创新基地，实现基础研究、小试、中试、产业化全链条无缝对接。

三是创新机制市科委与各区县共建产业园，实现科技与产业对接。北京市市科委与怀柔区政府联合共建北京纳米科技产业园，41项纳米科技成果转化项目落户园区，总投资约50亿元，初步形成了纳米印刷、纳米能源、碳纳米材料、纳米膜材料等板块快速集聚的发展格局；北京市科委与顺义区政府联合共建北京第3代半导体材料及应用联合创新基地，汇聚全球创新创业人才，以专业化、市场化、国际化的运营方式打造第3代半导体的开放式创新创业生态系统。