NEWS 01

3D“原子圖”揭示了鐵銹的生長過程

鐵生銹一直對土壤、建筑物、生活帶來破壞性影響，美國太平洋西北國家實驗室的科學(xué)家們創(chuàng)建了3D“原子圖”，來研究有關(guān)鐵生銹的過程。他們使用罕見的成像技術(shù)、原子探針層析成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了針鐵礦和鐵與周圍溶液之間的原子交換反應(yīng)原理，證實了先前的猜想。此外，該發(fā)現(xiàn)開辟了一條新的道路，把生銹和針鐵礦結(jié)合，從而達(dá)到去除土壤中重金屬的目的。

圖|鐵銹的生長過程（來源：Piabay）

NEWS 02

創(chuàng)紀(jì)錄！可精確測量半導(dǎo)體材料特性的新技術(shù)

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Daniel Wasserman副教授帶領(lǐng)團(tuán)隊開發(fā)出了一種可精確測量材料半導(dǎo)體特性的測量技術(shù)，是現(xiàn)有測量技術(shù)靈敏度的100000倍，而且更簡單、更便宜、更有效。這項研究發(fā)表在了Nature Communications上。他們將少量材料放入專門設(shè)計的微波諧振器電路中，在諧振器內(nèi)部將樣品暴露于濃縮的微波場，通過測量電（微波）信號的衰減使得科研人員能夠以更高的精度測量材料的載流子壽命，從而深入了解材料的整體光學(xué)質(zhì)量，同時確定材料在集成到光電探測器結(jié)構(gòu)中時的應(yīng)用范圍。新測量技術(shù)可表征微尺寸材料的特性，將加速科研人員對2D、微米及納米級材料的發(fā)現(xiàn)和研究。

圖|微波諧振器的渲染圖（來源：The University of Texas at Austin）

NEWS 03

低溫下水可不再結(jié)冰

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和蘇黎世大學(xué)的研究人員設(shè)計并合成了一種新脂質(zhì)，該脂質(zhì)自發(fā)組裝聚集成膜且統(tǒng)一排列形成納米尺度的脂質(zhì)通道即脂質(zhì)中間相。水在該脂質(zhì)通道中可以在零下263華氏度而不結(jié)冰，其原因主要是在狹窄的通道中沒讓水形成冰晶的空間，所以即使在極低的溫度下，它仍然是無序的，并且脂質(zhì)也不會凍結(jié)。其中，溫度、含水量以及設(shè)計的脂質(zhì)分子的新結(jié)構(gòu)決定了脂質(zhì)中間相的結(jié)構(gòu)。最近，研究人員將限制在脂質(zhì)中間相中的水不結(jié)冰現(xiàn)象的研究發(fā)表在Nature Nanotechnology雜志上。這些新的脂質(zhì)中間相可用于在膜模擬環(huán)境中進(jìn)行非破壞性地分離，保存和大生物分子的研究，也可以應(yīng)用于任何必須防止水結(jié)冰的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。

圖|新型脂質(zhì)中間相的三維模型（來源：Peter Rüegg / ETH Zurich）

NEWS 04

高遷移率的新型納米線有助于高速通信

香港城市大學(xué)和中科院過程研究所的科研工作者已經(jīng)合成了具有高載流子遷移率和快速紅外光（IR）響應(yīng)的新納米線，這有助于高速通信。但是常見的化合物材料通常具有巨大的晶體缺陷，這導(dǎo)致光響應(yīng)性能的顯著降低。通過催化劑外延技術(shù)合成出了高度結(jié)晶的三元納米線，具有高載流子遷移率和快速紅外響應(yīng)。該研究發(fā)表在最新的Nature Communications雜志上。

圖|三元納米線的生長機(jī)制和快速紅外響應(yīng)（來源：HAN Ning）

NEWS 05

MIT研發(fā)出更環(huán)保、更高效的天然氣過濾膜

麻省理工學(xué)院研發(fā)了一種凈化天然氣的新型聚合物膜。目前，相關(guān)文章已發(fā)表在Advanced Materials上。該膜的設(shè)計以長鏈聚合物為骨架，與傳統(tǒng)膜材料不同的是，其在長鏈上固定了較短的側(cè)鏈，得到精確的亞納米級間距，從而改變滲透空間。這種膜穩(wěn)定性好，具有較好選擇性和滲透性，比傳統(tǒng)的膜材料高2000-7000倍；耐受性高達(dá)51bar。同時，對側(cè)鏈進(jìn)行改性又能實現(xiàn)對材料性能的進(jìn)一步調(diào)控，有望實現(xiàn)其在碳捕獲和存儲，甚至在分離液體上的應(yīng)用。現(xiàn)在研究人員計劃對側(cè)鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)研究，希望尋找到最有效的化學(xué)結(jié)構(gòu)用于分離過程。

圖|高效凈化天然氣的環(huán)境友好型膜（來源： MIT）

NEWS 06

一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的新型3D打印機(jī)

密歇根理工大學(xué)和re:3D公司共同開發(fā)并測試了一種被稱為Gigabot X的開源工業(yè)FPF 3D打印機(jī)，這種打印機(jī)可以通過融合顆粒制造（FPF）技術(shù)將廢棄塑料顆粒制作成打印件，是一種用于制造高性能產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)環(huán)保型工業(yè)機(jī)器。Gigabot X可用于戶外運動用品等領(lǐng)域的打印，這曾經(jīng)是3D打印的一個艱難市場，Gigabot X的出現(xiàn)可以極大的改變這種狀況。Gigabot X的售價較高，約為18500美元，但據(jù)估計，其投資回報率將達(dá)到1,000％以上。相關(guān)研究內(nèi)容發(fā)表在Additive Manufacturing雜志上。

圖|Gigabot X將廢棄塑料顆粒制作成打印件（來源：Nathan Shaiyen/Michigan Tech）

NEWS 07

石墨烯包覆陰極可以有效防止鋰電池自燃

近日，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯可以吸收鋰電池中的氧氣。他們在Advanced Functional Materials雜志上報告了這項研究成果。研究人員首先對石墨烯進(jìn)行了化學(xué)改性，使其具有導(dǎo)電性。接下來，他們將微小的鋰鈷氧化物陰極顆粒包覆在導(dǎo)電石墨烯中，并與粘合材料結(jié)合在一起形成鋰電池可用的陰極。研究表明，傳統(tǒng)的鋰電池在快速循環(huán)條件下性能下降了約45％，而經(jīng)過包裹的陰極電池在快速循環(huán)后僅損失了約14％的容量；此外，包覆后的陰極可以減少陰極材料氧氣的釋放，這可能是降低電池自燃的一種方式。

NEWS 08

氫氧化物交換膜的發(fā)現(xiàn)大大降低了燃料電池汽車的成本

燃料電池汽車采用最具發(fā)展前景的清潔能源作為動力，現(xiàn)已上市，世界范圍內(nèi)都在開發(fā)這種汽車。燃料電池汽車之前采用的質(zhì)子膜交換燃料電池，通常采用鉑這種昂貴的催化劑材料。特拉華大學(xué)的嚴(yán)玉山教授，研究出主要成分為聚芳基哌啶聚合物的氫氧化物交換膜，使燃料電池更強(qiáng)大、更耐用、更便宜，其研究成果發(fā)表在Nature Energy上。

嚴(yán)玉山教授，一直致力于降低燃料電池的成本，通過結(jié)合徐秉鈞的研究成果，開發(fā)出此類氫氧化物交換膜。這種交換膜在攝氏90度以上具有最佳功率和穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，可以滿足燃料電池汽車長到5000小時的工作時間。

圖|左為徐秉鈞，右為嚴(yán)玉山（來源：Joy Smoker）

NEWS 09

同位素的組成對過渡金屬二硫化物的光電性能具有顯著影響

阿拉莫斯實驗室的研究人員通過控制過渡金屬二硫化物（TMD）內(nèi)部同位素的比例，來調(diào)整材料的光致發(fā)光和光電性能。研究團(tuán)隊首次研制出同位素純度穩(wěn)定、數(shù)量均勻且只有6個原子厚度的TMD材料，其研究成果發(fā)表在Nano Letters雜志上。

該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)同位素的組成對發(fā)光光譜具有“藍(lán)移效應(yīng)”。為了研究這一點，他們提出可能是同位素的純度對原子質(zhì)量產(chǎn)生的影響，從而導(dǎo)致聲子能量降低，最終使得電子帶隙進(jìn)行重整化，出現(xiàn)能量差異，從而導(dǎo)致光學(xué)位移。接下來，該團(tuán)隊將進(jìn)一步使用IBML公司的資源，以驗證在材料的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生同位素缺陷是否將對其光學(xué)和熱學(xué)性能產(chǎn)生顯著影響。

圖|在過渡金屬二硫化物中加入同位素（來源：阿拉莫斯實驗室）