Nature 2016年9月科研動態(tài)精選預(yù)覽：土耳其比爾肯特大學(xué)——利用超快脈沖燒蝕冷卻法進(jìn)行材料去除；法國巴黎第七大學(xué)——碳納米管中的半徑依賴滑移流；復(fù)旦大學(xué)——光控微流體新技術(shù)；美國亞利桑那州立大學(xué)——高溫下仍能兼具強(qiáng)度和抗蠕變性的納米晶合金；美國康奈爾大學(xué)——通過原子尺度調(diào)控實現(xiàn)材料的室溫鐵電、多鐵性；美國弗吉尼亞大學(xué)——一種采用γ射線和磁共振進(jìn)行成像和光譜分析的新方法。

    1、利用超快脈沖燒蝕冷卻法進(jìn)行材料去除

    圖1 激光燒蝕冷卻去除材料原理

    飛秒激光脈沖潛力被較低的材料去除速度及激光技術(shù)相關(guān)的復(fù)雜性所限制。土耳其比爾肯特大學(xué)的Fatih ?mer Ilday（通訊作者）等人利用燒蝕冷卻和激光脈沖群的超快速猝發(fā)，能夠高效且無熱損地?zé)g目標(biāo)材料。該方法已被證實能夠成功運(yùn)用于大腦組織及齒質(zhì)，例如運(yùn)用該技術(shù)可以無熱損害地在一分鐘內(nèi)去除2立方毫米的腦組織或者一分鐘內(nèi)去除3立方毫米的牙質(zhì)。

    2、碳納米管中的半徑依賴滑移流

    圖2 噴流實驗裝置示意圖

    法國巴黎第七大學(xué)的Alessandro Siria和Lydéric Bocquet（共同通訊作者）等人研究了流體在碳納米管中的輸運(yùn)機(jī)制和水–碳界面之間的機(jī)理。該團(tuán)隊研究了幾種不同尺寸的單層碳納米管和氮化硼納米管，他們通過觀測納米管外的流體射流和控制納米管長度與直徑的方式克服了碳納米管的半徑和長度檢測的難題。該研究重提被忽略的流體動力流和材料電子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，為縮小硬凝聚態(tài)物理和軟凝聚態(tài)物理之間的差距開辟了新的研究方向。

    3、光控微流體新技術(shù)

    圖3 管狀微型驅(qū)動器（TMAs）的設(shè)計

    復(fù)旦大學(xué)俞燕蕾（通訊作者）團(tuán)隊研發(fā)了一種新型的光控微型驅(qū)動器，實現(xiàn)了對液體的非接觸的實時控制。研究人員從血管壁的構(gòu)造中獲得靈感，采用了光致形變的交聯(lián)液晶聚合物制備出了管狀微型驅(qū)動器（TMAs）。這種微尺度下的光誘導(dǎo)液體混合和微球的捕獲和移動能夠極大地簡化微流體設(shè)備。該微型驅(qū)動器可被制備成多種形狀，推動非極性乃至極性液體移動。這種光致形變的TMAs能夠廣泛應(yīng)用在微反應(yīng)器、芯片實驗室和微光機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域中。

    4、高溫下仍能兼具強(qiáng)度和抗蠕變性的納米晶合金

    圖4 納米晶Cu-10at%Ta合金中的鉭基納米團(tuán)簇的TEM圖像

    美國亞利桑那州立大學(xué)的K. N. Solanki（通訊作者）等人研制出了一種在高溫下仍能兼具強(qiáng)度和抗蠕變性的納米晶銅鉭合金（Cu-10at%Ta）。研究人員首先通過機(jī)械合金化即用高能研磨機(jī)或球磨機(jī)實現(xiàn)固態(tài)合金化的技術(shù)得到納米晶粉末，隨后對獲得的粉末進(jìn)行 等徑角擠壓制成合金塊。該納米晶合金在高溫下仍能兼具強(qiáng)度和極佳的抗蠕變性，其蠕變速率比大部分納米晶金屬要低6-8個數(shù)量級。

    5、通過原子尺度調(diào)控實現(xiàn)材料的室溫鐵電、多鐵性

    圖5 （LuFeO3）m/（LuFe2O4）n超晶胞的磁性和鐵電性的性能表征結(jié)果圖

    美國康奈爾大學(xué)的科學(xué)家Darrell G. schlom（通訊作者）等人報道了一種構(gòu)建室溫條件下鐵電和磁性耦合的單相多鐵材料的新方法。研究人員采用LuFe2O4作為表面矩陣，在合成過程中引入特殊的FeO單層材料，實現(xiàn)了（LuFeO3）m/（LuFe2O4）1超晶胞的構(gòu)建。該研究闡明了這種合成方案可以制備出具有較高溫度條件下的磁電耦合的多鐵材料，并且很好得利用了該類材料的幾何不穩(wěn)定性、晶格的變形以及外延生長技術(shù)，成功設(shè)計出理想的磁電耦合材料。

    6、一種采用γ射線和磁共振進(jìn)行成像和光譜分析的新方法

    圖6 極化核成像示例

    美國弗吉尼亞大學(xué)的Gordon D. Cates（通訊作者）等人開發(fā)了一種采用γ射線和磁共振進(jìn)行成像和光譜分析的新技術(shù)。他們研究發(fā)現(xiàn)各向異性的γ射線輻射可以為放射性核示蹤器的成像和光譜分析提供一種信號檢測的新方法。采用射頻電磁輻射和磁場梯度的脈沖，空間信息被編碼成微量極化放射性示蹤劑的自旋取向。通過檢測γ射線即可得到成像信息，而不是檢測微弱的射頻信號，且一個單一的γ射線探測器就可以用來獲取圖像。這種模式的高靈敏度擴(kuò)展了磁共振的應(yīng)用范圍，并可能催生新一代放射性示蹤器。

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責(zé)任編輯：王元

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