纳米材料

印度开发出可操控纳米粒子的新型光镊

据报道，印度科研人员开发出一种新型光镊，可利用光来捕获和操纵纳米粒子。相关论文已于近期发表在英国《自然·通讯》杂志上。

光镊自发明至今已有数十年历史，其原理是用一束高度汇聚的激光形成三维势阱来捕获和操纵微小的粒子。但受到衍射极限的限制，传统光镊很难操控纳米粒子。“表面等离激元光镊”在一定程度上解决了这一问题，受到光照的贵金属纳米盘会产生较强的电磁场，进而吸引并捕获附近的纳米粒子，但这种光镊只能在固定空间上使用。

如今，印度科学研究所的科研人员开发出一种新型光镊。他们在一种由玻璃制成的介电微柱上制作等离激元纳米盘，并用激光束操纵这种混合结构。这种“镊中镊”可对小至40nm的粒子开展动态诱捕与操纵。

研究人员说，这项技术的最大亮点是简单和易于实现，且已经获得专利，他们正与一家公司商讨授权事宜。（新华网）

以色列科学家发明黑色素肿瘤纳米疫苗

黑色素瘤发生于产生黑色素或皮肤色素的皮肤细胞中，是一种极具侵袭性的皮肤癌。近年来，随着PD-1抗体、“K”药、“O”药等免疫检查点抑制剂（ICI）的不断获批，黑色素瘤的预防与治疗取得了长足进步。但ICI作为单一疗法使用时往往存在肿瘤耐药或复发相关的低响应率和低持久性等问题。

据报道，近日，以色列特拉维夫大学（TAU）医学院生理和药理学系主任兼癌症研究和纳米医学实验室主任Ronit Satchi-Fainaro教授，以及葡萄牙里斯本大学的Helena Florindo教授共同开发出了一种新型的甘露糖基化纳米疫苗，首次证实当纳米疫苗与髓源性抑制细胞抑制剂Ibrutinib联用时，可有效增强小鼠免疫系统活性，预防黑色素瘤的发生，治疗原发性黑色素瘤甚至控制转移。他们利用一种生物可降解聚合物制成约170纳米的微小颗粒，在每个纳米颗粒中“安装”上在黑色素瘤细胞中表达的两肽短链氨基酸—肿瘤相关抗原（TAAs）。随后，将纳米疫苗颗粒注射到携带黑色素瘤的小鼠模型中，这种纳米疫苗颗粒找到进入体内T细胞的途径，并成功激活它们攻击黑色素瘤细胞。上述研究结果近日已发表于《自然》期刊子刊。

Satchi-Fainaro教授表示：“肿瘤纳米疫苗也可能适合其他类型的癌症，我们的工作有望为其他癌症类型的纳米疫苗打下理论基础。”（科技部）

我国将主持制定2项纳米材料国际标准

据报道，近日，国际标准化组织（ISO）公布的新一批标准立项文件显示，由我国主持提出的2项纳米材料国际标准——《气相纳米二氧化硅表面硅羟基含量测定方法》和《光催化纳米二氧化钛》顺利通过ISO/TC256委员会立项审查，获批成为ISO新的国际标准制定项目。

这是我国纳米材料企业在继2018年主持发布《硅橡胶用气相二氧化硅》国际标准（ISO 18473-3：2018）之后，在国际标准化领域再次取得的重大突破，充分显示了我国纳米材料企业在参与国际标准化实务中的实力。

《气相纳米二氧化硅表面硅羟基含量测定方法》国际标准负责人、湖北宜昌汇富硅材料有限公司研究院院长王跃林表示，进入新世纪，国际贸易竞争“规则之战”特点愈发凸显，欧美各大公司通过主导制定国际标准构建技术壁垒，控制市场，对后发国家技术进步和产业发展形成了严重制约。尽快在国际标准化领域争取到更多的参与机会是中国企业寻求技术和市场突破的有效手段。

王跃林介绍，在制定ISO 18473-3：2018的过程中，国内外专家发现硅羟基含量对气相二氧化硅的质量和应用性能有很重要的影响，但缺乏可靠、精准的测量方法，急需建立相应检测技术和标准。王跃林抓住机会及时组织公司内部科研团队联合四川大学、北京市理化分析测试中心等单位攻关，历经一年多时间开发出了一套具有较高精度的测量方法。在2018年10月召開的ISO/TC256年会上，王跃林对相关成果进行了介绍，得到国际专家普遍认可，并同意启动国际标准制定工作。

主持制定《光催化纳米二氧化钛》国际标准的安徽宣城晶瑞新材料有限公司董事长徐进介绍说，公司10年来一直致力于先进纳米材料的技术开发与设备研发，其制剂、制成和粒径控制技术、煅烧技术控制系统及部分产品指标达到国际领先水平。该公司还参与制定了《纳米氧化铝》等9项国家标准和国际标准，在国际标准方面取得相应的话语权。

ISO/TC256/WG7功能颜料和体质颜料国际工作组召集人戴石锋表示，湖北宜昌汇富、安徽宣城晶瑞新、山东国瓷功能材料股份有限公司等企业通过10多年的努力，成功实现了纳米材料的规模国产化，并形成完全拥有自主知识产权的核心技术和产业化设备，这为制定国际标准奠定了基础。通过主持制定国际标准，我国纳米材料企业的技术实力和创新能力得以充分展示，赢得了更多国际同行的尊重和客户认可，也为我国纳米材料“走出去”奠定了基础。（中国化工报）

我国科学家实现原子级石墨烯可控折叠

探索新型低维碳纳米材料及其新奇物性是世界前沿的科学问题之一。二维的石墨烯晶格结构被认为是其他众多碳纳米结构的母体材料，受局域空位、增原子、边界等缺陷结构的影响，在单原子层次上精准构筑和调控基于石墨烯的低维碳纳米结构仍存在巨大挑战。

据报道，最近，北京凝聚态物理国家研究中心高鸿钧研究团队首次实现了原子级石墨烯精准可控折叠，构筑出一种新型的准三维石墨烯纳米结构。该结构由二维旋转堆垛双层石墨烯纳米结构与一维的类碳纳米管结构组成。研究团队通过扫描探针操控技术实现了5项突破：一是石墨烯纳米结构的原子级精准折叠与解折叠；二是同一个石墨烯结构沿任意方向的反复折叠；三是堆叠角度精确可调的旋转堆垛的双层石墨烯纳米结构；四是准一维碳纳米管纳米结构的构筑；五是双晶石墨烯纳米结构的可控折叠及其异质结的构筑。应用扫描隧道谱与第一性原理，确定了折叠石墨烯纳米结构的精确原子构型与局域电子态结构，发现由石墨烯可控折叠得到的准一维纳米管异质结具有不同的电子性质。

该工作是国际上首次实现原子级精准控制、按需定制的石墨烯折叠，是目前世界上最小尺寸的石墨烯“折纸术”。该技术可用于折叠其他新型二维原子晶体材料和复杂的叠层结构，进而制备出功能纳米结构及其量子器件，对未来包括量子计算在内的应用将会有重要的意义。该研究成果近期发表在Science上。（科技部）

石墨烯“打底”我国科学家制备出高速晶体管

据报道，近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心先进炭材料研究部科研人员首次制备出以肖特基结作为发射结的垂直结构晶体管“硅—石墨烯—锗晶体管”，成功将石墨烯基区晶体管的延迟时间缩短了1 000倍以上，并将其截止频率由兆赫兹（MHz）提升至吉赫兹（GHz）领域，未来将有望在太赫兹（THz）领域的高速器件中应用。该研究成果近日在《自然·通讯》上在线发表。

近年来，石墨烯作为性能优异的二维材料备受关注，人们提出将石墨烯作为基区材料制备晶体管，其原子级厚度将消除基区渡越时间的限制，同时其超高的载流子迁移率也有助于实现高质量的低阻基区。

“目前已报道的石墨烯基区晶体管普遍采用隧穿发射结，然而隧穿发射结的势垒高度严重限制了该晶体管作为高速电子器件的发展前景。”该研究团队负责人表示。他们通过半导体薄膜和石墨烯转移工艺，首次制备出以肖特基结作为发射结的垂直结构的硅—石墨烯—锗晶体管。该研究人员表示，与已报道的隧穿发射结相比，硅—石墨烯肖特基结表现出目前最大的开态电流和最小的发射结电容，从而得到最短的发射结充电时间，使器件总延迟时间缩短了1 000倍以上，器件的截止频率由约1.0MHz提升至1.2GHz。

据悉，我国科研人员同时对器件的各种物理现象进行了分析，并基于实验数据建模发现了该器件具有工作于太赫茲领域的潜力，这将极大提升石墨烯基区晶体管的性能，为未来最终实现超高速晶体管奠定了基础。（科技日报）

中国科大石墨烯离子存储机制研究取得新进展

电化学双层电容器又称超级电容器，通过电解液离子在高表面积电极表面的可逆吸脱附来储能。由于不涉及氧化还原反应等电荷转移动力学限制，超级电容器可以在极高的充放电速率下运行，具有达百万次的良好循环能力，使得它们广泛应用于储能领域。石墨烯理论上可具有550F/g的比容量，作为超级电容器电极材料备受关注。然而目前石墨烯基材料的性能仍远远低于预期。一方面，石墨烯的量子电容已被证明在双电层电容的建立中起着关键作用；另一方面，界面电化学是决定超级电容器储能性能的关键因素，涉及离子在电极孔道内的传输扩散、离子在碳表面的吸/脱附等过程。石墨烯-电解液界面动态电荷分离机制仍然未得到良好解决，阻碍了高性能二维或三维石墨烯电极的进一步发展。

据报道，近日，中国科学技术大学朱彦武课题组提出，低缺陷含量的单层石墨烯可为从理解极化作用下石墨烯界面离子吸附/相互作用提供一个优良模版：既消除了孔道离子受限效应，又不受大多数多孔碳材料中孔隙或缺陷的影响。基于此，该课题组联合法国Patrice Simon课题组，采用电化学阻抗谱和电化学石英晶体微量天平系统联用，原位研究了离子液体（EMI-TFSI）电解质在单层石墨烯表面的动力学响应。研究发现，在石墨烯正极化区间，电荷储存受带正电的团簇类离子脱附主导；在负极化区间，石墨烯表面质量变化较小，显示表面离子重排效应。随着施加电势的增加，2种类型的界面响应主导着双电层的变化，导致双电层电容增加。该研究为进一步理解石墨烯-电解液界面结构以及石墨烯双电层储能提供了基础。（中国科学技术大学）

纳米反应器让胰腺癌检测“快准稳”

据报道，经过多年研究，中国科学院大连化学物理研究所刘健研究员团队与上海交通大学钱昆研究员团队合作，创新性地提出将多功能氧化硅铂基纳米反应器应用于胰腺癌检测中。检测结果显示，其检出的标志物特异性高达92%，实现了代谢物的即时检测和分子分型，这不仅为纳米反应器在医学诊断应用中提出了新思路，还为胰腺癌患者的代谢变化提出了新见解，对疾病的精确诊断提供了潜在可能。相关研究日前在《物质》上发表。

胰腺癌致死率较高，在美国高达98%，有效的早期诊断可将胰腺癌5年生存率提高到67%。但目前针对胰腺癌的筛查只能通过检测血液中CA19-9等特定蛋白生物标志物，仅能发现约30%的特异性，如何解决胰腺癌在临床检测中时间长、特异性差、早期精准检测难等难题备受学界关注。

代谢组学位于生化途径最末端，与疾病表型关系最为密切，一般用于监控疾病发生发展情况，而代谢组学的检测手段可以有效解决胰腺癌检测中遇到的问题。“但受限于血液样本的高复杂度与标志物低丰度，临床检测中仍需要依赖复杂的样本预处理手段对血液样本进行除蛋白、提纯、富集、浓缩等，继而再进行分析测定。”刘健介绍，纳米反应器则能提供一种微/纳米尺度的空间，使低浓度生物标记物的富集浓缩反应受限于微纳空间范围内，从而有效将低丰度样本转化为高丰度样本。

基于对纳米反应器构筑的基础，科研人员以多功能铂纳米反应器为核心，构建了代谢物即时检测和分子分型的多功能平台。（科技日报）

“纳米科技”重点专项多位项目负责人荣获腾讯基金会首届“科学探索奖”

据报道，2019年“科学探索奖”获奖名单近日正式向社会公布。50位获奖人经过层层选拔，最终从千余名申报人中脱颖而出，每位获奖人将在未来5年获得由腾讯基金会资助的300万元人民币奖金。

“科学探索奖”是2018年腾讯公司成立20周年之际，由腾讯公司董事会主席兼首席执行官、腾讯基金会发起人马化腾与14位科学家联合发起的，面向基础科学和前沿技术领域，支持在中国大陆全职工作的、45周岁及以下青年科技工作者的公益奖项，旨在激励青年科技工作者潜心探索未知世界，吸引更多青年人投入到基础科学和前沿技术的研究之中。

为最大程度保障奖项的权威性和公正性，2019年“科学探索奖”的评审工作共有350多位各领域的专家参与，在奖项的提名、推荐、评审过程中，超过百位“两院院士”参与其中。最终50位青年科技工作者获奖，其中35岁及以下获奖人有9位，比例接近20%。“纳米科技”重点专项项目负责人游书力、郑南峰、杨玉超等多位科学家因在纳米科技领域的突出贡献获此奖励。（科技部）