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质谱法精确测量二维材料亚纳米孔的气体透过率

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科学通报 2023年第32期68卷 4425-4432页

作者：胡奎肖龙腾张光杰裘晓辉国家纳米科学中心中国科学院纳米标准与检测重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

二维材料多孔膜因具有原子级厚度,有望突破传统分离膜的选择性和透过率限制,实现高效物质分离.二维材料中的亚纳米孔具有不同于经典理论所描述的分子运输行为,精确测量二维材料亚纳米孔对气体分子的透过率是研究其独特分子输运性质的前... 详细信息

二维材料多孔膜因具有原子级厚度,有望突破传统分离膜的选择性和透过率限制,实现高效物质分离.二维材料中的亚纳米孔具有不同于经典理论所描述的分子运输行为,精确测量二维材料亚纳米孔对气体分子的透过率是研究其独特分子输运性质的前提.我们发展了基于超高真空和质谱探测技术的极微量气体分子透过率的测量方法,实现了二维材料亚纳米孔的气体分子透过率的高灵敏和实时测量.超高真空系统有效降低了测量的背景信号,通过优化质谱探测的测量灵敏度,系统对气体分子的测量下限达到9×10~8个/s,与已报道的测量方法相比提高了2个数量级.我们测量了单层二硫化钼的亚纳米孔对He、Ne、Ar的透过率,观察到了亚纳米孔的分子筛分特性.该方法为研究二维材料亚纳米孔的气体分子输运机制提供了有效手段.

关键词：气体透过率质谱二维材料亚纳米孔

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立方砷化硼载流子迁移率的精准测量

科学通报 2022年第27期67卷 3247-3249页

作者：岳帅刘新风国家纳米科学中心中国科学院纳米标准与检测重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

半导体是指常温下导电能力介于导体和绝缘体之间的材料.半导体材料广泛应用于集成电路、电子信息、照明、太阳能发电等领域.19世纪30年代,法拉第首次发现硫化银的电阻随着温度的升高而降低,对半导体材料的研究就此发端.20世纪40年代,贝... 详细信息

半导体是指常温下导电能力介于导体和绝缘体之间的材料.半导体材料广泛应用于集成电路、电子信息、照明、太阳能发电等领域.19世纪30年代,法拉第首次发现硫化银的电阻随着温度的升高而降低,对半导体材料的研究就此发端.20世纪40年代,贝尔实验室实现了半导体单晶的提纯精炼,导致了硅和锗半导体的大量实际应用.

关键词：半导体材料太阳能发电载流子迁移率电子信息硫化银法拉第贝尔实验室锗半导体

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体相纳米气泡的消除与尺寸调控研究进展

环境工程技术学报 2022年第4期12卷 1310-1316页

作者：张睿毅陈岚葛广路中国科学院纳米标准与检测重点实验室中国科学院纳米科学卓越创新中心国家纳米科学中心中国科学院大学

不同方法发生的体相纳米气泡尺寸与数量浓度相差悬殊。气泡尺寸的多分散性及数量浓度的本征差异性给体相纳米气泡的性能研究及效能比较带来了不便,同时也不利于纳米气泡技术的标准化、产业化。因此,体相纳米气泡尺寸及数量浓度的调控十... 详细信息

不同方法发生的体相纳米气泡尺寸与数量浓度相差悬殊。气泡尺寸的多分散性及数量浓度的本征差异性给体相纳米气泡的性能研究及效能比较带来了不便,同时也不利于纳米气泡技术的标准化、产业化。因此,体相纳米气泡尺寸及数量浓度的调控十分重要。对近年来体相纳米气泡尺寸和数量浓度的调控技术进行了总结及综合评估。主要分析对比了循环均化法、微流控技术和膜技术等尺寸调控方法与冻融去除法、超声消减法等数量浓度调控方法的优劣,从可调控性、设备依赖性、工艺难易度、可拓展性及成本等方面对各方法进行了评估,并结合本课题组已发表研究成果对体相纳米气泡的尺寸和数量浓度调控提出新的认识与思路,以期为深入了解纳米气泡的尺寸效应和超常稳定机制以及体相纳米气泡定量分析与应用,特别是与尺寸相关的性质、效应和应用提供新思考。

关键词：体相纳米气泡发生方法气泡消除尺寸调控尺寸效应

吡啶调控羧酸衍生物组装结构扫描隧道显微镜研究进展

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科学通报 2023年第32期68卷 4401-4414页

作者：张玉菲雷鹏孟婷王琛曾庆祷国家纳米科学中心中国科学院纳米标准与检测重点实验室北京100190 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

近几十年来,有机功能小分子的超分子自组装引起了广泛的研究,为在分子水平上构建功能纳米结构提供了理论基础.扫描隧道显微镜的发明为探索二维表界面超分子自组装的结构和性质开辟了新的途径.分子间氢键相互作用驱动的二维纳米结构已经... 详细信息

近几十年来,有机功能小分子的超分子自组装引起了广泛的研究,为在分子水平上构建功能纳米结构提供了理论基础.扫描隧道显微镜的发明为探索二维表界面超分子自组装的结构和性质开辟了新的途径.分子间氢键相互作用驱动的二维纳米结构已经受到广泛的关注.由于氢键的方向性和饱和性以及固/液界面上溶剂共吸附等因素,其中大部分体系研究的是同分子系统,而双组分系统的可靠制备要求双组分体系的稳定性超过任一同分子体系的稳定性.吡啶上存在的具有未共用电子对的N原子是良好的氢键受体.目前研究表明,在特定体系中,羧基供体与吡啶受体能够直接基于氢键相互作用优先形成双组分体系.本文综述了近期吡啶衍生物对羧酸自组装调控的研究进展,聚焦于吡啶结构、羧酸结构及取代基团等因素对双组分体系的影响,构建了丰富的双组分纳米结构,为二维超分子自组装结构的调控提供了有效手段.

关键词：分子自组装羧酸分子吡啶调控扫描隧道显微镜

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二维储能材料中的精细结构与物性

科学通报 2023年第22期68卷 2911-2923页

作者：易莎拱越郑强张熊谷林中国科学院电工研究所北京100190 国家纳米科学中心中国科学院纳米标准与检测重点实验室北京100190 清华大学材料学院北京100084

二维材料因其独特的原子结构和电子结构在众多领域都具有重要的价值.在储能领域中,二维材料因其层间和层内的物理特性也吸引了大量的研究工作致力于此.但是目前二维材料在储能体系中未得到广泛的应用,究其本质是源自实际体系的复杂性,... 详细信息

二维材料因其独特的原子结构和电子结构在众多领域都具有重要的价值.在储能领域中,二维材料因其层间和层内的物理特性也吸引了大量的研究工作致力于此.但是目前二维材料在储能体系中未得到广泛的应用,究其本质是源自实际体系的复杂性,导致二维材料并不能像完美模型一样进行储能,而是在工作过程中发生结构不可逆的转化和堆叠,产生各种缺陷和新奇结构.因此,对二维储能材料真实结构的研究至关重要.但是在其构效关系的探索和建立过程中面临着很多困难和不足,对二维储能材料的认知仍然有所欠缺.由此问题出发,本文综述了研究较为广泛的二维储能材料:石墨烯类材料、过渡金属二硫族化合物类材料和MXene材料,并从精细结构与物性关联的角度,讨论了当下二维储能材料所面临的问题.进一步,从电子显微学方法构建构效关系角度出发,介绍了多种先进的原位表征方法和轨道自旋结构解析方法,为解决当下面临的问题提供思路.最后,本文在总结现阶段不同二维储能材料体系构效关系和所面临问题的基础上,将二维储能材料和二维材料器件关联讨论并展望.

关键词：二维材料储能电池超级电容器构效关系

基于单颗粒电感耦合等离子体质谱法研究含纳米银纺织品中银释放行为

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分析化学 2021年第2期49卷 271-281页

作者：高雅葛秀杰陈岚刘忍肖郭玉婷葛广路中国科学院纳米标准与检测重点实验室中国科学院纳米科学卓越创新中心国家纳米科学中心中国科学院大学

利用单颗粒电感耦合等离子体质谱法（Single-particle ICP-MS）研究含纳米银颗粒（AgNPs）纺织品中银的释放行为,系统考察提取液和稀释对测量结果的影响。结果表明,含AgNPs纺织品可同时释放AgNPs和银离子（Ag;）,但在模拟汗液和水中的... 详细信息

利用单颗粒电感耦合等离子体质谱法（Single-particle ICP-MS）研究含纳米银颗粒（AgNPs）纺织品中银的释放行为,系统考察提取液和稀释对测量结果的影响。结果表明,含AgNPs纺织品可同时释放AgNPs和银离子（Ag;）,但在模拟汗液和水中的释放行为存在显著差异。在模拟汗液中释放的AgNPs较水中尺寸更大, Ag;浓度更高、Ag;释放量随时间延长而增加。在以不同倍数稀释释放液时,检测到的AgNPs的尺寸不同,相差可达数倍,且随稀释倍数的增加而逐渐减小,最终趋于不变,这是由于纳米颗粒在释放过程中的团聚-解聚行为所致。采用spICP-MS测得的最终解聚后的单颗粒AgNPs尺寸与SEM测量尺寸相当,为解聚后的单个AgNPs尺寸。研究结果表明,在采用spICP-MS测定基质中AgNPs时,样品提取和稀释条件（包括取样、提取液、稀释倍数等）对结果影响显著,因此有必要发展规范的样品释放检测分析流程,保障结果的准确性、可比性。本方法对AgNPs尺寸检出限为16 nm,颗粒浓度检出限为2.06×10;particle/L, Ag;浓度检出限为0.003μg/L,在模拟汗液和水中的AgNPs浓度加标回收率分别为98.7%和98.9%, Ag;浓度加标回收率分别为105.8%和101.7%。

关键词：含纳米银纺织品纳米银颗粒单颗粒电感耦合等离子体质谱释放模拟汗液

Ir(111)表面石墨烯中缺陷的原子结构确认

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高等学校化学学报 2020年第1期41卷 49-55页

作者：李世超刘梦溪裘晓辉中国科学院纳米标准与检测重点实验室中国科学院纳米科学卓越创新中心国家纳米科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

识别和解析石墨烯中缺陷的精确原子结构是研究不同类型缺陷的物化特性,实现石墨烯物性调控的前提,可以为在原子尺度研究石墨烯缺陷的构效关系提供重要的实验依据.本文结合扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)确认了在Ir(111)表面生... 详细信息

识别和解析石墨烯中缺陷的精确原子结构是研究不同类型缺陷的物化特性,实现石墨烯物性调控的前提,可以为在原子尺度研究石墨烯缺陷的构效关系提供重要的实验依据.本文结合扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)确认了在Ir(111)表面生长的石墨烯中自发形成的缺陷,以及通过离子轰击方法在石墨烯中引入的多种缺陷结构,包括单空位缺陷、非六元环拓扑结构以及石墨烯层下的基底缺陷.

关键词：扫描隧道显微镜 qPlus原子力显微镜石墨烯缺陷空位铱(111)表面

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纳米技术标准化的挑战、动态与展望

科学通报 2018年第35期63卷 3697-3705页

作者：张东慧葛广路国家纳米科学中心中国科学院纳米科学卓越创新中心中国科学院纳米标准与检测重点实验室北京100190

技术标准为科技成果进入市场、形成产业提供支撑和保障.对于正从实验室走向产业应用的纳米科技来说,在名词术语、测量表征、环境健康安全和材料规格等方面对基础通用标准有紧迫的需求,而这就依赖于纳米检测方法验证、不确定度评估、标... 详细信息

技术标准为科技成果进入市场、形成产业提供支撑和保障.对于正从实验室走向产业应用的纳米科技来说,在名词术语、测量表征、环境健康安全和材料规格等方面对基础通用标准有紧迫的需求,而这就依赖于纳米检测方法验证、不确定度评估、标准样品研制等研究的不断深入,和学术界、产业界、监管机构的密切合作.本文综述了纳米技术标准化动态,包括战略制定、组织机构、发布与在研标准、面临的主要挑战等,并结合我国纳米技术发展现状,分析存在的主要问题并提出可能的应对策略,加强顶层设计和宣贯力度、引入创新方法、提升企业参与,使制定的标准切实助力我国纳米产业测试水平和质量提升.

关键词：纳米技术标准化国际标准化组织

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纳米材料-蛋白质界面相互作用的分子机制

物理化学学报 2017年第1期33卷 63-79页

作者：侯静菲杨延莲王琛国家纳米科学中心中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室中国科学院纳米标准与检测重点实验室中国科学院纳米科学卓越创新中心北京100190

纳米材料由于其优异的性能在化工、电子、机械、环境、能源、航天等各个领域已经得到了广泛的应用,并且在生物医学方面的应用越来越受到重视。纳米材料-蛋白质界面相互作用是纳米生物医学领域重要的科学问题,对于纳米材料的生物医学应... 详细信息

纳米材料由于其优异的性能在化工、电子、机械、环境、能源、航天等各个领域已经得到了广泛的应用,并且在生物医学方面的应用越来越受到重视。纳米材料-蛋白质界面相互作用是纳米生物医学领域重要的科学问题,对于纳米材料的生物医学应用以及生物安全性评价至关重要。蛋白质分子与纳米材料在界面的相互作用,一方面可以诱导蛋白质的构象、组装结构甚至功能的改变,另一方面可以引起纳米材料的表面亲疏水性、电荷性质等表面物理化学性质的改变。基于蛋白质与纳米材料相互作用检测技术及结果,本文从分子水平阐述了纳米材料与蛋白质分子在界面之间的相互作用机理及相应的结构与性质的变化,从而可以深化对两者之间复杂的相互作用机制的理解,对于推进纳米材料在生物医学的应用及健康、安全、持续发展具有重要意义。

关键词：纳米材料蛋白质界面相互作用生物医学应用分子机制