纳米科技与产业发展

纳米科技与产业发展信息动态第5期(总第150期)2010年5月20日主办单位：上海市纳米科技与产业发展促进中心协办：上海科学技术情报研究所上海华明高技术（集团）有限公司上海大学纳米科学与技术研究中心新闻快讯※※※※上海师范大学研制出用于膀胱癌筛查的纳米金免疫层析试纸膀胱癌移行细胞癌（BTCC）是泌尿生殖系肿瘤中最常见的恶性肿瘤。虽然手术治疗可获得较好疗效，但是有50%-70%的患者术后仍会复发。膀胱癌检查及活检一直是膀胱癌诊断的金标准。但这种方法属于侵入性操作，存在过程复杂、费时费力、费用较高、且病人痛苦较多等缺点，很多病人因为畏惧膀胱镜检查而失去及本期导读‹纳米技术协会助推企业提高创新能力（见第2版）‹中韩学者制备出碳纳米管夹持的金属原子链（见第4版）‹碳纳米管让超材料威力大增（见第5版）‹石墨烯实现全有机可挠式电子组件（见第7版）—1—时诊断和治疗的机会。因此，寻找敏感、特异的膀胱癌标志物，并建立一种无创、简便、快速、廉价、灵敏度高、特异性强的检查方法是有意义的。上海师范大学沈鹤柏教授课题组在上海市科委纳米专项的支持下在用于膀胱癌筛查的纳米金免疫层析试纸的研究中已经取得明显的成果。课题组将免疫学反应与色谱层析技术相结合，成功研制出膀胱癌纳米金免疫层析检测试纸，具有简便、快速、廉价、灵敏度高、特异性强等特点，建立了规范的纳米金免疫层析膀胱癌诊断试纸生产工艺，目前已完成10万级和1万级洁净厂房装修，并通过食品药品监督管理局指定的第三方检测，检测结果达到标准。上海科学家参加中芬纳米技术国际合作研讨会本月，上海市纳米中心组织上海相关专家参加了在赫尔辛基举行的中芬纳米技术国际合作研讨会。上海科学家在与芬方合作的过程中充分利用两地的优势，以项目推动人员往来，促进了双方科研能力的共同提升，科研成绩显著，古宏晨教授获得了芬兰国家技术创新局颁发的中芬纳米技术国际合作奖。与会代表同时访问了合作方单位，芬兰国家技术研究中心（VTT）、阿尔托大学等。此后，还参加了随后举行的SmallandHuge—芬兰纳米科技周的有关活动。纳米技术协会助推企业提高创新能力作为纳米科技中小企业的贴心人，上海纳米技术协会长期致力于以企业需求为导向的产学研结合，藉此不断提高企业创新能力和纳米科技成果转化水平。目前，该项举措又创佳绩，开出新花。上海新能量纳米科技有限公司主要从事节能抗磨自修复产品的研发与销售，其优异的产品性能和良好的信誉受到了市场的广泛欢迎。但企业在开展自主研发的过程中，一直遭遇瓶颈，进步艰难。协会对企业进—2—行多次走访，了解了问题的症结之后，广泛收集上海纳米科技研发资源，利用各种方式和渠道促进企业和专家之间的交流，并主动参与讨论新思路、新点子，最终在协会的努力下，新能量公司与上海工程技术大学签订了技术服务合同，共同开展新产品的研发工作。这次合作不断提高了新能量公司自身的研发水平，为企业发展开拓了新空间，同时，也有效促进了工程技术大学科研成果的转化，发展了新的研究领域。国内动态☆☆☆☆化学所成功合成新的碳同素异形体-石墨炔在国家自然科学基金委、科技部和中科院的资助下，中科院化学所有机固体院重点实验室在石墨炔研究方面取得了重要突破。利用六炔基苯在铜片的催化作用下发生偶联反应，成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面积碳的新的同素异形体-石墨炔（graphdiyne）薄膜。研究结果还证实石墨炔是由1，3-二炔键将苯环共轭连接形成二维平面网络结构的全碳分子，具有丰富的碳化学键，大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性和半导体性能。所获得的石墨炔单晶薄膜具有较高的有序度和较低的缺陷，薄膜电导率为：10−3-10−4S·m−1。这种碳的新同素异形体的发现，使得受国际科学界高度重视的碳材料“家族”又诞生了一个新的成员。石墨炔特殊的电子结构将在超导、电子、能源以及光电等领域具有潜在、重要的应用前景。石墨炔是第一个以sp、sp2和sp3三种杂化态形成的新的碳同素异形体，最有可能被人工合成的非天然的碳同素异形体。—3—中韩学者制备出碳纳米管夹持的金属原子链中国科学院金属研究所先进炭材料研究部与金属所固体原子像研究部、韩国成钧馆大学合作，设计并制备出一种碳纳米管夹持的金属原子链器件，实现了金属原子链与碳纳米管的有效连接，为金属原子链的装配提供了一条新途径。科研人员利用碳纳米管的纳米尺度中空管腔，填充和承载金属纳米棒并保护其不被氧化。进而在透射电子显微镜（TEM）下通过电子束辐照选择性剥离包覆金属纳米棒的碳层，并利用样品局部的热应力或STM-TEM样品台原位施加的拉应力制备碳纳米管夹持的金属原子链。该研究为金属原子链的制备和集成提供了新思路，所制备的碳纳米管夹持金属原子链可望在纳电子和自旋电子器件中获得应用。同时，该研究表明，由于具有独特的准一维中空管状结构，优异的电学、力学性能和良好的结构稳定性，碳纳米管可望作为纳米尺度的电、力传导材料等在纳米结构和器件的构建中发挥重要作用。相关研究论文已发表在近日出版的美国《国家科学院院刊》（PNAS）上。“二氧化硅亚微米、纳米球粒度标准物质”研制取得新进展在近日召开的2009年下半年度国家一级标准物质终审会上，中科院理化技术研究所纳米材料可控制备与应用研究室唐芳琼研究员汇报了申报国家一级标准物质“二氧化硅纳米球粒度标准物质”的研制情况。与会的近40位专家对“二氧化硅纳米球粒度标准物质”进行评审后一致认为，该成果研制的二氧化硅纳米球具有可靠的均匀性和稳定性，可以作为粒度标准物质。该标准物质的标准值为63.4nm，不确定度为2.2nm，达到了国际粒度标准物质先进水平，填补了国内外100纳米以下的二氧化硅纳米级粒度标准物质的空白。—4—河南开发出透射率高达97％以上的太阳能电池用玻璃河南思可达新型能源材料有限公司在正于上海市举办的太阳能发电展“第四届（2010）国际太阳能光伏大会暨(上海)展览会（SNEC4th（2010）InternationalPhotovoltaicPowerGenerationConference＆Exhibition）”上，展出了透射率为97％以上的“超透射玻璃”。“仅使用该玻璃，太阳能电池的转换效率就会增加2～3％”。超透射玻璃通过在玻璃表面粘贴由二氧化硅（SiO2）形成的100nm厚防反射（AR）膜形成。据介绍，其具体做法是将纳米尺寸的SiO2粉末溶于溶剂中，在玻璃表面涂布后，在700℃高温下烧结而成。思可达表示，普通玻璃的表面及内部表面分别会有约4％的透射光反射，而粘贴该AR膜后，反射光可减至0.5～1.5％左右。因此，透射率会从无AR膜时的91～92％提高到97％以上。据悉，仅就波长为400～500nm的光来说，粘贴AR膜时的透射率可从无AR膜时的91.5％提高至99.0％。海外传真☆☆☆☆碳纳米管让超材料威力大增英国及意大利科学家最近利用覆盖碳纳米管的金纳米结构数组，制作出能操控光的组件。这种以光子超材料(photonicmetamaterial)为基础的组件，未来可望应用在激光及光通讯组件中。超材料是由柱状及环状微小结构数组所组成的人造材料，对于电磁波有异于寻常的反应。最近NikolayZheludev与其在英国南安普敦大学及意大利技术研究院的同事制作出一种结合碳纳米管及金质超材料的复合系统，能强化对于光的反应，使折射率产生比一般超材料更—5—强烈又迅速的改变。这种复合超材料的反应时间不到一皮秒，相形之下液晶的典型反应时间为数微秒。这种复合材料的制作可分为两阶段：研究人员先以镓原子束轰击在金薄膜上切割出约25nm宽的沟渠，这些沟渠形成边长500nm的正方形数组，正方形未完全闭合，而呈上下相迭的「ㄇ一」字状。此结构的光学反应与表面等离子有关，因此又称为表面等离子激元超材料。接着，该小组将碳纳米管溶液喷洒在上述材料上，待其干燥后便形成毛毡状、厚约50nm的碳管层。上述结构可以制作光学限制器，用来防止光学网络中的功率暴冲，它们也可以制成产生脉冲激光所需的锁模或q开关组件，以及处理光信息的纳米级线路。分子机器人美国哥伦比亚大学科学家近日成功研制出一种由DNA分子构成的纳米蜘蛛”微型机器人，它们能够跟随DNA的运行轨迹自由地行走、移动、转向以及停止，并且它们能够自由地在二维物体的表面行走。这种“纳米蜘蛛”机器人的大小仅有4纳米，比人类头发直径的十万分之一还小。该“纳米蜘蛛”机器人的发明是对几年前“蜘蛛分子”机器人的改进与升级，其功能更加强大，这种纳米机器人不仅能够自由地在二维物体的表面行走，而且还能吞食面包碎屑。虽然以前研制出的DNA分子机器人也具有行走功能，但不会超过3步，而“纳米蜘蛛”机器人却能行走100纳米的距离，相当于行走50步。—6—“纳米”机器人可以用于医疗事业，以帮助人类识别并杀死癌细胞以达到治疗癌症的目的，还可以帮助人们完成外科手术，清理动脉血管垃圾，及组成计算机新硬件等。科学家们已经研发出这种机器人的生产线。美国研制成6纳米大小磁纳米点美国科学家在纳米点（nanodot）技术上取得了重大进步，他们研制出了一个超级计算机芯片，可以容纳整个图书馆的数据，研究人员表示，这也是计算机存储技术的一项重大进展。该项研究的领导者、北卡罗莱纳州大学材料科技和工程教授加迪西·纳拉扬表示，该研究团队的突破在于：这些磁性纳米点由一个个无缺陷的晶体制造。研究人员制造出磁性传感器并将其直接整合到一个硅电子芯片上，得到了磁性纳米点。科学家将这些纳米点统一制成6纳米大小，然后采用同样的方式进行精准定位，使得程序能够稳定地读写数据。磁纳米点代表了一种具有革命性的信息存储技术，如果每个6纳米大小的纳米点上存储一个字节的信息，那么，每个芯片上就可以存储超过10太比特（Terabit）的数据（1太比特能够存储2500万页数据），这样，芯片图书馆将成为现实。芯片本身的成本也很低，研究人员接下来打算研发磁性包装，使得用户能够很好地利用芯片。石墨烯实现全有机可挠式电子组件美国和瑞典科学家利用石墨烯作为透明阴极，应用在名为发光电化学电池中，这种类似OLED的组件，是第一批由纯有机材料制成且富有弹性的组件。美国罗格斯(Rutgers)大学的研究人员利用酸液中的石墨萃取出石墨烯氧—7—化物，置于石英基板上，再经过通有氩气和氦气的高温炉进行高温退火。他们将此化学方式萃取出的石墨烯送交给在瑞典的合作伙伴，将商用的电致发光材料PEO聚合物和KCF3SO3(盐类)滴铸(dropcast)在石墨烯上，再镀上混有CleviosSV3聚合物和石墨烯的合成物，做为LEC的上部电极。这种类似OLED三明治结构的全有机发光组件，大约只需2.8V就能放光，而且不含任何金属电极。根据该团队的计算，此组件在4V的操作电压下，量子效率和能源转换效率分别约为9cd/A及5lm/W，相当接近最先进的复合式LEC组件。世界最大碳纳米管厂将于5月投产日本昭和电子（ShowaDenko）公司的新碳纳米管（CNT）装置在试用以后，2010年5月将投入生产，年产400T的装置位于该公司的Oita联合装置，是日前世界最大的CNT装置，将推出CNT新牌号VGCF-X，用于电子部件外壳生产用无静电塑料配混料，除抗静电作用外，还提高塑料部件强度。新装置是昭和电子公司第二个装置，1996年建的再Kawasaki第一个装置产能为20t/a，主要用于提高锂电池外壳耐用性，2007年产能扩大至100t/a。碳纳米管可激发人体自身免疫反应美国耶鲁大学的工程师们发现碳纳米管上的缺口可促使T细胞（一种白细胞）抗原在血液中聚集，并激发人体自身的免疫反应，从而改进目前常用的继承性免疫疗法，有效增强病患的抗癌能力。论文的主要作者、耶鲁大学化学工程和生物医学工程系的副教授塔瑞克·法米表示，碳纳米管束和淋巴结的微环境相似，具有复杂的几何结构，其可以模拟生理学吸收更多的抗原，激发更强烈的免疫反应。将碳纳米管用于人体的传统方法能够引起栓塞等问题，但将碳纳米管放入血液内培植细胞时，却不涉及将其植入体内，因此并不存在类似问题。实验数据表明，继承性免疫疗法需要花费数周才能生成足够的T细—8—胞，而碳纳米管在三